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

Descrizione del progetto

Un’alternativa a basso costo ai rivelatori di neutroni 3He

La spettroscopia neutronica risale alla scoperta del neutrone nel 1932. Nonostante i numerosi tentativi di sviluppare sistemi di spettroscopia neutronica ad alta efficienza, tali sistemi rimangono ingombranti. I metodi allo stato dell’arte si basano principalmente sulla reazione 3He(n, p)3H, che è più adatta ai neutroni termici ed è particolarmente costosa dato che il 3He è scarso. Finanziato dal programma azioni Marie Skłodowska-Curie, il progetto neutronSPHERE sta lavorando a un’alternativa unica e a basso costo ai rivelatori basati sul 3He. L’approccio si basa sull’uso del contatore proporzionale sferico, un rivelatore gassoso di grande volume e alto potenziale, riempito con una miscela a base di azoto. Il principio di rilevamento sfrutta le reazioni N14(n, α)B11 e N14(n, p)C14. Le applicazioni previste includono misurazioni di alta precisione dello spettro di fondo dei neutroni in impianti sotterranei e delle dosi indotte dai neutroni nella terapia protonica.

Obiettivo

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.

Coordinatore

THE UNIVERSITY OF BIRMINGHAM
Contribution nette de l'UE
€ 212 933,76
Indirizzo
Edgbaston
B15 2TT Birmingham
Regno Unito

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Regione
West Midlands (England) West Midlands Birmingham
Tipo di attività
Higher or Secondary Education Establishments
Collegamenti
Costo totale
€ 212 933,76