Montagem de um detector cintilador para o espectrômetro de multiesferas de Bonner do LN – Laboratório de Nêutrons Leandro Barbosa da Silveira Gatto e Evaldo Simões da Fonseca Instituto de Radioproteção e Dosimetria – IRD INTRODUÇÃO METODOLOGIA A medição de espectros de nêutrons é uma atividade complexa, mas fundamental para auxiliar na determinação, por exemplo, do fator de calibração de monitores individuais para nêutrons, e da função resposta de monitores de área nesses espectros. Um dos equipamentos mais usados para esse fim é o espectrômetro de multi-esferas de Bonner. Esse equipamento é constituído por esferas maciças de polietileno de alta densidades com diferentes diâmetros e de um detector cintilador de LiI(Eu). Como o LN – Laboratório de Nêutrons dispunha dos componentes necessários, foi feito um projeto para montar 2 novos detectores cintiladores, com auxílio do grupo de engenharia mecânica e eletrônica do IRD – Instituto de Radioproteção e Dosimetria. Para a montagem foram construídos dois invólucros de alumínio um para cada detector. As dimensões do invólucro pemitem que o cristal cintilador fique posicionado no centro de cada uma das esferas de polietileno. No interior de cada envólucro foram montados o cristal cintilador de LiI(Eu), a fotomultiplicadora, o soquete do divisor de tensão e os conectores de sinal (tipo BNC) e alta tensão (tipo SHV). Concluída a montagem foram feitos testes para avaliar o ponto de operação de cada um dos novos detectores e sua resposta a um dos espectros de referência do LN. No projeto para montagem dos novos detectores foi feito inicialmente o cálculo e montagem do divisor de tensão. No equipamento original a corrente do divisor de tensão era reduzida, permitindo que o tempo de uso do equipamento fosse extendido quando usado com baterias. Como o LN usa o espectrômetro com uma fonte de alta tensão externa, foi possível nesse projeto aumentar a corrente no divisor de tensão de modo que a aumentar a intensidade dos pulsos de saída da fotomultiplicadora. Para reduzir o ruído a fotomultiplicadora foi polaridade com alta tensão positiva. Na construção dos 2 detectores foram usadas fotomultiplicadoras marca: DARIO, tipo: 150 AVP e soquetes de 12 pinos para montagem do divisor de tensão. Para teste do divisor de tensão foi usado um cristal cintilador para fótons (NaI(Tl)). A fotomultiplicadora foi recoberta com fita preta para evitar entrada de luz no fotocatodo. A parte externa do detector na qual estão montados em seu interior o cristal de LiI(Eu), o guia de luz, a fotomultiplicadora e o soquete com o divisor de tensão é de alumínio e foi fabricada na oficina mecânica do IRD. A parte externa do detector tem dimensões críticas pois tem que se encaixar em cada uma das esferas de polietileno. Quando a parte externa é encaixada o cristal cintilador de Li(Eu) deve ficar no centro da esfera de polietileno. Na parte externa do detector também são montadas 2 peças onde são colocados os conectores de alta tensão (tipo: SHV) e de sinal (tipo BNC). OBJETIVO O espectrômetro de Bonner do LN apresentou problemas em seu detector, devido ao longo tempo de atividade (mais de 10 anos), inviabilizando seu uso. Sem esse equipamento o LN perde sua capacidade de determinar espectros de nêutrons. Como o LN possuia os componentes básicos do detector cintilador (fotomultiplicadora e cristal detector de LiI(Eu)), foi feito um projeto para construir e testar 2 novos detectores e retormar o uso do espectrômetro. RESULTADOS Concluída a montagem foram iniciados os testes de sinal de cada um deles. Foi usado o espectro de nêutrons de referência produzido por uma fonte de AmBe de 1,85 x 1011 Bq posicionada a 1 m do centro geométrico do cristal cintilador. Para o detector 01 a tensão de operação foi de +1000 V. Sendo obtidos pulsos de –22 mV na saída da fotomultiplicadora. Na saída do amplificador os pulsos são bipolares com amplitude de 800 mV de pico a pico. Para o detector 02 a tensão de operação foi de +900 V. Sendo obtidos pulsos de –35 mV na saída da fotomultiplicadora. Na saída do amplificador os pulsos são bipolares com amplitude de 1 V de pico a pico. A pequena diferença na amplitude do sinal na saída do amplificador é decorrente da maior sensibilidade do cristal de LiI(Eu) apresentada pelo detector 02. Essa diferança não compromete os resultados das medições. CONCLUSÕES Após os testes com o espectro de nêutrons de referência ficou demonstrado que os dois detectores estão funcionando perfeitamente, permitindo que as medições de espectros de nêutrons possam ser retomadas pelo LN. Esses novos detectores fazem parte de um programa de capacitação técnica e melhoria da infraestrutura de medição do LN. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS [1] A.V Alevra, H. Farrar IV, E.P. Lippincott, J.G., Willians, J.G. and D.W. Vehar. “Accurate neutron fluence measurements using Bonner spheres”. Reactor Dosimetry ASTM STP 1228, p. 290-299, Eds. American Society for Testing and Materials, Philadelphia (1994). [2] R. M. Lemos Junior. “Medidas de espectros de referência de nêutrons com o espectrômetro de multiesferas de Bonner”. Dissertação de Mestrado. Instituto de Radioproteção e Dosimetria. Rio de Janeiro. 2004. APOIO FINANCEIRO AO PROJETO MCT/PCI