γ能谱特征峰定位算法分析

γ能谱分析是辐射探测数据分析工作的关键步骤，多年来能谱分析程序多依赖于美国成熟的分析软件，随着国内近年来对中子活化分析（瞬发γ、缓发γ）、核材料识别、核素快速识别技术的介入，γ能谱分析程序的自主研发显得至关重要。不论是传统的能谱分析技术，或是目前流行的神经网络，现代谱估计技术，其中特征峰的甄别是丫能谱分析的首要工作。特征峰的甄别，普遍采用极值法原理，其实质是微分法。最简单有效的方法是对原始谱进行平滑处理的一阶微分法（局部极大值法），它不但能够确定峰位，而且能够给出左右边界的位置，     

便携式食品放射性检测仪的研制及测试

设计了一种便携式食品放射性检测仪,主要包括测量结构、核信号处理单元和能谱分析程序。核信号处理单元主要包括抗混叠低通滤波器、程控增益放大器、高速A/D采样、数字低通滤波、梯形成形、脉冲幅度甄别和能谱获取等。能谱分析程序主要包括能谱光滑、能谱寻峰、能量刻度、本底扣除以及活度计算等。最后,以测量131I核素为例,研究了仪器对不同体积样品的探测效率、刻度系数和最低可探测活度,并根据刻度系数对300 mL食品样品的放射性测量结果进行校正。结果表明,仪器对常见食品中131I的放射性活度检测结果误差小于10%,满足食品放射性测量需求。     

核材料γ能谱指纹模糊识别机理研究

以γ射线的能量与强度所构成的二维平面为论域,提出了关于γ射线能谱的二维模糊集合的概念,建立了γ射线能谱二维模糊集合隶属函数.提出和介绍了γ射线能谱指纹模糊识别的基本原理与方法.通过对γ能谱数据的归一化处理,实现了γ射线能谱指纹的类型识别和个体识别.通过引入识别增强因子,获得了较高的识别置信度.对模拟放射性物质的γ射线能谱指纹进行了识别研究,探讨了系统统计涨落以及探测距离变化对识别隶属度的影响.研究表明,γ射线能谱指纹模糊识别方法具有较强的类型识别能力和个体识别能力,可应用于核安全保障等领域. 关键词： γ能谱指纹 模糊识别 核材料     

掺钆液闪中子探测器的研制

中子在探测器中能产生与暗物质粒子(WIMPs)类似的核反冲信号,对于低背景的暗物质直接探测实验,精确测量和排除中子的干扰尤其重要。为测量中国锦屏地下实验室(CJPL)中子本底的通量,研制了高效的、具有很强"中子-伽马"分辨的掺钆液闪快中子探测器。介绍了掺钆液闪中子探测器的研制和性能,包括探测器形状和尺寸的设计,液体闪烁体类型、光电倍增管型号以及液闪容器材料的选择,探测器的伽马能量刻度以及中子与伽马信号的甄别。用Am-Be中子源对探测器进行探测效率刻度,得到阈值为0.2 MeV等效电子能量的中子探测效率为(6.30±0.30)%,满足中国锦屏地下实验室对中子通量测量的要求。     

基于深度学习的252Cf源驱动核材料浓度识别技术

针对核武器/核材料识别系统中核材料浓度识别的关键技术问题,采用Monte Carlo方法,通过建立252Cf源驱动核材料裂变中子信号样本库,模拟分析了随探测器距离和角度及核材料浓度变化的裂变脉冲中子信号特点,基于深度学习之卷积神经网络,构建了一种252Cf源驱动核材料浓度识别方法,实现了对测试样本浓度的识别,且还与BP神经网络和K最近邻方法进行了对比试验研究。结果表明,卷积神经网络算法进行核材料浓度识别,得到了高达92.05%识别准确率,不仅解决了因探测器距离和角度变化时对核材料浓度识别准确率影响的难题,而且还获得了优于BP神经网络和K最近邻算法对核材料浓度识别的认识,这为252Cf源驱动核材料浓度识别提供了一种新的途径。     

BRISOL放射性核束鉴别装置的研制北大核心CSCD

中国原子能科学研究院已经建成一台"在线同位素分离器"(BRISOL),在线产生并分离出需要的放射性离子束用于天体物理、核结构和材料科学等研究。其中研制的放射性核束鉴别装置,用来测量并鉴别能量30～300 ke V、束流强度在10~4～10^(11)Particle/s放射性离子束(RIB)的种类。介绍了该装置的原理、组成及调试结果。该装置结构紧凑,可在有限空间内完成核素的积累、转运和能谱测量。该装置已经用于"在线同位素分离器"的在线调试,通过在线获取的射线能谱确认了产生的38K+放射性同位素并给出放射性束流的强度。     

