Стекло, которое видит тепловые нейтроны экспресс
Нейтроны не оставляют следа в обычном стекле — проходят насквозь, как свет через оконное стекло. Но есть материалы, которые при встрече с частицей вспыхивают слабой вспышкой. Так работает сцинтиллятор — вещество, переводящее невидимое излучение в видимый свет.
Новое прозрачное стекло SG101 как раз из таких. Оно особенно чувствительно к тепловым нейтронам — медленным частицам, которые потеряли энергию и движутся со скоростью молекул воздуха в комнате. В испытаниях с источником нейтронов AmBe стекло ловило эти частицы и выдавало вспышки, которые регистрировала электроника.
Чтобы отличить полезный сигнал от помех, SG101 соединили с органическими сцинтилляторами EJ200 и EJ276. Получилась система, которая раскладывает излучение по полочкам: гамма-лучи, быстрые нейтроны и тепловые нейтроны. Для пары SG101+EJ200 качество разделения гамма-лучей и тепловых нейтронов достигло 3.81 по шкале FOM (чем выше, тем чище разделение). А в связке с EJ276 удалось различить сразу три типа частиц с показателями 3.46 и 2.21.
Дополнительный анализ показал, что события, когда тепловой нейтрон приходит вместе с быстрым или с гамма-квантом, случаются гораздо чаще, чем можно ожидать от случайных совпадений. Это подтверждает: детектор действительно видит связанные физические процессы, а не шум.
Такой материал пригодится там, где нужно точно знать, сколько тепловых нейтронов прилетело и когда. Например, на исследовательских реакторах или в системах контроля ядерных материалов.
Оригинальная аннотация
как её написали авторы, на английском 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
Тепловые нейтроны движутся со скоростью около 2,2 км/с — это в сто раз медленнее быстрых нейтронов из ядерной реакции.