Monte Carlo simulation study on simultaneous detection of neutrons and gamma-rays with a GdI3:Ce scintillator detector

闪烁体 伽马射线 物理 中子 中子探测 蒙特卡罗方法 探测器 光子 核物理学 中子温度 辐射 中子受激发射计算机断层成像 光学 中子截面 统计 数学
作者
Beomjun Park,A. Park,S. Lee,J. Lee,C. Kim,C. Kim
出处
期刊:International Journal of Modern Physics E-nuclear Physics [World Scientific]
卷期号:32 (03n04)
标识
DOI:10.1142/s0218301323500167
摘要

Neutron detection using gadolinium (Gd) and its prompt gamma-rays is vital because of the high cross-section of Gd on thermal neutrons, thereby leading to significant interest in neutron detection with Gd-converted or Gd-loaded detector. However, simultaneous detection of neutron and gamma-rays with a Gd-loaded scintillator has been given less attention. In this study, we explored the feasibility of the GdI 3 :Ce detector for simultaneous detection with Monte Carlo N-Particle transport extended simulation. Furthermore, we examined the physical properties of Gd for application in the radiation field mixed with neutron and gamma-rays. Similarly, we simulated the geometry of the GdI 3 :Ce scintillator and its spectra obtained under various conditions. The results showed that GdI 3 :Ce with a thickness of 1[Formula: see text]cm is enough to absorb 90[Formula: see text] of photons with energy under 81[Formula: see text]keV. A shorter source-to-detector distance and larger detector size were superior to detecting prompt gamma-rays emitted from neutron capture, not only the gamma-rays from isomeric transition (named as general gamma-ray in this paper). Ultimately, spectra taken with the Gd 3 :Ce scintillator under the radiation field mixed with neutrons and gamma-ray showed gamma-ray peaks from both radio-isotopes and Gd[Formula: see text]Gd reaction, indicating the feasibility of the application of simultaneous detection.

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