BRISOL放射性核束鉴别装置的研制

中国原子能科学研究院已经建成一台"在线同位素分离器"(BRISOL),在线产生并分离出需要的放射性离子束用于天体物理、核结构和材料科学等研究。其中研制的放射性核束鉴别装置,用来测量并鉴别能量30～300 ke V、束流强度在10~4～10~(11)Particle/s放射性离子束(RIB)的种类。介绍了该装置的原理、组成及调试结果。该装置结构紧凑,可在有限空间内完成核素的积累、转运和能谱测量。该装置已经用于"在线同位素分离器"的在线调试,通过在线获取的射线能谱确认了产生的38K+放射性同位素并给出放射性束流的强度。     

环境本底伽马辐射的实验测量

使用高纯锗与溴化镧探测器,在无标准放射源的情况下,可以对环境中的伽马辐射本底进行高精度的实验测量,进而实现对环境中主要放射性成分的粒子鉴别.     

中国散裂中子源反角白光中子源束内伽马射线研究

在基于白光中子源的中子核反应测量中,伴随中子束的伽马射线是重要的实验本底之一.本文对中国散裂中子源反角白光中子源的束内伽马射线进行了研究.通过蒙特卡罗模拟,得到了伽马射线的能量分布和时间结构.通过直接测量和间接测量两种方法测得低能中子区的束内伽马射线的时间结构.直接测量实验中,将载6Li的ZnS(Ag)闪烁体探测器置于束流线上,通过飞行时间法直接测量束内的中子和伽马射线的时间结构,并利用波形甄别技术进行粒子鉴别.间接测量法是将铅样品置于束流线上,利用C6D6闪烁体探测器测量样品上的散射伽马射线,从而得到入射伽马射线的时间结构.实验测量结果与模拟结果在12μs—2.0 ms的时间区间内具有较好的一致性.     

强辐射环境下高能脉冲裂变中子探测方法

在研究通道衰减、探测方法分离和探测器中子/射线本征分辨的基础上,研究了测量高能脉冲裂变中子数目的探测技术。基于电流型Si-PIN探测器,设计了减本底的背靠背探测结构,给出了测量强射线和低能散射中子干扰信号及有效扣除强辐射本底的实现方法,最终实现了高n/n和n/分辨测量和强裂变中子、射线混合场中的高能脉冲裂变中子数目探测,探测系统的信号/辐射本底比可达到10倍以上。     

Use of CR-39 films for nuclear radiation shielding efficacy evaluation of lining materials for combat vehicles

All materials provide, to a lesser or greater extent, shielding against nuclear radiations. Armoured fighting vehicles (AFVs) have steel as the structural material, which appears to be a reasonably good gamma and neutron shield material but a shield of pure iron would not be equally effective against whole range of neutron energies as it has a few resonances in electron volt range, and it reduces energy of fast neutrons to lower energy neutrons. These neutrons will be absorbed through radiative capture and emit gamma radiations. Thus it is essential that an effective shield should contain a large amount of moderating material, hydrogen being preferred with low atomic number materials (B, C, Li) and lead (Pb) to ensure that the neutrons do not diffuse at intermediate energies in the shield as well as gamma attenuation will also take place. In order to have a suitable shield material for armoured vehicles which serves as neutron and gamma radiation attenuator, polyethylene polymer with fillers lining materials are preferred. These materials were evaluated against gamma and fast neutrons using radioactive sources for suitability to fitment into combat vehicle as per the requirement of protection factor values. The detector for gamma radiation was used as Nal(Tl) while for neutron, CR-39 film was used.      

D-T中子与平板型聚乙烯材料作用的次级中子角度谱实验研究

基于反冲质子法建立了一种测量D-T中子与平板型宏观样品作用的次级中子角度谱的实验方法.为保证探测器的能量线性并在较低的中子有效测量下阈(0.5 MeV)情况下获得好的中子-伽马射线甄别性能,采用高、低能段分别测量的方法.采用事件记录法,同时记录了次级中子和伴随伽马射线的脉冲形状甄别和脉冲幅度二维信息,利用基于ROOT数据分析平台编写的离线数据分析程序,完成了伴随伽马射线的挑选和扣除,以及高、低两能段反冲质子谱的拼接,并成功的将神经网络技术应用于中子能谱的解谱,获得了D-T中子与9和18 cm厚平板型聚乙烯材料作用的0.5-15 MeV的次级中子角度谱实验结果.实验模型的MC模拟由MCNP5完成,数据库采用ENDF-VI,实验结果和MC计算结果在实验不确定度范围内一致. 关键词： D-T中子 积分中子学 反冲质子法 次级中子能谱     

Neutron,photon and proton energy spectra at high altitude measured using a phoswich-type neutron detector

Neutron energy spectrum from 7 to 180 MeV, photon energy spectrum from 4 to 50 MeV and proton energy spectrum from 94 to 145 MeV were measured simultaneously using a phoswich-type neutron detector with particle discrimination methods at atmospheric depth of 249 g/cm², a vertical cut-off rigidity of 10.2 GV and at a heliocentric potential of 312 MV. We compared our results with other measured and calculated particle energy spectra. Our measured results give a large, sharp neutron peak around 70 MeV, although Bonner balls show a broad peak around 100 MeV due to low energy resolution. The measured photon and proton spectra are between the calculated energy spectra. This onboard study provides the first experimental neutron energy spectrum over 10 MeV with a high-energy resolution.     

