Published December 1989 | Version v1
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The Karlsruhe 4π barium fluoride detector

Description

A new experimental approach has been implemented for accurate measurements of neutron capture cross sections in the energy range from 5 to 200 keV. The Karlsruhe 4π Barium Fluoride Detector consists of 42 crystals shaped as hexagonal and pentagonal truncated pyramids forming a spherical shell with 10 cm inner radius and 15 cm thickness. All crystals are supplied with reflector and photomultiplier, thus representing independent gamma-ray detectors. Each detector module covers the same solid angle with respect to a gamma-ray source located in the centre. The energy resolution of the 4π detector is 14% at 662 keV and 7% at 2.5 MeV gamma-ray energy, the overall time reslution is 500 ps and the peak efficiency 90% at 1 MeV. The detector allows to register capture cascades with 95% probability above a threshold energy of 2.5 MeV in the sum energy spectrum. Neutrons are produced via the 7Li(p,n)7Be reaction using the pulsed proton beam of a Van de Graaff accelerator. The neutron spectrum can be taylored according to the experimental requirements in an energy range from 5 to 200 keV by choosing appropriate proton energies. A collimated neutron beam is passing through the detector and hits the sample in the centre. The energy of captured neutrons is determined via time of flight, the primary flight path being 77 cm. The combination of short primary flight path, a 10 cm inner radius of the spherical BaF2 shell, and the low capture cross section of barium allows to discriminate background due to capture of sample scattered neutrons in the scintillator by time of flight, leaving part of the neutron energy range completely undisturbed. (orig./HSI)

Availability note (English)

MF available from INIS under the Report Number.

Abstract (German)

Es wurde ein neuartiges Experiment aufgebaut, um Wirkungsquerschnitte fuer Neutroneneinfang im Energiebereich von 5 bis 200 keV sehr genau zu bestimmen. Der Karlsruher 4π Barium Fluorid Detektor besteht aus 42 Kristallen in der Form von fuenf- und sechseckigen Pyramidenstuempfen. Sie bilden eine Kugelschale mit 10 cm Innenradius und 15 cm Dicke. Jeder Kristall ist mit Reflektor und Photomultiplier ausgeruestet und stellt einen unabhaengigen Detektor fuer Gammastrahlung dar. Jedes Modul erfasst von einer Gammaquelle im Zentrum des Detektors den gleichen Raumwinkel. Die Energieaufloesung des 4π Detektors betraegt 14% bei 662 keV und 7% bei 2.5 MeV Gammaenergie. Die Zeitaufloesung ist 500 ps und die Nachweiswahrscheinlichkeit fuer die volle Energie der Gammaquanten 90% bei 1 MeV. Mit dem Detektor kann die Gamma-Kaskade nach Neutroneneinfang mit 95% Wahrscheinlichkeit oberhalb einer Schwelle von 2.5 MeV nachgewiesen werden. Die Neutronen werden mit dem gepulsten Protonenstrahl eines Van de Graaff Beschleunigers ueber die 7Li(p,n)7Be Reaktion erzeugt. Durch geeignete Wahl der Protonenenergie laesst sich das Neutronenspektrum im Energiebereich von 5 bis 200 keV an die experimentellen Anforderungen anpassen. Ein gebuendelter Neutronenstrahl geht durch den Detektor und trifft die Probe in seinem Zentrum. Die Energie der eingefangenen Neutronen wird ueber die Flugzeit bestimmt, der Flugweg betraegt 77 cm. Die Kombination aus kurzem Flugweg, 10 cm Innenradius der BaF2 Kugelschale und dem geringen Einfangquerschnitt von Barium erlaubt es, den Untergrund durch Einfang gestreuter Neutronen im Szintillatormaterial auf Grund seiner Zeitstruktur vom Messeffekt zu unterscheiden. (orig./HSI)

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Publishing Information

Imprint Pagination
122 p.
Report number
KFK--4652