EJ301D与氘代芪的中子低能量光输出特性研究及不同光输出表征方法的比较

《Scientific Reports》：Low energy neutron light output characterization of EJ301D and deuterated stilbene with a comparison of light output characterization methods

　　

摘要

分别对直径和长度均为2.54厘米的EJ301D材料制成的直圆柱体，以及尺寸为(5.08厘米)\(^3\)的氘代反式芪-d\(_{12}\)（d-芪）定制立方体，在入射中子能量为300 keV至2.2 MeV以及200 keV至2.4 MeV的范围内，测量了其由中子激发产生的光输出强度。测量是使用Cf-252源并设置约1.5米的飞行路径，通过飞行时间实验进行的。我们比较了三种用于确定光输出谱全能量沉积边缘的位置的方法：(1)模拟中子能量谱的边缘并将其与光输出谱进行拟合；(2)利用光输出谱边缘的拐点（导数法，亦称Kornilov方法）；(3)采用经验模型对光输出谱的边缘进行拟合。导数法和方程拟合法均未考虑探测器中的多重中子散射等物理过程，而是基于光输出谱呈线性或连续形状的假设，以及谱的拐点位置与最大能量沉积之间存在直接关联的假设。当用已知边缘位置的模拟中子能量沉积谱对这些方法进行测试时，发现这些假设会导致偏差。而在实际测量的光谱上测试时，导数法在低能量区域的结果与模拟拟合结果相比偏差超过\(30\%，且在入射中子能量高于800 keV时，相邻数据点之间存在较大差异。经验方程拟合法也出现了类似程度的偏差，但其表现出的连续性更强，尤其是在体积较小的EJ301D闪烁体的低计数数据情况下。由于模拟谱拟合法考虑了其他方法所忽略的物理因素，且没有出现其他方法中的偏差，因此本研究采用了该方法来报告这一中子能量范围内的实验光输出强度。