Technique for the measurement of intrinsic pulse-shape discrimination for organic scintillators using tagged neutrons
利用基于飞行时间的中子标记技术和逐个事件的波形数字化，对有机液体稀释器NE 213 A和EJ 305进行了快中子/γ射线脉冲形状鉴别。伽马射线源和基于Geant 4的模拟被用来校准闪烁光产额。通过对数字化波形的选定部分进行积分以产生中子/伽马射线分离的品质因数，来分析中子和伽马射线事件的脉冲形状差异。该品质因数已被映射为探测器阈值和从飞行时间确定的中子能量的函数。它清楚地表明，NE 213 A的脉冲形状识别能力优于EJ 305。中子标记技术提供的额外信息导致对这些有机发光器的脉冲形状辨别能力的更详细的评估。
2022-06-02 nucl-ex physics.ins-det
Proton Light Yield in Organic Scintillators using a Double Time-of-Flight Technique
新型有机溶剂开发的最新进展需要现代表征能力。由于中子在这些材料中能量沉积的主要手段是n-p弹性散射，因此了解质子光产额是至关重要的。本工作建立了一个新的模型无关的方法，连续测量质子光产额在有机发光器在一个广泛的能量范围。使用在劳伦斯伯克利国家实验室的88英寸回旋加速器的氘分裂中子源和一系列有机增透器，通过双飞行时间技术测量来自Eljen Technology的市售有机液体增透器EJ-301和EJ-309的质子光产额。光产额是使用运动学过约束系统在1-20 MeV的质子能量范围内确定的。脉冲积分长度对质子光产额关系的大小和形状的影响也进行了探讨。这项工作能够精确模拟先进中子探测器的性能，并支持下一代中子成像系统的开发。
2020-10-04 physics.ins-det
A Hierarchical Bayesian Approach to Neutron Spectrum Unfolding with Organic Scintillators
我们提出了一个分层贝叶斯模型和最先进的蒙特卡罗抽样方法来解决展开问题，即，从有机闪烁体探测的数据估计未知中子源的能谱。推断中子谱对于包括防扩散和核安全在内的若干应用是重要的，因为它允许基于发射的中子谱的差异来区分特殊核材料（SNM）中的裂变源与其他类型的中子源。有机质子交换剂主要通过在氢原子核上的弹性散射与中子相互作用，因此部分保留了中子能量信息。因此，中子谱可以通过测量的光输出谱和闪烁体对单能中子的响应函数的解卷积来导出。所提出的方法相比，现有的三种方法，使用模拟数据，使控制基准。我们考虑三组检测器响应。一组对应于2.5 MeV单能中子源，两组与（能量方面）连续中子源（$^{252}$ Cf和$^{241}$ AmBe）相关。我们的研究结果表明，所提出的方法具有类似或更好的展开性能相比，其他迭代或基于Tikhonov正则化的方法在准确性和鲁棒性方面对有限的检测事件，同时需要较少的用户监督。所提出的方法还提供了一个后验置信度的措施，它提供了额外的信息，测量和提取的信息的不确定性。
2019-09-09 nucl-ex physics.comp-ph physics.ins-det
The Digital discrimination of neutron and γ ray using organic scintillation detector based on wavelet transform modulus maximum
研究了一种基于小波变换模极大值（WTMM）的有机闪烁中子和γ射线鉴别新算法。用快速数字取样示波器记录了BC501A有机液体闪烁探测器在混合辐射场中产生的电压脉冲。在闪烁探测系统中，大多数利用脉冲时域特征的脉冲形状鉴别方法的性能都受到噪声的强烈影响。然而，基于频域特征的WTMM方法对噪声具有很强的不敏感性，可以根据尺度空间平面上正模极大值曲线和负模极大值曲线的渐近衰减趋势不同来区分中子和γ射线事件。该技术已被验证了相应的混合场数据评估的飞行时间（TOF）方法和频率梯度分析（FGA）方法。结果表明，基于WTMM的中子和γ鉴别方法与TOF方法具有一致性，优于FGA方法。此外，由于WTMM方法本身就是一种消除噪声的方法，因此不需要对脉冲进行任何预处理。
