Development of a Linear Position-Sensitive Scintillation Neutron Detector Based on ZnS(AG):6Li and Silicon Photomultipliers

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

A linear position-sensitive neutron detector based on two silicon photomultiplier and an organic light guide has been developed. Determination of the coordinate of the neutron hitting the detector comes from analyzing the amplitude of the signal received from two silicon photomultipliers located at the ends of the light guide. The results of measurements using a collimated 252Cf source and two types of detectors based on silicon photomultipliers from SensL with a diffusion reflector and from Hamamatsu without and with a diffusion reflector are presented. Signals from silicon photomultipliers are recorded using an analog-to-digital converter. The neutron impact coordinates were analyzed using the amplitude characteristics of the photosignal. For a detector based on silicon photomultiplier from SensL, there was no obvious dependence of the signal amplitude on the coordinate of the neutron detection event, in contrast to detectors from Hamamatsu. The resolution of the detector coated with a diffusion reflector was about 10 mm, and without the diffusion reflector it was approximately 5 mm.

About the authors

D. N. Trunov

National Research Centre “Kurchatov Institute” — Petersburg Institute of Nuclear Research

Author for correspondence.
Email: dtrunov@inr.ru
Russian Federation, Gatchina, 188300

V. N. Marin

National Research Centre “Kurchatov Institute” — Petersburg Institute of Nuclear Research; Institute of Nuclear Research of the Russian Academy of Sciences

Email: dtrunov@inr.ru
Russian Federation, Gatchina, 188300; Troitsk, 108840

R. A. Sadykov

Институт ядерных исследований РАН

Email: dtrunov@inr.ru
Russian Federation, Troitsk, 108840

E. V. Altynbaev

National Research Centre “Kurchatov Institute” — Petersburg Institute of Nuclear Research

Email: dtrunov@inr.ru
Russian Federation, Gatchina, 188300

T. I. Glushkova

National Research Centre “Kurchatov Institute” — Petersburg Institute of Nuclear Research

