Erzeugung und Detektion schneller Neutronen

[Peter-1]

Hallo stoppi,

schreibe uns bevor du die Quelle
"in ca. 1 Monat eine 100-mal stärkere Poloniumquelle" 
abholen willst, in welcher JVA wir dich mal besuchen können.

[DG0MG]

Er wird einen "Static Master" antistatischen Pinsel geordert haben.

Sicher in DL auch nicht verkaufsfähig, aber zur Beruhigung von Mitlesenden mit Schnappatmung: Stoppi ist nicht aus Deutschland.

[stoppi]

Stoppi ist nicht aus Deutschland

Meine derzeitige Wahlheimat ist Trinidad Tobago 

[NoLi]

Jetzt werde ich es nochmals mit meiner Americium-Berrylium-Neutronenquelle probieren. Große Hoffnung habe ich aber nicht, da auch nur eine minimale Steigerung feststellen zu können.

Eine professionelle Am-241/Beryllium-Neutronenquelle (Americium + Beryllium innigst vermischt) mit einer Aktivität von 37 GBq (1 Ci) liefert 2 Mio Neutronen/Sek.
Eine Rauchmelderquelle mit 37 kBq würde somit theoretisch max. 2 Neutronen/Sek erzeugen können.
4 Quellen mit je 29,6 kBq (0,8 µCi), zusammen also 118,4 kBq, könnten somit max. 6,4 Neutronen/Sek erzeugen. Dies wäre aber nur bei der optimalsten Ausbeutemöglichkeit (also bei innigster Vermischung) gegeben; in der Praxis können Am-241 Rauchmelderquellen mit aufgelegtem Be-Blech oder Be-Pulver auf Grund von Geometrien der Quelle und Detektor (und damit noch deutlich geringeren Neutronenbildungswahrscheinlichkeiten) kaum meßbare Neutronenzählraten generieren.


Eine Po-210/Be-"Sandwich-Quelle" mit einer Po-210 Aktivität von 77,7 GBq (2,1 Ci) produziert 2 Mio Neutronen/Sek; demnach würde eine Po-210 "Sandwich-Quelle" mit 3,7 MBq (100 µCi) eine Neutronenproduktionsrate von 95 Neutronen/Sek haben.

Hier ein Video mit einer 185 MBq (5 mCi) Po-210 Quelle, einem Beryllium-Quader und einem He-3 Zählrohr, alles in einem Paraffin-Moderator:

Gruß
Norbert

[stoppi]

Hallo Norbert!
Vielen Dank für die vielen, nützlichen Hinweise. Ich bin auf idente Emissionsraten gekommen (1 Neutron pro 12500 alphateilchen).
100 Neutronen pro Sekunde hören sich jetzt einmal brauchbar an. Aber das hängt natürlich noch vom Wirkungsgrad meines plastikszintillators ab. Wenn dieser bei nur 5% liegt und mindestens die Hälfte der emittierten Neutronen gar nicht durch den szintillator fliegen, dann sinkt die Rate auf 2.5 neutronen/sek. Das würde dann sehr schwer bis unmöglich werden, denn je nach komparatorstellung habe ich als Hintergrund schon 30 cps...

[stoppi]

Werde mit meinem Alphastrahler in den nächsten Tagen (extrem viel Zeit kann ich mir bei einer Halbwertszeit von 138 Tagen eh nicht lassen  ) meinen Neutronenversuch starten...

[DL3HRT]

Ist irgendwo auf dem Teil das Herstellungsdatum vermerkt? Nicht, dass man einen Ladenhüter kauft 

[stoppi]

Ja, ist bei allen Modellen eingestanzt. Bei mir jänner 2021, also noch frisch...

Erster Test mit meinem Geigerzähler: 139 000 cpm 

[stoppi]

Heute konnte ich die erste Messserie (Messzeit jeweils mindestens 20 Minuten) mit dem Geigerzähler durchführen.

1.) nur Geigerzähler: 27.73 cpm
2.) mit Polonium ohne Beryllium mit Papier: 29.30 cpm
3.) mit Polonium mit Beryllium mit Papier: 31.35 cpm
4.) mit Polonium mit Beryllium mit Paraffin: 35.85 cpm

In den nächsten Tagen versuche ich die Neutronen mit meinem Plastikszintillator BC412 + Photomultiplier zu detektieren...

