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Due to galactic cosmic rays interacting with atmospheric particles, secondary neutrons are generated. Those are moderated to thermal energies through elastic scattering. These resulting neutrons are very slow, with an energy of 0.025 eV. The flux of secondary particles is the largest at a height of about 20 km, the so called Pfotzer maximum. Only few measurements concerning the flux of thermal neutrons in the atmosphere exist so far. With our instrument we aim to fill this gap and make a contribution to fundamental atmospheric physics. Since thermal neutrons rarely interact with conventional detection material in general, we implement a very new detection technique that includes two layers of gadolinium foil, each between two silicon semiconductors. Gadolinium has the special feature of a very high cross section for thermal neutron capture that is around 49000 barn. After a thermal neutron is captioned by a gadolinium atom, it emits conversion electrons, which are detected by the adjacent detector segments.

Sekundäre Neutronen entstehen durch die Wechselwirkungen der galaktischen kosmischen Strahlung mit den Teilchen der Atmosphäre und können durch elastische Streuung in den thermischen Energiebereich moderiert werden. Die resultierenden Neutronen sind mit einer Energie von 0.025 eV sehr langsam. Der Fluss der Sekundärteilchen erreicht sein Maximum auf einer Höhe von etwa 20 km. Dieses Maximum wird als Pfotzer-Maximum bezeichnet. Es existieren bisher wenige Messungen zu thermischen Neutronen in der Atmosphäre, weshalb unser Instrument das Potential hat, einen wichtigen Beitrag zu den Grundlagen der Atmosphärenphysik zu leisten. Da thermische Neutronen im Allgemeinen selten mit konventionellen Detektormaterialien interagieren, verwirklichen wir eine sehr neue Detektionsmethode, die zwei Gadoliniumfolien, jeweils zwischen zwei Silizium-Halbleiterdetektoren, beinhaltet. Gadolinium hat die besondere Eigenschaft, dass es mit 49000 barn einen sehr hohen Wirkungsquerschnitt für den Einfang thermischer Neutronen hat. Nachdem ein thermisches Neutron von dem Gadolinium-Atom eingefangen wurde, wird ein Konversionselektron frei, was wiederum von den benachbarten Detektoren detektiert wird.







flight of TANOS Junior on 2018-09-25

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