Towards a new generation of solid total-energy detectors for neutron-capture time-of-flight experiments with intense neutron beams - Archive ouverte HAL
Article Dans Une Revue Nucl.Instrum.Meth.A Année : 2025

Towards a new generation of solid total-energy detectors for neutron-capture time-of-flight experiments with intense neutron beams

J Balibrea-Correa , V Babiano-Suarez , J Lerendegui-Marco , C Domingo-Pardo , I Ladarescu , A Tarifeño-Saldivia , G de la Fuente-Rosales , B Gameiro , N Zaitseva , V Alcayne , D Cano-Ott , E González-Romero , T Martínez , E Mendoza , A. Pérez de Rada , J. Plaza del Olmo , A Sánchez-Caballero , A Casanovas , F Calviño , S Valenta , O Aberle , S Altieri , S Amaducci , J Andrzejewski , M Bacak , C Beltrami , S Bennett , A.P Bernardes , E Berthoumieux (1) , R Beyer , M Boromiza , D Bosnar , M Caamaño , M Calviani , D.M Castelluccio , F Cerutti , G Cescutti , S Chasapoglou , E Chiaveri , P Colombetti , N Colonna , P. Console Camprini , G Cortés , M.A Cortés-Giraldo , L Cosentino , S Cristallo , S Dellmann , M Di Castro , S Di Maria , M Diakaki , M Dietz , R Dressler , E Dupont (1) , I Durán , Z Eleme , S Fargier , B Fernández , B Fernández-Domínguez , P Finocchiaro , S Fiore , V Furman , F García-Infantes , A Gawlik-Ramikega , G Gervino , S Gilardoni , C Guerrero , F Gunsing (1) , C Gustavino , J Heyse , W Hillman , D.G Jenkins , E Jericha , A Junghans , Y Kadi , K Kaperoni , G Kaur (1) , A Kimura , I Knapová , M Kokkoris , Y Kopatch , M Krtička , N Kyritsis , C Lederer-Woods , G Lerner , A Manna , A Masi , C Massimi , P Mastinu , M Mastromarco , E.A Maugeri , A Mazzone , A Mengoni , V Michalopoulou , P.M Milazzo , R Mucciola , F Murtas , E Musacchio-Gonzalez , A Musumarra , A Negret , P Pérez-Maroto , N Patronis , J.A Pavón-Rodríguez , M.G Pellegriti , J Perkowski , C Petrone , E Pirovano , S Pomp , I Porras , J Praena , J.M Quesada , R Reifarth , D Rochman , Y Romanets , C Rubbia , M Sabaté-Gilarte , P Schillebeeckx , D Schumann , A Sekhar , A.G Smith , N.V Sosnin , M.E Stamati , A Sturniolo , G Tagliente , D Tarrío , P Torres-Sánchez , E Vagena , V Variale , P Vaz , G Vecchio , D Vescovi , V Vlachoudis , R Vlastou , A Wallner , P.J Woods , T Wright , R Zarrella , P Žugec
J Balibrea-Correa
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V Babiano-Suarez
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J Lerendegui-Marco
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I Ladarescu
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A Tarifeño-Saldivia
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G de la Fuente-Rosales
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N Zaitseva
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E González-Romero
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T Martínez
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E Mendoza
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A. Pérez de Rada
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Résumé

Challenging neutron-capture cross-section measurements of small cross sections and samples with a very limited number of atoms require high-flux time-of-flight facilities. In turn, such facilities need innovative detection setups that are fast, have low sensitivity to neutrons, can quickly recover from the so-called γ-flash, and offer the highest possible detection sensitivity. In this paper, we present several steps towards such advanced systems. Specifically, we describe the performance of a high-sensitivity experimental setup at CERN n_TOF EAR2. It consists of nine sTED detector modules in a compact cylindrical configuration, two conventional used large-volume C6D6 detectors, and one LaCl3(Ce) detector. The performance of these detection systems is compared using 93Nb(n, γ) data. We also developed a detailed Geant4 Monte Carlo model of the experimental EAR2 setup, which allows for a better understanding of the detector features, including their efficiency determination. This Monte Carlo model has been used for further optimization, thus leading to a new conceptual design of a γ detector array, STAR, based on a deuterated-stilbene crystal array. Finally, the suitability of deuterated-stilbene crystals for the future STAR array is investigated experimentally utilizing a small stilbene-d12 prototype. The results suggest a similar or superior performance of STAR with respect to other setups based on liquid-scintillators, and allow for additional features such as neutron-gamma discrimination and a higher level of customization capability. •A hybrid system for sensitive and accurate neutron capture cross-section detection at CERN n_TOF EAR2.•Versatile GEANT4 Monte Carlo simulation of the experimental setup.•Conceptual design of a detection system using deuterated stilbene crystals propose.•Prototype tests of deuterated stilbene highlight features for future n_TOF detectors.

Dates et versions

hal-04831605 , version 1 (11-12-2024)

Identifiants

Citer

J Balibrea-Correa, V Babiano-Suarez, J Lerendegui-Marco, C Domingo-Pardo, I Ladarescu, et al.. Towards a new generation of solid total-energy detectors for neutron-capture time-of-flight experiments with intense neutron beams. Nucl.Instrum.Meth.A, 2025, 1072, pp.170110. ⟨10.1016/j.nima.2024.170110⟩. ⟨hal-04831605⟩
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