SRAM Neutronen Detektor

 

Bei dieser Erfindung handelt es sich um eine Sonde zur Erfassung der Neutronenfluenz oder Dosen über einen breiten Messbereich in Echtzeit. Die kleine und kompakte Konstruktion, und zugleich eine benutzerfreundliche Handhabung und Konnektivität mit einem PC mittels USB Schnittstelle, sind die besonderen Merkmale des SRAM (Static Random Access Memory) Neutronen Detektors. Der Strahlungssensor des SRAM Neutronen Detektors basiert auf handelsüblichen Memory Chips, deren Ansprechvermögen immun gegenüber störender Gamma-Untergrundstrahlung ist.

Neutronenfluenz (neutrons*cm-2) gemessen im FLASH Tunnel mit SRAM Neutronen Detektor

Problemstellung

Gängige SRAM Chips enthalten Boratome (Dotierung) im ppb-Bereich. Die Boratome weisen einen hohen Neutroneneinfangsquerschnitt für thermische Neutronen auf. Wenn ein derartiger SRAM-Chip Neutronen ausgesetzt wird, werden aus dem Bor (durch die Kernreaktion) energiereiche Alphateilchen freigesetzt. Die freigesetzten Alphateilchen bewirken beim Auftreffen auf die empfindlichen Knotenpunkte im Chip lokale Störungen, sogenannten „Bit-Flip“, die elektronisch messbar und direkt proportional zur Neutronen-Fluenz sind.

 

Innovation

Durch Verwendung eines innovativen Neutronenmoderators aus Komposit-Material (Polyethylen und Blei) haben die Erfinder die folgenden Eigenschaften erzielt:

  • Erhöhung der Empfindlichkeit um 2 Größenordnungen
  • unabhängig vom Einfallswinkel der Neutronenstrahlung
  • absolute Kalibriermöglichkeit im Beschleuniger (z. B. FLASH Tunnel)

Vorteile

Mögliches Einsatzgebiet der Erfindung ist die Neutronen-Fluenzmessung und -Dosimetrie an Hochenergie Elektronen- und Protonen-Beschleunigern. Ein Interesse von Unternehmen, die günstige Überwachungsgeräte z.B. auch für medizinische Beschleuniger (Medical Linac) herstellen, ist denkbar. Hierfür wäre allerdings die Entwicklung einer mit ISO 9000 konformen Elektronik erforderlich.

Außerdem gelten die folgenden Eigenschaften:

  • Verbesserung der Echtzeit-Messung von Neutronenstrahlung an Beschleunigern
  • Immun gegen gepulste Neutronen
  • System zur Verwendung als Neutronen- Ortsdosimeter, Fluenzmonitor und Spektrometer mittels Bonner-Kugel

Entwicklungsstand

Der erste Prototyp des SRAM Neutronen Detektors wurde am FLASH erfolgreich getestet und das Patentrecht erworben.