Razvoj konverterjev za detekcijo hitrih nevtronov s polprevodniškimi detektroji iz silicijevega karbidaŽiber, Ylenia (Avtor) Snoj, Luka (Mentor) Radulovič, Vladimir (Komentor) detekcija termičnih nevtronovSiC polprevodniški detektorjimaterial konverterjadetekcija hitrih nevtronovkonverterji hitrih nevtronovIJS TRIGAMonte Carlo transport delcevMCNPPolprevodni material silicijev karbid (SiC) se široko uporablja v močnostni elek- troniki, v preteklih letih pa so ga začeli uporabljati tudi kot alternativo plinskim detektorjem nevtronov na osnovi $^3$He. Detektorji na osnovi SiC so visoko odporni proti sevanju, omogočajo odlično razlikovanje med nevtroni in gama žarki ter nudijo odlično razmerje med signalom in šumom. Detekcija nevtronov v polprevodniških detektorjih vključuje uporabo materiala, ki interagira z nevtroni, pri čemer nasta- nejo nabiti delci, ki jih je mogoče zaznati v polprevodniški diodi. Temu materialu pravimo konverter. Izbira konverterja je odvisna od energijskega spektra nevtronov, ki nas zanima. Za zaznavanje termičnih nevtronov se skoraj izključno uporabljata konverterja z $^{6}$Li ali $^{10}$B. To magistrsko delo je osredotočeno na raziskavo konver- terjev za hitre nevtrone in upošteva izotope, kot so $^{40}$Ca, $^{39}$K in $^{35}$Cl, ki bi lahko omogočali občutljivost v energijskem območju nevtronov okrog 1 MeV, in $^{22}$Na. V magistrskem delu smo opravili serijo eksperimentalnih meritev odziva detek- torja iz SiC z različnimi konfiguracijami konverterja iz KCl za hitre nevtrone na reaktorju TRIGA na Institutu “Jožef Stefan”. S pridobljenimi eksperimentalnimi rezultati nismo mogli potrditi doprinosa konverterja k detekciji hitrih nevtronov, predvsem zaradi intrinzičnega odziva detektorja. Odziv detektorja smo preučili računsko s simulacijami transporta delcev po me- todi Monte Carlo z uporabo programa MCNP. Uporabljena sta bila dve pristopa, direktni in dvokoračni, glede na reakcijske hitrosti izbranih izotopov. V prvem koraku dvokoračnega pristopa je bil definiran izvor nevtronov, izračunan pa izvor sekundarnih nabitih delcev, ki so posledica nevtronskih interakcij v konverterju. V drugem pa je bil definiran izvor sekundarnih delcev, izračunan pa odziv detektorja - spekter pulzov zaradi vpadnih sekundarnih delcev. Računska analiza je pokazala izredno visok odziv za konverter iz $^{22}$Na pri ener- gijah nižjih od 0.5 MeV, in za en red velikosti višji odziv kot za konverterja KCl in CaCl$_2$. Energijska spektra KCl in CaCl$_2$ sta si zelo podobna, ker sta obe snovi iz $^{35}$Cl ter imata $^{40}$Ca in $^{39}$K podobna pragovna mikroskopska preseka za reakcijo (n,p). Primerjali smo računske in eksperimentalne rezultate za spekter pulzov v diodi, in našli le malo podobnosti. Pri izračunu energijskega spektra pulzov smo uporabili zgodovino delcev. Izračunali smo tudi povprečno energijo odrivnih jeder, ki je 0.77 MeV. Ugotovili smo, da je intrinzični odziv detektorja vsaj za red velikosti višji od pri- čakovanega odziva s konverterjem hitrih nevtronov, kar pojasnjuje eksperimentalne rezultate. Za nadaljnje raziskave koverterjev hitrih nevtronov smo idejno zasnovali konfiguracijo močno ščitenega detektorja in konverterja ter računsko določili učin- kovitost ščitenja.20232023-09-17 08:15:15Magistrsko delo/naloga150447sl