[stoppi]

Bevor ich die Messungen mit dem Photomultiplier starte habe ich die Messungen mit dem Geigerzähler und deutlich längeren Messzeiten (je Setup 2 Stunden) wiederholt um die ersten Messungen zu bestätigen oder auch nicht. Es ergeben sich aber ähnliche Werte. Der Hintergrund liefert 27,56 cpm, mit Polonium-210 aber ohne Beryllium und ohne Alphastrahlung 29,73 cpm und schlussendlich mit Po-210, Beryllium und Paraffin 34,65 cpm.

Po-210 ist ja ein ganz schwacher Gammastrahler (nur 0.001% der Zerfälle). Wenn man von einer Alpha-Aktivität von 500 µCi ausgeht, so liefert dies immerhin 10^-5 * 500 * 37000 = 185 Bq Gammaaktivität.

[Peter-1]

Willst du damit Gold aktivieren ?

[stoppi]

Zur Aktivierung von Gold brauche ich ja thermische Neutronen. Das hatte ich eigentlich nicht vor zu überprüfen. Wollte eben den großen Moderator vermeiden und habe mich auf schnelle Neutronen konzentriert.
Obwohl ich ja beim obigen Versuch mit dem geigerzähler die Neutronen durchs Paraffin auch abbremse...

[NoLi]

Willst du damit Gold aktivieren ?

Das würde mit dieser Strahlenquelle eh nicht merkbar funktionieren, weil die Neutronenausbeute zu gering ist. Unsere Schul-Aktivierungsquelle (Radium-226/Beryllium ) für die Silber-, Mangan-,...aktivierung hat eine Radium-226 Aktivität von ca. 220 MBq; d.h. mit den Folgeprodukten des Ra-226 beträgt die Gesamt-Alpha-Aktivität in etwa 1 GBq. Radium und Beryllium sind dabei innig vermischt (und wegen der Sicherheit in Doppelkapselung verschweisst), um eine brauchbare Neutronenausbeute (ca. 9 E+4 n/sec) für Aktivierungen zu bekommen.

Gruß
Norbert

[NoLi]

Zur Aktivierung von Gold brauche ich ja thermische Neutronen. Das hatte ich eigentlich nicht vor zu überprüfen. Wollte eben den großen Moderator vermeiden und habe mich auf schnelle Neutronen konzentriert.
Obwohl ich ja beim obigen Versuch mit dem geigerzähler die Neutronen durchs Paraffin auch abbremse...

Was für ein Zählrohr verwendest Du?
Rückstoßprotonen gehören zur Strahlung mit hohem LET, die Reichweite in Gewebe, Wasser und auch Paraffin liegt daher im µm-Bereich; das bedeutet, dass die erzeugten Rückstoßprotonen kaum deine Paraffinscheiben verlassen.

Für schnelle Neutronen:
Wenn es ein Geiger-Müller-Zählrohr ist: nicht gut bzw. gar nicht geeignet.
Wenn Du einen Plastik-Szintillator nimmst: gut geeignet!

Gruß
Norbert

[stoppi]

Hallo Norbert!
Danke für deinen Kommentar. Ich verwendete mein ZP1401 Geiger-Müller-Zählrohr...
Den Versuch mit den Neutronen wollte ich eigentlich nur mit meinem plastikszintillator + photomultiplier machen. Dann bin ich über die Anordnung von Chadwick bei seinem Neutronenversuch gestolpert (er verwendete scheinbar eine ionisationskammer) und wollte dies auch umsetzen.
Ich habe mich jetzt noch nicht über die Reichweite von Protonen informiert, aber ich denke auch, dass deren Reichweite nicht sonderlich von jener von alphastrahlen abweicht.
Demnach könnte ich die wachsscheiben wohl auch dünner gestalten, da nur die Protonen entstanden im letzten scheibenteil unmittelbar vor dem GM-Zählrohr dann dort etwas bewirken können. Dann überlegte ich auch, ob die Protonen überhaupt durch das Gehäuse des zählrohrs kommen? Deshalb habe ich bei einer Messung auch das Glimmerfenster zur polonium-beryllium-Quelle ausgerichtet. Eigenartigerweise war dann die zählrate geringer als beim quer angeordneten zählrohr.
Den reinen gammaanteil des poloniums habe ich ja mit der "Messung 12" (siehe Abbildungen) erfassen können. Die zusätzliche Steigerung durch das Beryllium + Paraffin müsste mMn dann von den Neutronen respektive Protonen stammen.
Oder was sagst/sagt du/ihr?