Neutronindukált prompt gamma spektrometria
Bevezetés
A neutronindukált prompt-gamma spektrometria (NIPS) berendezés építésével az volt a célunk, hogy a legkülönbözőbb mérési igényeket is ki lehessen szolgálni, beleértve a több detektorral végzett koincidencia méréseket és az olyan kísérleteket, ahol egyedi geometriára van szükség. Ennek példájaként legutóbb nagyobb átépítéssel alkalmassá tettük térbeli prompt-gamma (prompt-gamma activation imaging, PGAI) és neutrontomográfiás (Neutron Tomography, NT) mérésekre.
A neutronnyaláb
A mérőhely a reaktorhoz kapcsolódó neutronvezető csarnokban helyezkedik el, az 1. sz. neutronvezető legvégén.
A Budapesti Kutatóreaktor, a Nuetronvezető csarnok és a PGAA-NIPS berendezés felülnézeti képe.
A neutronvezetőket beton biológiai védelem veszi körül. A mérőkabin egy Faraday-kalitkaként is működik, így biztosítva a stabil és alacsony zajszintet a detektorok és a mérőelektronika számára. A két részre osztott nyalábból a felső szolgálja ki a PGAA berendezést, az alsó továbbhalad a NIPS berendezéshez.
Az Al repülési cső belülről 6Li tartalmú műanyaggal borított, amely kiválóan elnyeli a kiszóródó lassú neutronokat.
A mintapozíció 2.5 m-re van a neutronvezető végétől. A nyalábot a legtöbb kísérlethez 1x1 cm-esre kollimáljuk.
Gamma detektálás koincidencia mérésekben
Három detektor helyezhető el a mintakamra körül, akár 2.5 cm távolságra a mintától. Ezzel az elrendezéssel olyan kettős vagy hármas koincidencia kísérletek is végezhetők, amelyekkel a magfizikai mérések mellett akár analitikai feladatok is megoldhatók.
A NIPS mintakamra három detektorral, koincidencia mérésekhez.
Konfiguráció Prompt-gamma aktivációs leképezés (PGAI) mérésekhez
Egy, az Európai Unió által támogatott együttműködés keretében (ANCIENT CHARM project), új módszert dolgoztunk ki régészeti és egyéb tárgyak 3D elemösszetételének meghatározására. Ehhez számítógépvezérelt mintamozgató asztalt helyeztünk üzembe és automatikus adatgyűjtő szoftvert fejlesztettünk ki. Így akár több száz spektrumot vehetünk fel a minta különböző részeiről. A lokális összetételről nyert információhoz a neutronnyaláb és a gamma detektálás kollimációjára van szükség. Utóbbit a detektor köré helyezett ólomtéglák biztosítják. Több detektorral a mérési idő rövidebb lehet.
Az összeállítás CCD kamerát (14-bites PCO-1600) alkalmaz a neutrontomográfiához.
Összefoglalás
A NIPS berendezés kitűnően alkalmas a sugárzásos neutronbefogással kapcsolatos olyan mérésekre, ahol egyedi geometriára van szükség. Jelenleg tárgyak 3D elemösszetételének vizsgálatára használjuk.
Jellemző paraméterek
| Távolság a neutronvezető végétől | 2.6 m |
Nyalábméret |
Max. 2 cm x 2 cm |
Termikus ekvivalens fluxus a mintánál |
~ 3x107 cm-2s-1 |
Mintakamra Al-ablak vastagsága |
0.5 mm |
| Mintakamra 6Li védelem vastagsága | 3.0 mm |
| Nyalábszaggató | Opcionális |
| Távolság a nyalábszaggatótól | 145 cm |
|
Minta halmazállapota |
Szilárd, por vagy folyadék |
|
Mintatartó |
Teflon zacskó vagy fiola |
A minta maradék aktivitása |
Elhanyagolható |
A mintakamrába helyezhető legnagyobb tárgy mérete |
1.5 cm átmérő, 3.5 cm hosszúság |
Minta-detektor távolság |
> 25 mm |
Gamma detektor |
n-tipusú coax. HPGe |
HPGe ablak |
Epoxi |
Relatív hatásfok |
15% 1332 keV-en (60Co) |
HPGe FWHM |
1.8 keV 1332 keV-en (60Co) |
Gamma detektor 2 (opcionális) |
n-tipusú coax. HPGe |
HPGe ablak |
Be, 0.5 mm |
Relatív hatásfok |
30% 1332 keV-en (60Co) |
HPGe FWHM |
1.9 keV 1332 keV-en (60Co) |
Gamma detektor 3 (opcionális) |
Planár HPGe |
HPGe ablak |
Be, 0.5 mm |
HPGe FWHM |
0.6 keV 1332 keV-en (60Co) |
