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
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M Mastromarco
,
E.A Maugeri
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A Mazzone
,
A Mengoni
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V Michalopoulou
,
P.M Milazzo
,
R Mucciola
,
F Murtas
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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
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M Sabaté-Gilarte
,
P Schillebeeckx
,
D Schumann
,
A Sekhar
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A.G Smith
,
N.V Sosnin
,
M.E Stamati
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A Sturniolo
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G Tagliente
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D Tarrío
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P Torres-Sánchez
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E Vagena
,
V Variale
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P Vaz
,
G Vecchio
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D Vescovi
,
V Vlachoudis
,
R Vlastou
,
A Wallner
,
P.J Woods
,
T Wright
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R Zarrella
,
P Žugec
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- Fonction : Auteur
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P Žugec
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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 -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(, ) 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 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.