Medida de concentraciones de boro mediante captura de neutrones y un detector CdZnTe

Abstract

El presente trabajo de fin de grado se centra en la medición de concentraciones de boro por medio de la captura de neutrones, empleando un detector CdZnTe (CZT). Se ha desarrollado e implementado una metodología de detección de ¹⁰B en materiales acuosos, utilizando una fuente de neutrones ²⁴¹Am − Be y el detector CZT. Se ha determinado que la actividad mínima detectable (AMD), debida a la activación del ¹⁰B en la configuración de medida, se corresponde con 1300 cuentas netas en 15 minutos, lo que se traduce en una concentración de boro natural de (386 ± 5) ppm. También se ha estimado el flujo neutrónico térmico en (5000 ± 3000) cm⁻² s⁻¹. Además, se ha evaluado el daño por radiación al detector CZT y se ha encontrado un desplazamiento de los picos de energía de aproximadamente 1, 7 keV tras un tiempo de 28 horas de exposición. El estudio también ha abordado la influencia de la geometría experimental y los materiales de blindaje en los resultados obtenidos. Los hallazgos son relevantes para la mejora de técnicas de detección de boro en diversas aplicaciones, incluyendo la terapia de captura de neutrones por boro (BNCT) y la caracterización de suelos agrícolas.

This thesis focuses on the measurement of boron concentrations by neutron capture using a CdZnTe (CZT) detector. A methodology for the detection of 10B in aqueous materials has been developed and implemented, using a neutron source ²⁴¹Am − Be and the CZT detector. The minimum detectable activity (MDA), due to the activation of the ¹⁰B in the measurement configuration, has been determined to correspond to 1300 net counts in 15 minutes, which translates to a natural boron concentration of (386 ± 5) ppm. Moreover, the thermal neutron flux has been estimated to be (5000±3000) cm cm⁻² s⁻¹. In addition, radiation damage to the CZT detector has been assessed, and a peak energy shift of approximately 1,7 keV has been found after 28 hours of exposure time. The study has also addressed the influence of experimental geometry and shielding materials on the results obtained. The findings are relevant for the improvement of boron detection techniques in various applications, including boron neutron capture therapy (BNCT) and characterisation of agricultural soils.