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Plastic scintillators with 1-phenyl-3-(mesityl)-2-pyrazoline as unique fluorophore for efficient neutron/gamma pulse shape discrimination

Authors :
Fabrice Bisaro
Alya Inial
Jérémie Gatignol
Florent Allix
Aurélie Stallivieri
Jean-Luc Renaud
Lynda Achouri
Marian Parlog
Franck Delaunay
Thi-Nhàn Pham
Matthieu Hamel
Sylvain Gaillard
Laboratoire de chimie moléculaire et thioorganique (LCMT)
Université de Caen Normandie (UNICAEN)
Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN)
Normandie Université (NU)-Institut Normand de Chimie Moléculaire Médicinale et Macromoléculaire (INC3M)
Normandie Université (NU)-Université Le Havre Normandie (ULH)
Normandie Université (NU)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN)
Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Le Havre Normandie (ULH)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Laboratoire de physique corpusculaire de Caen (LPCC)
Normandie Université (NU)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Horia Hulubei National Institute for Physics and Nuclear Engineering
Laboratoire Capteurs et Architectures Electroniques (LCAE)
Département Métrologie Instrumentation & Information (DM2I)
Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA))
Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA))
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA))
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA))
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay
Region Normandie for co-funding the Nessyned project
ANR-15-CE39-0006,NESSYNED,Nouveaux Systèmes Scintillants pour la Détection de Neutrons(2015)
Source :
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, 2022, 1030, pp.166469. ⟨10.1016/j.nima.2022.166469⟩
Publication Year :
2022
Publisher :
HAL CCSD, 2022.

Abstract

International audience; The development of highly efficient plastic scintillators for neutron/gamma pulse shape discrimination is a matter of current interest. This is generally achieved using two fluorophores, with one of them being added to the polymer formulation at a concentration higher than typically 15 weight percent (wt%). Here, we report our results concerning the development of highly performant poly(vinyltoluene)-based (PVT) plastic scintillators for efficient fast neutron/gamma pulse shape discrimination, using 1-phenyl-3-(mesityl)-2-pyrazoline (1) as the only guest fluorophore. On our route during this study, the synthesis of the compound 1 has been revisited. Analysis and evaluation of the radioluminescence properties of these novel PVT-based plastic scintillators containing compound 1 are also described. In particular their light output and neutron/gamma discrimination ability were characterized. The sample doped with 15 wt% of compound 1 has a light output of 0.65 relative to EJ-200 and a neutron/gamma discrimination figure of merit of 0.84 in the range 450–500 keVee.

Details

Language :
English
ISSN :
01689002 and 18729576
Database :
OpenAIRE
Journal :
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, 2022, 1030, pp.166469. ⟨10.1016/j.nima.2022.166469⟩
Accession number :
edsair.doi.dedup.....79bbc4c9df5b142a66ddefdc3bf3dcf8