High-order angular correlation of californium-252 fission neutrons and the effect of detector cross-talk
High-order angular correlation of californium-252 fission neutrons and the effect of detector cross-talk
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锎252裂变中子的高阶角相关性及探测器串扰的影响
DOI：
10.1016/j.nima.2019.01.092
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发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Joyce M
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Joyce M
用15个EJ-309有机液体闪烁探测器组成的二维阵列测量了Cl-252(252 Cf)自发裂变快中子的高阶角关联。将这些结果与使用不相关的平均裂变模型和相关的裂变模型的Geant4模拟结果进行了比较，这两种模型也被用来量化探测器串扰对这些分布的影响。一般来说，在四重事件，即θ12，θ13和θ14之前，观测到了双极趋势。在这些数据中观察到的偏差为θ→0∘，这与最近邻探测器的串扰更普遍的预期一致。观察到更高阶数(θ13和θ14相对于θ12)和更宽的栅极宽度(25 ns而不是10 ns)，这与串扰现象一致。对于θ13的情况，也推导了14个探测器位置2 4∘≤θ≤33 6∘的每个复合角分布：在这些数据中观察到从双极趋势到更各向同性的变化，伴随着响应的相对水平的降低，在这些数据中，与0∘处的参考探测器垂直的探测器角度与从加速碎片发射的大多数中子一致。这项研究是量化和管理串扰的重要一步，因为有机闪烁体阵列吸引了人们对诸如核材料分析等实际应用的兴趣。
High-order angular correlations of fast neutrons emitted by spontaneous fission in californium-252 (252 Cf) have been measured with a 2D array of 15 EJ-309 organic liquid scintillation detectors. These are compared with the results of Geant4 simulations using both an uncorrelated, average fission model and correlated fission models, which have also been used to quantify the impact of detector cross-talk on these distributions. In general, a bipolar trend is observed up to and including quadruple events, that is, θ 12, θ 13 and θ 14. A bias as θ→ 0∘ in these data is observed that is consistent with the expectation of cross-talk being more prevalent for nearest-neighbour detectors. This is observed to be reduced for higher orders (θ 13 and θ 14 relative to θ 12) and for wider gate widths (25 ns rather than 10 ns), consistent with this phenomenon being cross-talk. For the case of θ 13, each of the composite angular distributions for the 14 detector positions 2 4∘≤ θ≤ 33 6∘ have also been derived: a variation from a bipolar trend to a more isotropic behaviour, accompanied by a reduction in the relative level of response, is observed in these data for detector angles orthogonal to the reference detector at 0∘ consistent with the majority of neutrons being emitted from accelerated fragments. This research constitutes an important step towards quantifying and managing cross-talk as arrays of organic scintillators attract interest for practical applications such as nuclear materials assay.
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