Abstract
The need of performing high resolution fast neutron spectroscopy in a very harsh environment like that of the Radial Neutron Camera (RNC) of ITER, requires to develop new detectors and methodologies. Diamond detectors have been proved to be excellent candidates but the electronics needs a substantial improvement. Because of the high radiation level and the temperatures expected near the detector positions in the RNC, the electronics must be placed several meters away. A novel Fast Charge Amplifier (FCA) was developed that, connected to a diamond detector using several tens of meters of low capacitance coaxial cable, is able to produce fast output signals suitable to be processed by digital electronics. These fast output signals allow to operate at high count rates avoiding pile-up problems. This novel amplifier connected to a digitizer is here tested in the neutron energy range from 5 to 20.5 MeV using the mono-energetic neutrons produced by the Van de Graaff (VdG) accelerator of the EC-JRC-IRMM and by the PTB cyclotron. From the measurements the experimental response functions of the diamond detector at different neutron energies were obtained. The shape of the response functions have been compared with that predicted with a routine which was implemented for the Monte Carlo code MCNPX with the scope to validate the calculations versus the experimental data. The goal is to develop a tool which allows to calculate the diamond detector response functions also in term of absolute efficiency. This methodology along with the ability to measure at high reaction rates and the insensitivity to radiation damage launches the system described in this paper as a promising method for neutron spectrometry in the RNC of ITER
چکیده
نیاز به انجام طیف سنجی نوترون سریع با رزولوشن بالا در یک محیط بسیار نامناسب مانند "دوربین نوترون شعاعی" (RNC) در ITER، نیازمند ساخت آشکارسازها و روش های جدیدی است. ثابت شده است که آشکارسازهای الماسی کاندیدهایی عالی هستند ولی الکترونیک آنها باید بهبود یابد. به دلیل سطح بالای تابش و دمای انتظار رفته در نزدیک مکان آشکارساز در RNC، الکترونیک باید چند متر دورتر قرار داده شود. یک تقویت کننده بار سریع (FCA) جدید ساخته شد که با استفاده از چند ده متر کابل هم محور با ظرفیت پایین، به یک آشکارساز الماس متصل می شود و قادر به تولید سیگنال های خروجی سریعی است که مناسب پردازش توسط الکترونیک دیجیتال می باشند. این سیگنال های خروجی سریع، امکان کار در آهنگ شمارش بالا را می دهند و از مشکلات مربوط به انباشت جلوگیری می کنند. این تقویت کننده جدید متصل به دیجیتایزر در اینجا در دامنه انرژی نوترون 5-20.5 MeV و با استفاده از نوترون های تک انرژی تولیدی شده توسط شتاب دهنده وان دو گراف (VdG) EC-JRC-IRMM و نیز سیکلوترون PTB تست شده است. از این اندازه گیری ها، توابع پاسخ تجربی آشکارساز الماس در انرژی های مختلف نوترون به دست آمدند. شکل توابع پاسخ با شکل پیش بینی شده با استفاده از کد مونت کارلوی MCNPX مقایسه شده است تا محاسبات را با داده های تجربی اعتبارسنجی نماید. هدف، ارائه ابزاری است که بتواند توابع پاسخ آشکارساز الماس را بر حسب بازدهی مطلق نیز محاسبه نماید. این روش همراه با توانایی اندازه گیری در آهنگ های بالای واکنش و نیز عدم حساسیت به آسیب تابشی، سیستم توصیفی در این مقاله را یک روش نویدبخش برای طیف سنجی نوترون در RNC موجود در ITER می سازد.
1-مقدمه
در یک مقاله قبل، درباره عملکرد یک آشکارساز الماسی تک کریستالی (SCD) در معرض میدان نوترونی تک انرژی تولید شده توسط شتاب دهنده وان دو گراف در آزمایشگاه EC-JRC-IRMM گزارش شد (1). در این کار، طیف های ارتفاع پالس (PHS) با استفاده از یک سیستم الکترونیکی معمولی یعنی یک پیش تقویت کننده حساس به بار که در نزدیکی آشکارساز است، یک تقویت کننده شکل دهنده طیف سنج و یک سیستم جمع آوری چندکاناله (MCA) مبتنی بر PC جمع آوری شدند....