SiC基中子探测器对热中子的响应

以SiC二极管和中子转换材料6LiF为基础,研制了SiC基中子探测器,并用241Am源与临界装置分别研究了SiC基中子探测器的粒子响应、热中子响应。结果表明:SiC基中子探测器能够满足241Am源粒子的计数测量,但由于SiC二极管灵敏区薄,故不能用于5.48 MeV的粒子能谱测量;SiC基中子探测器对热中子响应良好,不同功率下,脉冲幅度谱中可清晰看到由6Li(n,)3H的反应产物粒子、3H粒子形成的双峰;脉冲幅度甄别法可将射线及电子学噪声甄别掉;在直接测量与符合测量中,SiC基中子探测器的计数率均与临界装置功率成线性关系,且直接测量的线性度比符合测量的线性度好,最好可达0.999 97。研究表明:降低肖特基接触金属的厚度、增加其外延层厚度、提高其外延层品质,可将SiC二极管用于带电粒子能谱测量。     

中国散裂中子源反角白光中子束流参数的初步测量

中国散裂中子源(CSNS)已于2018年5月建设完工,随后进行了试运行.其中的反角白光中子束线(Back-n)可用于中子核数据测量、中子物理研究和核技术应用等多方面的实验.本文报道对该中子束的品质参数测量实验过程以及最终实验结果.实验主要采用中子飞行时间法,利用~(235)U,~(238)U裂变室和~6Li-Si探测器测量了中子能谱和中子注量率,又利用闪烁体-互补金属氧化物半导体探测系统测量了中子束斑的剖面,得到了该束线的初步实验测量结果.其中白光中子的全能谱测量范围eV—100 MeV,给出了不确定度分析;给出了中子注量率两个实验厅位置的满功率值;给出了白光中子在直径60 mm情况下的全能区束斑.通过与模拟结果的比较探讨了以上结果的合理性,并提出了改进计划.这些实验结果为以后该束线的核数据测量和探测器标定实验奠定了基础.     

XH-3130A在线液体γ监测仪探测效率MC模拟

为了研究改造后的XH-3130A在线液体伽马监测仪对核电站某管道一次水放射性核素的探测效率及探测限的影响因素,利用MCNP5程序计算了改造前后XH-3130A伽马监测仪对管道放射性源项伽马能量在0.08~1.5 MeV范围全谱区及特征峰区活度浓度探测效率。针对放射性管道中单一核素Cs-137,计算结果与液体放射性源标定计数刻度实验数据符合较好。并分析了不同源项伽马能量及探头布置等因素对活度浓度探测效率大小影响差异。模拟结果表明,改造后的XH-3130A在线液体伽马监测仪不再影响原有测量管道整体性且最低探测限为1.35103 Bq/m3,可以满足工程技术要求。     

Be(d,n)反应中子源能谱测量及应用

 利用中子飞行时间技术和BC501A液体闪烁探测器的粒子分辨特性,测量了0°方向、20 MeV氘束轰击厚金属铍靶反应产生的中子源能谱,测量的中子能谱范围为0.7～25.0 MeV。在60°方向放置芪晶体闪烁探测器,由刻度好的BC501A液体闪烁探测器归一校正后,用于中子源强度监测。利用Be(d, n) 反应中子源,采用单粒子灵敏度标定方法,实验标定了0.75~15.75 MeV能量范围内的薄膜闪烁探测器中子能量响应曲线,实验结果与蒙特卡罗模拟计算结果在8%的不确定度范围内一致。     

一种基于快中子的化学战剂无损检测技术

为了检测标识不清的弹体内的装药成分是否含有化学战剂,建立了一套基于伴随粒子技术的快中子化学战剂无损检测系统。系统的主要部分包括D-T中子源、粒子探测器、探测器及其屏蔽体以及相应的电子学处理系统等。利用该系统对沙林、VX、芥子气和亚当氏剂四种具有代表性的化学战剂进行测量,获得了四种化学战剂的14 MeV中子诱发的特征谱。谱分析的结果表明,除了As元素外,P,F,S,Cl元素的特征峰清晰可见,说明采用这种方法可以实现化学战剂的无损检测。