Un verre qui voit les neutrons thermiques express
Les neutrons ne laissent aucune trace dans le verre ordinaire : ils le traversent comme la lumière à travers une vitre. Mais certains matériaux, lorsqu'ils rencontrent une particule, émettent un faible éclair. C'est le principe du scintillateur : une substance qui convertit un rayonnement invisible en lumière visible.
Le nouveau verre transparent SG101 est de ceux-là. Il est particulièrement sensible aux neutrons thermiques, ces particules lentes qui ont perdu de l'énergie et se déplacent à la vitesse des molécules d'air dans une pièce. Lors des essais avec une source de neutrons AmBe, le verre a capté ces particules et produit des éclairs enregistrés par l'électronique.
Pour distinguer le signal utile du bruit de fond, le SG101 a été couplé à des scintillateurs organiques EJ200 et EJ276. Le système obtenu classe le rayonnement : rayons gamma, neutrons rapides et neutrons thermiques. Pour la paire SG101+EJ200, la qualité de séparation entre les rayons gamma et les neutrons thermiques a atteint 3.81 sur l'échelle FOM (plus la valeur est élevée, plus la séparation est nette). Avec le EJ276, il a été possible de distinguer trois types de particules avec des valeurs de 3.46 et 2.21.
Une analyse supplémentaire a montré que les événements où un neutron thermique arrive en même temps qu'un neutron rapide ou qu'un quantum gamma se produisent bien plus souvent que ce que le hasard laisserait attendre. Cela confirme que le détecteur voit réellement des processus physiques liés, et non du bruit.
Un tel matériau sera utile là où l'on doit savoir précisément combien de neutrons thermiques arrivent et quand. Par exemple, dans les réacteurs de recherche ou dans les systèmes de contrôle des matières nucléaires.
Résumé original
tel que rédigé par les auteurs, en anglais 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
Les neutrons thermiques se déplacent à environ 2,2 km/s, soit cent fois plus lentement que les neutrons rapides issus d'une réaction nucléaire.