Detektion hochenergetischer Neutronen mit NeuLAND und HIME

Die Detektion und Rekonstruktion von hochenergetischen Neutronen im Bereich von 100MeV bis hin zu über 1 GeV ist kompliziert, da diese, anders als geladene Teilchen, keinen kontinuierlichen Energieverlust haben. Sie geben ihre Energie nur durch Stöße mit den Kernen im Detektormaterial an diese ab. Hierbei können viele unterschiedliche Teilchen produziert werden, unter anderem auch weitere Neutronen. Da die primären Neutronen mit großer Wahrscheinlichkeit nach ihrem ersten Stoß weiterhin einen Großteil ihrer kinetischen Energie besitzt, fliegen diese weiter und können an anderer Stelle erneut wechselwirken. Um aus diesen vielen Signalen die falschen herauszufiltern und die richtigen Neutronenimpulse zu bestimmen, werden üblicherweise Simulationen herangezogen. Um die Datensätze aus dem Experiment und der Simulation miteinander vergleichen zu können, müssen die Detektoren einheitliche Signale liefern und die Simulationen realistische Ereignisse produzieren. Im Rahmen dieser Arbeit wird die vollständige Kalibrierung des Neutronendetektors New Large Area Neutron Detector (NeuLAND) beschrieben. Hierbei wurde ein neues Verfahren entwickelt, um die Sättigung der Photoelektronenvervielfacher (Englisch Photo Multiplier Tube) (PMT) und die Schwellen der einzelnen Module zu bestimmen. Zudem wurden die Verteilungen von unterschiedlichen Physiklisten miteinander und mit anderen Berechnungen verglichen. Zusätzlich wird bestimmt, mit welcher Auflösung und Effizienz die Detektion von zwei, aus einem 6He-Kern ausgeschlagenen, Neutronen erfolgen kann um aus deren Relativenergieverteilung Schlüsse auf die Streulänge von Neutronen ziehen zu können. Hierbei werden unterschiedliche Verfahren und Detektorkonfigurationen mithilfe von Simulationen miteinander verglichen.

The detection and reconstruction of high energy neutrons in the range from 100MeV up to 1GeV is complicated since, unlike charged particels, they do not have a continues energy loss in materials but through collisions with the nuklii inside the material. In this process many other particles, including other neutrons, might get created. For nuclear experiemnts in R3B it is crucial to reconstruct the primary interaction points of the neutrons and being able to correctly get the number of imbpinging neutrons. In this work the calibration, working principle and expected performance of the neutrondetecors NeuLAND and HIME will be presented.