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Neutron Spectroscopy with a Spherical Proportional Counter for precision measurements in deep-underground laboratories

Description du projet

Une alternative peu coûteuse aux détecteurs de neutrons d’hélium 3

La spectroscopie neutronique remonte à la découverte des neutrons en 1932. Malgré plusieurs tentatives de développement de systèmes de spectroscopie neutronique à haut rendement, ces systèmes demeurent pénibles à utiliser. Les méthodes actuelles reposent principalement sur la réaction 3He(n, p)3H, qui convient mieux aux neutrons thermiques et qui est particulièrement coûteuse étant donné la rareté de l’hélium 3 (3He). Financé par le programme Actions Marie Skłodowska-Curie, le projet neutronSPHERE travaille sur une alternative unique et moins coûteuse aux détecteurs à base de 3He. L’approche repose sur l’utilisation du compteur proportionnel sphérique, un détecteur gazeux de grand volume à haut gain rempli d’un mélange à base d’azote. Le principe de détection exploite les réactions N14(n, α)B11 et N14(n, p)C14. Les applications visées sont notamment les mesures de haute précision du spectre de fond des neutrons dans les installations souterraines et des doses induites par les neutrons en protonthérapie.

Objectif

The concept of neutron spectroscopy dates back to neutron discovery in 1932. Despite several attempts towards an efficient neutron spectroscopy system, such measurements remain cumbersome and detailed neutron spectra are sparse both in scientific laboratories and industrial sites. To-date the most widely used method relies on the 3He(n,p)3H reaction, which - however - is more well suited for thermal neutrons and is particularly expensive, given that 3He is scarce. All existing alternatives are plagued by major disadvantages: toxic/corrosive gases, poor efficiency, limited radiation hardness, degraded energy resolution.
The neutronSPHERE project will provide a unique alternative to 3He-based detectors for neutron spectroscopy by using the Spherical Proportional Counter (SPC), a high-gain large-volume gaseous detector, filled with a nitrogen-based mixture. The detection principle exploits the 14 N(n, α )B11 and 14 N(n, p)C14 processes, and exhibits all major advantages of 3He-based detectors, and goes beyond that to provide fast neutron spectroscopy at an affordable price. This breakthrough is enabled by novel developments in SPC instrumentation that the host has played a key role in demonstrating.
The capabilities of the developed neutron spectroscopy system will be demonstrated in two application: Firstly, neutronSPHERE will provide the first high precision measurements of the neutron background spectrum in underground facilities. These will provide a unique insight and will immediately inform direct searches for Dark Matter. Then, neutronSPHERE will measure in situ the neutron-induced dose during proton therapy treatments, which is a crucial element in hadron therapy treatment and planning.

Champ scientifique (EuroSciVoc)

Mots‑clés

Programme(s)

Thème(s)

Régime de financement

MSCA-IF - Marie Skłodowska-Curie Individual Fellowships (IF)

Voir tous les projets financés dans le cadre de ce programme de financement

Appel à propositions

(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) H2020-MSCA-IF-2019

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Coordinateur

THE UNIVERSITY OF BIRMINGHAM
Contribution nette de l'UE
€ 212 933,76
Adresse
Edgbaston
B15 2TT Birmingham
Royaume-Uni
Région
West Midlands (England) West Midlands Birmingham
Type d’activité
Higher or Secondary Education Establishments
Liens
Coût total
€ 212 933,76