2013-04-17 nucl-ex physics.ins-det
Measured Nondestructive Assay of $^{237}$Np Using Organic Scintillators and Active Neutron Multiplicity Counting
在核保障监督范围内进行非破坏性分析的目的是在不受限制的时间内精确核实核材料样品的申报质量。237 Np是一个扩散问题，有效分析其样本的能力是核查和保障措施工具箱中缺失的一部分。这种材料与铀-235一样受到同样的保障监督，可按克数报告，根据美国能源部的规定，被归类为“其他核材料”。鉴于美国每年生产3 000公斤237 Np，而裸球临界质量为40-60公斤，最好能增加一个能在20分钟测量中区分10克237 Np的系统，以扩大保障工具箱。一种测量方式是中子多重性计数，其将检测到的多重性计数率与可裂变材料的量相关联。先前的模拟工作表明，基于有机闪烁器的多重性计数器可以达到设计标准，而基于3 He的旗舰系统，超热中子多重性计数器，需要更长的测量时间才能达到相同的精度。在这项工作中，同时测量的6公斤球的237 Np的有机闪烁体和3 He为基础的系统被用来确认模拟研究的趋势;有机闪烁体为基础的系统实现了1%的不确定性，在中子双多重性率的顺序分钟，而3 He为基础的系统需要几天才能达到相同的精度。最后，国际原子能机构应考虑开发和部署一个基于有机闪烁器的多重性计数器
2020-10-13 nucl-ex physics.ins-det
Research of interaction processes of fast and thermal neutrons with solution of methyl orange organic dye
本文研究了中子通量与有机染料甲基橙水溶液的相互作用过程。这项工作在NSC KIPT的LINAC LUE-300上进行。一组钨板被用作中子产生靶。电子能量为15 MeV，平均电流为20 mkA。样品位于铅屏蔽和不带铅屏蔽、带和不带减速剂的后面。使用Geant 4工具包进行实验，计算了没有减速剂和不同厚度（1-5厘米）减速剂的实验样品位置的中子通量及其能谱。对实验结果的分析表明，当没有铅屏蔽和没有减速剂的物体受到辐照时，染料分子被完全破坏。在铅保护的存在下，观察到10%的染料分子的破坏。当一个5厘米的聚乙烯慢化剂安装在铅屏蔽后面时，没有硼酸的染料分子对热中子的破坏几乎没有观察到。当热中子和超热中子的通量与含有4%硼酸的染料溶液相互作用时，由于放热反应10 B（n，a），观察到30%的染料分子被破坏。研究表明，有机染料溶液是一种很好的材料，用于制造记录热中子和超热中子通量的探测器。这种探测器可用于环境的放射生态学监测、核能工程和核医学，特别是中子俘获治疗研究领域。
2022-01-04 physics.comp-ph physics.ins-det
A comparison of the neutron detection efficiency and response characteristics of two pixelated PSD-capable organic scintillator detectors with different photo-detection readout methods
本研究对比了采用Anger逻辑的PMT基与独立像素读出的SiPM基两种像素化PSD塑料闪烁体中子探测器，经¹³⁷Cs和²⁵²Cf源校准测量，发现SiPM基探测器在均匀性和中子探测效率上更优，效率约为PMT基的两倍。
2024-01-29 nucl-ex physics.ins-det
Low-energy neutron cross-talk between organic scintillator detectors
本文通过低能单能中子实验与蒙特卡罗模拟，研究了1.4–15.5 MeV能量范围内有机闪烁体探测器的中子串扰特性，发现飞行时间谱吻合良好但低能区串扰概率偏差约40%。
2025-03-08 nucl-ex physics.ins-det
Development of a 3-D Position Sensitive Neutron Detector Based on Organic Scintillators with Double Side SiPM Readout
