Neutron detection with 10B-coated cathode and a GEM cascade

Informações
Atividade: 
Pós-Graduação
Conferência: 
XL Encontro Nacional de Física de Partículas e Campos (ENFPC) e XLII Reunião de Trabalho sobre Física Nuclear no Brasil (RTFNB)
Data da Conferência: 
domingo, 1 Setembro, 2019

Resumo: Detectores gasosos baseado em 3He foram e ainda são a referência para a detecção de nêutrons térmicos. Na última década a disponibilidade da 3He caiu drasticamente, e desde então a busca por substitutos representa uma tópico caloroso de pesquisa de detecção de nêutrons. Apesar de possuir uma seção transversal de captura de nêutrons menor, um dos melhores candidatos de substituição do 3He é o 10B. O uso de MPGD (Micro Pattern Gaseous Detector), com deposição em camada fina de carboneto de boro, permite detectar nêutrons através da medição das cargas de ionização geradas pelos produtos da reação 10B(n, α)7Li. Vamos apresentar um estudo de um detector composto por uma pilha de dois GEM (Gas Electron Multiplier) e um cátodo onde foi depositada uma camada de 2 µm de carboneto de boro. Duas geometrias diferentes foram estudadas, uma com um intervalo de 2 mm entre o cátodo e o primeiro GEM, e um segundo com um intervalo de 22 mm. A eficiência para a detecção de nêutrons das duas configurações é comparada, corrigindo-se a perda de amplitude do sinal na primeira geometria, onde não há espessura de gás suficiente para os íons que depositam toda a sua energia. Com base nos resultados atuais, vamos discutir possibilidades de novos arranjos e geometrias, assim como diferentes estruturas de micropadrões depositados em boro, o que deve permitir melhorar a eficiência do detector

Abstract: Gaseous detector based on 3He were and still are the reference for thermal neutron detection. In the last decade the availability of 3He fell dramatically, and since then the search for substitutes represents a hot topic of neutron detection research. Despite the lower neutron capture cross-section, one of the best 3He replacement candidates is 10B. The use of MPGD (Micro Pattern Gaseous Detector), with a thin layer deposition of boron carbide, allows to detect neutron by measuring the ionization charges generated by the products of the 10B(n, α)7Li reaction. We will present a study of a detector composed of a stack of two GEM (Gas Electron Multiplier) and a cathode where a 2 µm layer of boron carbide was deposited. Two different geometries were studied, one with a 2 mm gap between the cathode and the first GEM, and a second with 22 mm gap. The neutron detection efficiency of the two setups is compared, correcting for the loss of signal amplitude in the first geometry, where there is no enough gas thickness for the ions depositing all their energy. Based on present results, we will discuss possibilities of new arrangements and geometries, as well as different boron deposited micropattern structures, which should allow to improve detector efficiency