Les neutrons étant des particules électriquement neutres, ils sont principalement soumis à de fortes forces nucléaires mais pas à des forces électriques. Par conséquent, les neutrons ne sont pas directement ionisants et ils doivent généralement être convertis en particules chargées avant de pouvoir être détectés. Généralement, chaque type de détecteur de neutrons doit être équipé d’un convertisseur (pour convertir le rayonnement neutronique en rayonnement commun détectable) et de l’un des détecteurs de rayonnement conventionnels (détecteur à scintillation, détecteur gazeux, détecteur semi-conducteur, etc.).
Les compteurs proportionnels sont souvent utilisés comme dispositif de détection de particules chargées. Dans les centrales nucléaires, des compteurs proportionnels remplis de gaz (BF 3 ) sont normalement utilisés comme détecteurs de plage de source. Ces détecteurs utilisent le trifluorure de bore gazeux (BF 3 ) au lieu de l’air dans la chambre. Les neutrons entrants produisent des particules alpha lorsqu’ils réagissent avec les atomes de bore dans le gaz détecteur. La plupart des réactions (n, alpha) des neutrons thermiques sont des réactions 10B (n, alpha) 7Li accompagnées d’ une émission gamma de 0,48 MeV .
De plus, l’isotope bore-10 a une section efficace de réaction (n, alpha) élevée sur tout le spectre d’énergie neutronique . La particule alpha provoque l’ionisation à l’intérieur de la chambre et les électrons éjectés provoquent d’autres ionisations secondaires.
La sortie du compteur proportionnelle se présente sous la forme d’une impulsion pour chaque événement ionisant; par conséquent, il existe une série d’impulsions aléatoires d’amplitude variable représentant les événements d’ionisation neutronique et gamma. La hauteur d’impulsion peut n’être que de quelques millivolts, ce qui est trop faible pour être utilisé directement sans amplification. Le discriminateur exclut le passage d’impulsions inférieures à un niveau prédéterminé. La fonction du discriminateur est d’exclure le bruit et les impulsions gamma dont l’amplitude est inférieure à celle des impulsions neutroniques.
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