Email: dtrunov@inr.ru
Russian Federation, Gatchina, 188300

References

  1. Аксенов В.Л., Балагуров А.М., Козленко Д.П. // Физика элементарных частиц и атомного ядра. 2016. Т. 47. № 4. С. 1154.
  2. Ковальчук М.В., Ильгисонис В.И., Штромбах Я.И., Курский А.С., Андреев Д.В. // Вопросы атомной науки и техники. Серия: Физика ядерных реакторов. 2017. № 3. С. 4.
  3. Сидоркин С.Ф., Коптелов Э.А. Нейтронный комплекс ИЯИ РАН: импульсный источник нейтронов: идеология, история создания, возможности развития. Препринт № 1280/2011. Москва: ИЯИ РАН, 2011. 35 с. ISBN978-5-94274-154-9
  4. Ковальчук М.В., Смольский С.Л., Коноплев К.А. // Кристаллография. 2021. Т. 2. С. 184. https://www.doi.org/10.31857/S0023476121020053
  5. Ковальчук М.В., Тюрин Н.Е., Иванов С.В., Солдатов А.П. // Кристаллография. 2022. Т. 5. С. 795. https://www.doi.org/10.31857/S0023476122050101
  6. Кулевой Т.В. Компактный источник нейтронов DARIA. // Лазерные, плазменные исследования и технологии: Сборник научных трудов IX Международной конференции, Москва: Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ”, 2023. С. 276.
  7. Shea D., Morgan D. The Helium-3 Shortage: Supply, Demand, and Options for Congress // Report for Congressional Research Service. 2010. https://sgp.fas.org/crs/misc/R41419.pdf
  8. Кащук А.П., Левицкая О.В. // Журнал технической физики. 2020. Т. 90. № 5. С. 703. https://www.doi.org/10.21883/JTF.2020.05.49168.85-19
  9. Rhodes N. // Neutron News. 2006. V. 17. № 1. P. 16. https://www.doi.org/17.16-18.00.1080/ 10448630500517597
  10. Cieślak M.J., Gamage K.A.A., Glover R. // Crystals. 2019. V. 9. № 9. P. 480. https://www.doi.org/10.3390/cryst9090480
  11. Gnezdilov I.I., Dedenko G.L., Ibragimov R.F., Idalov V.A., Kadilin V.V., Kaplun A.A., Klemetiev A.V., Mukhin V.I., Taraskin A.A., Turin E.M., Zaripov R.N. // Physics Procedia. 2015. V. 74. P. 199. https://www.doi.org/10.1016/j.phpro.2015.09.192
  12. Бушама Л., Громушкин Д.М., Дмитриева А.Н. // Ученые записки физического факультета Московского университета. 2018. № 4. С. 1840202.
  13. Pino F., Stevanato L., Cester D., Nebbia G. // J. Instrumentation. 2015. V. 10. https://www.doi.org/10.1088/1748-0221/10/08/T08005
  14. Saint-Gobain Bicron fiber (2023) France. https://ethz.ch/content/dam/ethz/special-interest/phys/particle-physics/precisionphysicsatlowenergy-dam/TeachingContent/ASL/bicronfiber.pdf Cited 25 September 2023.
  15. Трунов Д.Н., Марин В.Н., Садыков Р.А., Алтынбаев Е.В., Глушкова Т.И. // Поверхность. Рентген., синхротрон. и нейтрон. исслед. 2023. № 4. С. 71. https://www.doi.org/10.31857/S1028096023040209
  16. Cates J.W., Steele J., Balajthy J., Negut V., Hausladen P., Ziock K. // Sensors. 2022. V. 22. P. 3553. https://www.doi.org/10.3390/s22093553
  17. SIPM vs PMT (2021) The University of Chicago, USA. https://voices.uchicago.edu/ucflow/2021/11/22/sipm-vs-pmt-a-photon-finish/ Cited 13 June 2023
  18. Марин В.Н., Садыков Р.А., Трунов Д.Н., Литвин В.С., Аксенов С.Н., Столяров А.А. // Письма в Журнал технической физики. 2015. Т. 41. № 18. С. 96.
  19. Nakamura T., Toh K., Kawasaki T., Ebine M., Birumachi A., Sakasai K., Soyama K. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A. 2015. V. 784. P. 202. https://www.doi.org/10.1016/j.nima.2014.12.035
  20. Morozov A., Sena M.J., Margato L., Roulier D., Solovov, V. // J. Instrumentation. 2019. V. 14. № 3. https://www.doi.org/10.48550/arXiv.1902.04513
  21. Abreu Y., Amhis Y., Ban G., Beaumont W., Binet S., Bongrand M., Boursette D., Castle B.C., Chanal H., Clark K., Coupé B., Crochet P., Cussans D., de Roeck A., Durand D., Fallot M., Ghys L., Giot L., Graves K., Guillon B., Henaff D., Hosseini B., Ihantola S., Jenzer S., Kalcheva S. et al // J. Instrumentation.2019. V. 14. № 11. P. 11003. https://www.doi.org/10.1088/1748-0221/14/11/P11003
  22. Кащук А.П., Левицкая О.В. // Журнал технической физики. 2020. Т. 90. № 4. С. 519. https://www.doi.org/10.21883/JTF.2020.04.49074.84-19
  23. Tian Y., Fu Y., Li Y., Li Y., Development of a 3-D Position Sensitive Neutron Detector Based on Organic Scintillators with Double Side SiPM Readout. // IEEE Nuclear Science Symposium and Medical Imaging Conference (NSS/MIC). 2017. P. 1. https://www.doi.org/10.1109/NSSMIC.2017.8532612
  24. Марин В.Н., Садыков Р.А., Трунов Д.Н. Литвин В.С., Аксенов С.Н. // Приборы и техника эксперимента. 2018. № 1. С. 5. https://www.doi.org/10.7868/S003281621801007X
  25. Иванов Д.Ю., Васильева Л.И. Дисперсия, поглощение света и молекулярная рефракция: учебное пособие. / Ред. Федоров Д.Л. Санкт-Петербург: БГТУ “Военмех” им. Д.Ф. Устинова, 2018. 24 с.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences