Published 2007 | Version v1
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Neutron spectroscopy: study of a set of proportional counters response

Description

The Rotating Spectrometer ROSPEC is made of six gaseous spherical proportional counters and was designed to measure the neutron fluence spectrum and provide related dosimetric data. A comparative survey with this spectrometer was carried out in 2003 on ISO neutron sources. It put forward the need for studying the effects of device rotation and for determining possible influences between the counters. By means of Monte Carlo calculations, we have shown that the rotation did not affect the measured neutron spectra but that the counter sensitive to the thermal neutrons was strongly disturbed in its immediate vicinity. The hydrogenated proportional counters responses have been calculated by taking into account phenomena influencing detection such as the wall effect and the effect of the variation of the gaseous multiplication in the detector medium. The wall effect was studied by validating the calculated recoil proton spectra with the analytical model of Snidow. The electric field lines were determined thanks to the finite element method. Thus, while taking into account both studied phenomena, we were able to obtain an accurate estimate for the experimental response. Measurements highlighted mathematical dysfunctions related to the unfolding (e.g. negative fluence values). To solve this problem, we proposed using the MAXED code which based on the maximum entropy principle. It was compared with the existing code SPEC4. We have concluded that MAXED provided better unfolding results if the user provides it with sufficient physical information (such as the presence of resonances) through the default spectrum. (author)

Abstract (French)

L'ensemble spectrometrique denomme ROSPEC, est compose de six compteurs proportionnels gazeux montes sur une plateforme rotative, a ete concu pour mesurer le spectre de fluence neutronique les donnees dosimetriques associees. Une campagne d'intercomparaison avec des sources neutroniques ISO a ete realisee en 2003 et a mis en exergue la necessite d'etudier les effets de la rotation et de determiner les influences eventuelles entre les differents compteurs proportionnels. Grace a la simulation Monte Carlo (code MCNP), nous avons montre que la rotation n'avait pas d'incidence sur les spectres mesures mais qu'en revanche le detecteur sensible aux neutrons thermiques etait particulierement perturbe par son voisinage immediat. Nous avons calcule les reponses des compteurs proportionnels hydrogenes en tenant compte de phenomenes internes influencant la detection, tels que l'effet de paroi et l'effet de la variation de la multiplication gazeuse au sein du milieu detecteur. L'etude de l'effet de paroi, via le calcul des spectres de protons de recul, a ete validee par le modele analytique de Snidow. Nous avons determine les lignes de champ electrique dans les compteurs en recourant a la methode des elements finis. La prise en compte de l'effet de paroi et du champ electrique nous ont permis de restituer avec une grande precision la reponse experimentale et d'ecrire les matrices de reponse des detecteurs. Les mesures ont mis en evidence des problemes mathematiques lies a la deconvolution (notamment des valeurs de fluence negative). Pour remedier a ce probleme, nous avons propose l'utilisation du code MAXED qui s'appuie sur le principe d'entropie maximum. La comparaison de ce code avec le code existant SPEC4 a ete realisee. Nous avons montre que MAXED exhibait des performances de deconvolution ameliorees dans certaines conditions. L'utilisateur doit en effet injecter dans la boucle de deconvolution un spectre de depart possedant des informations physiques telles que la presence de resonances ou anti-resonances ou l'aspect global du spectre de neutrons incidents. (auteur)

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Original title (French)
Spectrometrie des neutrons: etude de la reponse d'un ensemble de compteurs proportionnels

Publishing Information

Imprint Pagination
213 p.
Report number
FRCEA-TH--9795

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Notes
138 refs.; Available from the INIS Liaison Officer for France, see the INIS website for current contact and E-mail addresses