Português   English
LIP - Laboratório de Instrumentação e Física Experimental de Partículas
  • LIP Lisboa
  • LIP Minho


    LIP RSS Feed  LIP Facebook  LIP Twitter



eduroam

LIP CA

bosão de HIGGS

EGI

25 Anos - LIP

 

 

[voltar]

Neutron Detectors

Neutron detectors

 

Data: 2014-01-01 / future

Responsavel: Luís Margato

Grupo: Desenvolvimento de Detectores para Física de Partículas e Nuclear

 


Resumo    |    Publicações    |    Pessoas

Resumo

A necessidade de detetores de neutrões térmicos para uso em reatores nucleares e fontes de neutrões de espalhamento (Spallation Neutron Sources) bem como para aplicações ligadas à segurança interna e proteção radiológica continua a crescer. O detetor é um componente chave quer nos instrumentos dedicados ao estudo da matéria (por exemplo, em instrumentos de dispersão de neutrões tais como difractómetros, espectrómetros e reflectómetros) quer em sistemas de radiografia e tomografia com neutrões.
Os neutrões como radiação não-ionizante não podem ser detetados diretamente, podendo apenas a sua deteção ser realizada através dos produtos da reação da sua conversão em determinados materiais. Apenas alguns isótopos servem este propósito, como por exemplo: He-3, Li-6, B-10, Gd-157. Dada a escassez mundial de He-3, o seu preço atingiu atualmente valores proibitivos, por outro lado, à taxa atual de utilização as reservas de He-3 nos EUA serão esgotadas até 2024.
Apesar dos esforços na busca de alternativas para o He-3, atualmente não existem ainda detetores com a capacidade de taxa de contagem e resolução espacial, adequadas, para um número significativo de instrumentos, particularmente para as fontes de espalhamento com fluxos mais intensos e portanto são urgentes novos desenvolvimentos tecnológicos.
O B-10 com uma secção eficaz de captura para neutrões térmicos de ~ 3840 barns (~ 72% da secção transversal de He-3) é uma das alternativas mais promissoras ao isótopo He-3. O B-10 tem uma ocorrência no boro natural de ~ 20%, o qual se apresenta com uma abundância média na Terra.
Este projeto tem como objetivo o desenvolvimento de um novo conceito de detetor para neutrões térmicos, sensível à posição, tendo por base a tecnologia já bem estabelecida das RPCs (Câmaras de Placas Resistivas) como uma potencial alternativa futura aos detetores de He-3. A nossa ideia é usar uma RPC, com os elétrodos revestidos com um filme fino (1-2 mícron) de B4C enriquecido em B-10 (conversor de neutrões térmicos). Esta abordagem tira partido da configuração em multi-camada, característica das RPCs e que é indispensável para garantir uma eficiência de deteção elevada. Pretende-se demonstrar que este tipo de detetor pode ser aplicado com sucesso para a deteção 2D (bidimensional) de neutrões térmicos, com uma elevada resolução espacial (resolução sub-milimétrica). De salientar que para detetores de elevada resolução, no intervalo de 1-3 mm, uma previsão dos requisitos necessários aos detetores, para os intrumentos da ESS (European Spallation Source), mostra que há uma lacuna clara entre a performance desejada e a que é possível atingir atualmente.
Foram realizadas estudos preliminares, tendo sido dada prioridade à realização do ingrediente básico para a implementação do conceito, ou seja, os revestimentos de B4C. Recentemente, recebemos as primeiras amostras revestidas com B4C enriquecido em B-10, providenciadas pela Dra. Carina Höglund (Linkoping University, Sweden), responsável pela produção de revestimentos de B4C de grande área para os nossos parceiros (por exemplo, ILL: “Multi-Grid Project”; TUM: “Boron-10 based detetor with stacked macrostructured cathodes”).
Na fase seguinte, segue-se o estudo de um protótipo, contendo uma RPC com cátodo revestido com um filme fino de B4C (enriquecido em B-10), com neutrões térmicos a fim de completar os testes de viabilidade do conceito.
O desenvolvimento da ideia aqui descrita, está a ser realizada no âmbito de um projeto exploratório financiado pela FCT (EXPL / FIS-NUC / 2522/2013) que termina em 31 de agosto de 2015.
Este projeto encontra-se a ser desenvolvido em estreita colaboração com parceiros internacionais (e.g. ILL, TUM-FRM II, ESS). Para além disso o LIP integra um consórcio internacional de 18 beneficiários, liderados pelas infraestruturas Europeias (ESFRI), ILL e ESS, que apresentou em setembro 2014 uma proposta ao Horizonte 2020 “World class Science and Innovation with Neutrons in Europe 2020 – SINE2020” (Call: H2020-INFRADEV-1-2014-1, Proposal No.: 654000). O LIP tem sob sua responsabilidade a tarefa "câmaras de placas resistivas (RPC)" parte da atividade de investigação "Tecnologias de detetores emergentes para a dispersão com neutrões e espectroscopia muónica” (recursos previstos para o LIP: ¤ 116.250).
A continuidade dos trabalhos de investigação relativos ao assunto deste projeto está também prevista no âmbito de um projeto Nacional submetido à FCT em 29-01-2015: PTDC/FIS-NUC/6742/2014, Placas Resistivas para a nova geração de detetores de raios cósmicos e de neutrões, cujo o Investigador Responsável é o Prof. Paulo Fonte.

Serviços Internos

Webmail LIPCA Pessoas Requisições Material / Missões
 

Boletim LIP

LIP Newsletter
Todas as Edições