基于塑料闪烁体阵列的三维位置灵敏中子探测器正在研制中。使用双面SiPM读出来确定每个闪烁体单元中的相互作用深度（DOI）。在初步测试中，使用准直Co-60源在不同位置测量254 x 6 x 6 mm 3 SP101塑料闪烁体中的DOI。SiPM（KETEK PM 6660）信号由2.5GS/s数字示波器记录。使用幅度和时间信息两者来计算DOI结果。分别实现了2.5 cm和6.6 cm的位置分辨率（FWHM）。基于二维阵列的探测器能够记录入射中子的三维位置信息。三维探测器将与中子时间投影室一起用作定向快中子探测器。根据模拟结果，该相机的角分辨率（8度半高宽）远优于典型的中子散射相机。
2018-10-31 nucl-ex physics.ins-det
Neutron-Gamma Pulse Shape Discrimination for Organic Scintillation Detector using 2D CNN based Image Classification
本研究提出基于2D CNN的中子-伽马脉冲形状甄别方法，以BC501A探测器原始信号快照为输入，通过Cf-252源数据训练，独立数据集准确率达99%，计算效率更高且适配多类中子探测器。
2023-06-10 nucl-ex physics.ins-det
Complexity measures and occurrence of the breaking point in the neutron and gamma-rays time series measured with organic scintillators
本文首次用信息量法分析了钚样品有机稀释器测量的中子和γ时间序列。有机快中子探测器已广泛应用于各种核应用和国土安全。特殊核材料的一个重要特性是短时间内的高多重数事件。用由8个EJ-309液体稀释器和8个二苯乙烯探测器组成的快中子多重数计数器（FNMC）测量了爱达荷国家实验室（INL）零功率钚金属板的中子和γ射线事件的时间分布。由于在40 ns符合窗口内的中子相关计数与钚金属板的240 Pu有效质量有关，我们研究了测量的中子和γ射线事件的随机性。为了获取这些信息，我们求助于复杂性度量，希望能够将复杂性值与检测的可靠性联系起来。这是通过（i）应用柯尔莫哥洛夫复杂性（KC）及其衍生物[柯尔莫哥洛夫谱及其最高值（KCM）和运行复杂性（RKC）]和（ii）建立断裂点，在此之后中子和伽马射线时间序列的运行柯尔莫哥洛夫复杂性急剧下降。结果发现，所有的时间序列的复杂性检测从样品与5，9，11，13，和15个钚板具有高几乎相同的KC值，而样品与3个板的KC值比所有其他的小三分之一。这些计算得到了时间序列的Lypaerythm指数和NIST检验的补充。低KC值可归因于测量过程中不同来源的不确定度，样品由三个平板组成。
2021-03-14 physics.comp-ph physics.ins-det
Simultaneous measurement of organic scintillator response to carbon and proton recoils
背景：有机闪烁体在基础核物理和应用中广泛用于中子探测。虽然质子光产额的有机发光剂已被广泛研究，从中子与碳核相互作用的光产额的测量是稀缺的。目的：提出一种同时测量有机光催化剂质子和碳光产额的新方法。为EJ-309液体和EJ-204塑料有机蒸发器提供新的碳光产率数据。方法：用劳伦斯伯克利国家实验室88英寸回旋加速器上的33 MeV $^{2}$ H $^{+}$束轰击3 mm厚的Be靶，产生高通量、宽谱中子束。将双飞行时间技术扩展到同时测量有机光催化剂的质子和碳光产额，其中使用$np$和$n$ C弹性散射运动学确定与反冲粒子相关的光输出。结果如下：测量了EJ-309液体和EJ-204塑料有机光催化剂的质子和碳光产额关系，EJ-309的反冲能分别为0.3 ~ 1 MeV和2 ~ 5 MeV，EJ-204的反冲能分别为0.2 ~ 0.5 MeV和1 ~ 4 MeV。结论：这些数据提供了新的见解的电离猝灭效应的有机制冷剂和关键输入的有机制冷剂的响应模拟基础科学和广泛的应用。
2021-07-12 physics.ins-det
