Введение
Глава. 1. Нейтронные детекторы в калориметрии 18
1.1. Калориметры в экспериментах физики высокой энергии 19
1.1.1. Гомогенные калориметры 20
1.1.2. Гетерогенные (самплинг) калориметры 21
1.2. Физические процессы, приводящие к рождению нейтронов в калориметрах 22
1.3. Методы отделения адронов от электронов 24
1.3.1. Отделение адронов от электромагнитных частиц с использованием ионизационного калориметра 24
1.3.2. Разделение каскадов от адронов и электромагнитных частиц по анализу распределения энерговыделения в калориметре 26
1.3.3 Использование нейтронных детекторов для отделения адронов от электромагнитных частиц 27
1.4. Существующие системы детектирования нейтронов для калориметрии 28
1.4.1 Ионизационный калориметр HERO для изучения первичных космических лучей 28
1.4.2 Нейтронный детектор в составе спектрометра ПАМЕЛА 30
1.4.3. Сцинтиллирующее оптоволокно PUMA 32
1.4.4 KARMEN, детектор нейтрино. Karlsruhe, West Germany 33
1.4.5. Сцинтилляционный детектор быстрых нейтронов с использованием спектросмещающих волокон 34
1.4 .6. Комплекс научной аппаратуры «ГАММА-400» и применение нейтронного детектора в комплексе 35
1.4.6.1 Структура гамма-телескопа ГАММА-400 35
1.4.6.2. Принцип регистрация частиц и основные характеристики 37
1.4.6.3. Применение нейтронного детектора для выделения электрон-позитронной компоненты на фоне протонов 38
1.5. Применение математического моделирования при создании детекторов излучения 38
1.6 Результаты моделирования методом Монте-Карло нейтронных детекторов в калориметрии 40
1.6.1. Моделирование потока нейтронов прототипа нейтронного детектора NEUCAL 40
1.6.2. Моделирование нейтронного детектора спектрометра ПАМЕЛА.. 44
1.7. Заключение 46
Глава.2. Расчетное моделирование откликов вариантов нейтронного детектора гамма - телескопа ГАММА-400, выбор оптимальной конструкции детектора 49
2.1 Назначение и принцип регистрации нейтронного детектора в ГАММА-400 49
2.2. Ядерные реакции, применяемые для регистрации нейтронов 51
2.3. Основные предпосылки при проведении расчетных исследований откликов нейтронного детектора 53
2.4. Исследования откликов НД с использованием гелиевых счётчиков 57
2.5. Исследования откликов НД с пластмассовым сцинтиллятором и листами кадмия 59
2.6. Исследования откликов НД на основе кремниевого детектора и борного конвертора 67
2.7. Исследования откликов НД на основе пластмассового сцинтиллятора и борного конвертора 75
2.7.1 Детектор с покрытием из бора 75
2.7.2 Детектор с бором, введенным в состав пластмассового сцинтиллятора 78
2.8. Исследования откликов НД на основе детекторов с литиевым конвертором 83
2.9. Заключение 87
Глава.3. Экспериментальное обоснование работоспособности предлагаемых конструкций НД и корректности результатов расчетов 89
3.1 Экспериментальные исследования модели детектора с листовым кадмием 89
3.2. Сравнение результатов расчета и эксперимента 94
3.3. Физическая модель НД с борсодержащим сцинтиллятором 96
3.4. Заключение 98
Глава.4 Расчетное исследование пространственно-временного отклика нейтронного детектора в составе комплекса GAMMA-400 99
4.1 Энергетическое распределение нейтронов, рождающихся в калориметре и попадающих на НД 100
4.2. Временные распределения частиц, возникающих в НД 101
4.3. Пространственное распределение альфа-частиц, возникающих в НД 105
4.4 Заключение 110
Заключение 111
Список литературы 115
