Theoretical Basis and Mathematical Modeling of the Thermal Neutron Converters Based on Gadolinium Foils
A neutronsugárzás átalakítói meghatározó szerepet játszanak e sugárzások detektorainak fejlesztésében. Ezek határozzák meg a detektorok alapvető jellemzőit: a regisztrálás hatékonyságát, az energiát, az időbeli és térbeli felbontást.
A szilárdtest konverterek közül különösen a gadolínium és 157 izotópja van kiosztva, amelyek a termikus neutronokkal való kölcsönhatás abnormálisan magas keresztmetszetével rendelkeznek. A konverterek hatékonysága három változó szorzata. Ezek a következők: (1) A termikus neutronok mag általi befogásának valószínűsége; (2) A másodlagos töltött részecskék, esetünkben a belső konverzió és az Auger-elektronok keletkezésének valószínűsége; (3) A keletkezett elektronoknak a konverter anyagából való kilépésének valószínűsége.
Modellszámítások a termikus neutronok regisztrálási hatékonyságáról a természetes gadolíniumból és annak 157 izotópjából készült fóliakonverterek által. A neutronok elnyelésének folyamatai a konverter anyagában és a másodlagos elektronok szökésének valószínűsége. A különböző vastagságú konverterekre végzett számítások és a konverterek egyéb paraméterei.
Kiválasztották a legoptimálisabb konvertervastagságokat. Becslést végeztek a közvetlenül a konverterben elnyelt röntgensugárzás és a kis energiájú gamma-kvantumok hozzájárulására, valamint a másodlagos elektronok megjelenésére. A röntgenkvantumok által alkotott elektronok hozzájárulásának figyelembevétele esetén a hatásfok némileg megnő, de hozzájárulásuk nem több, mint 1 %.
A számítások olyan komplex átalakítókra vonatkoznak, amelyek két vékony gadolíniumfóliát képviselnek, amelyek a hordozó kaptonfóliák két oldalán helyezkednek el, valamint olyan komplex átalakítókra, amelyek egy gáz térfogatában egymás fölött elhelyezkedő, finom lépéssel fúrt vékony fóliák halmazát képviselik. (Nova)