Comparative Study of Gamma to Neutron Ratios of various (alpha, neutron) Neutron Sources
γ-中子比的测量通过脉冲形状歧视（PSD）的钚铍（PuBe）源和一个基本的构造的钋铍（PoBe）源使用一个有机液体闪烁体探测器和数字信号处理。此外，两个有机液体闪烁体探测器和数字信号处理被用来进行符合计数的PoBe源。测量数据与文献进行比较。发现PuBe和PoBe源的伽马与中子源的比率分别为3.67 +/- 0.14和1.13 +/- 0.05。两个比率均高于相应中子源的文献值。符合计数分析表明，PoBe源发射两个或更多个符合的伽马射线或中子，置信水平为91.77%，使用40 ns的符合窗口和1 mm的探测器源距离。
2021-10-19 nucl-ex physics.ins-det
Neutron Response of the EJ-254 Boron-Loaded Plastic Scintillator
掺杂有捕获剂的有机发光剂提供了在宽能量范围内的中子的可检测信号。这项工作表征了EJ-254的快中子和慢中子响应，EJ-254是一种天然硼负载量为5%（重量）的有机塑料闪烁体。对于快中子，有机发光体中产生光的主要机制是n-p弹性散射。为了研究快中子响应，在劳伦斯伯克利国家实验室的88英寸回旋加速器上测量了EJ-254的质子光产额。使用宽谱中子源和双飞行时间技术，在约270 keV至4.5 MeV的能量范围内获得了EJ-254质子光产额，并确定与由相同聚合物基组成的其他塑料发光器一致。为了隔离慢中子响应，将带有聚乙烯减速剂的AmBe源入射到由EJ-309观测探测器阵列包围的EJ-254闪烁体上。EJ-254靶中的事件与特征477.6 keV $γ$射线（由硼中子俘获后残留的$^{7}$ Li核的去激发引起）一致。脉冲形状鉴别被用来评估由$γ$ -射线和快/慢中子相互作用引起的EJ-254闪烁信号响应的时间差异。没有实现$γ$射线和快中子信号之间的清晰分离，并且观察到中子捕获特征与$γ$射线和快中子带重叠。考虑到电子光的非比例性，EJ-254中的中子俘获光产额被确定为89.4 $\pm$ 1.1 keVee。
2021-01-07 physics.ins-det
Fast Rossi-alpha Measurements of Plutonium using Organic Scintillators
在这项工作中，Rossi-alpha测量同时进行与$^3$氦为基础的检测系统和有机蒸发器为基础的检测系统。该组件是15公斤钚（93重量$\%$ $^{239}$ Pu），由铜反射并由铅减速。Rossi-alpha测量的目标是估算瞬发中子衰变常数alpha。模拟估计对于测量的组件，$k_\text{eff}$ = 0.624和$α$ = 52.3 $\pm$ 2.5 ns。有机闪烁体系统估计$α$ = 47.4 $\pm$ 2.0 ns，具有9.37 $\%$误差（尽管1.09标准差置信区间重叠）。$^3$ He系统估计$α$ = 37 $μ$ s。已知$^3$ He系统的慢化时间为35-40 $μ$ s，这意味着慢化时间占主导地位，并掩盖了瞬发中子衰变常数。随后，有机闪烁体系统应用于α远小于35 $μ$ s的组件。
2020-10-13 physics.ins-det
Gentle patterning approaches towards compatibility with bio-organic materials and their environmental aspects
材料科学、生物电子学和可植入医学的进步，加上最近对生态友好材料和技术的要求，不可避免地为纳米和微米图案化技术提出了新的挑战。总的来说，创造微米和纳米结构的重要性是由一个大的基础和应用性能的多样性，只有在纳米级访问的动机。光刻是一种重要的制造方法，用于在工业规模上创建原型和生产设备。最近，通过在电子学中实施生物有机系统，关键电子半导体元件的小型化的纯粹趋势得到了加强。到目前为止，已经做出了重大努力，以找到新的光刻方法，并开发旧的方法，以达到与微妙的生物有机系统的兼容性，并最大限度地减少对环境的影响。在此，我们简要回顾了这种微妙的材料和复杂的图案化技术。
2022-02-17 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.ins-det
