زجاج يرى النيوترونات الحرارية سريع
النيوترونات لا تترك أثرًا في الزجاج العادي — تمرّ من خلاله كما يمر الضوء عبر زجاج النافذة. لكن هناك مواد تومض بومضة خافتة عند لقاء الجسيمات. هكذا يعمل الوميض (scintillator) — مادة تحوّل الإشعاع غير المرئي إلى ضوء مرئي.
الزجاج الشفاف الجديد SG101 هو من هذا القبيل. إنه حساس بشكل خاص للنيوترونات الحرارية — جسيمات بطيئة فقدت طاقتها وتتحرك بسرعة جزيئات الهواء في الغرفة. في اختبارات مع مصدر نيوترونات AmBe، التقط الزجاج هذه الجسيمات وأصدر ومضات سجلتها الإلكترونيات.
لتمييز الإشارة المفيدة عن الضوضاء، قُرن SG101 بالوميضين العضويين EJ200 وEJ276. الناتج نظام يفرز الإشعاع: أشعة غاما، نيوترونات سريعة، ونيوترونات حرارية. للزوج SG101+EJ200، بلغت جودة فصل أشعة غاما عن النيوترونات الحرارية 3.81 على مقياس FOM (كلما زاد، كان الفصل أنقى). ومع EJ276، أمكن تمييز ثلاثة أنواع من الجسيمات بقيم 3.46 و2.21.
تحليل إضافي أظهر أن الأحداث التي يصل فيها نيوترون حراري مع نيوترون سريع أو مع كمية غاما تحدث أكثر بكثير مما هو متوقع من المصادفات العشوائية. هذا يؤكد أن الكاشف يرى بالفعل عمليات فيزيائية مترابطة، وليس مجرد ضوضاء.
هذه المادة ستكون مفيدة حيثما نحتاج إلى معرفة دقيقة بعدد النيوترونات الحرارية القادمة وتوقيتها. على سبيل المثال، في مفاعلات الأبحاث أو في أنظمة مراقبة المواد النووية.
الملخص الأصلي
كما كتبه المؤلفون، بالإنجليزية arXiv:2602.11597
We present a detailed characterization of the thermal neutron sensitive transparent glass scintillator SG101, benchmarked against the conventional LiF ZnS(Ag)based scintillator EJ426. The detection efficiency, energy resolution, and pulse shape discrimination (PSD) performance ofSG101 were evaluated under AmBe neutron irradiation. When coupled with organic scintillators(EJ200 or EJ276),the SG101 EJ200 system achieves a figure of merit (FOM) of 3.81 for thermal neutron/gamma separation, while the SG101 EJ276 configuration resolves three distinct particle populations gamma rays, fast neutrons, and thermal neutrons with FOM values of 3.46 and2.21, respectively. Correlation analysis reveals that the number of fast thermal neutron coincidence events significantly exceeds the accidental background, and the count of gamma fast thermal neutron triple-coincidence events is also far higher than the expected accidental rate, confirming significant physical correlations for both event types within a 100 us time window. These results demonstrate that SG101 is a promising candidate for applications requiring high-efficiency thermal neutron detection and precise event tagging coupling with a scintillator with PSD approach
تتحرك النيوترونات الحرارية بسرعة حوالي 2.2 كم/ث — أي أبطأ بمئة مرة من النيوترونات السريعة الناتجة عن التفاعلات النووية.