高效率BF3正比探测器阵列探测中子技术

针对中子产额范围宽、下限低，研制4个具有高中子探测效率的正比探测器，由置于慢化体内的BF3正比计数管阵列和电压前置放大器组成。每个探测器内共包括12支BF3正比计数管，并根据不同的数目分为两组。在图l所示的实验中，利用这种多管的正比探测器，可以对产额变化范围宽、下限低的不同脉冲中子源产额进行测量。     

血液中Na活化放射性测量的蒙特卡罗模拟

针对超临界事故中人体受到中子辐照后感生的24Na活度测量,采用MCNP软件建立蒙特卡罗模拟模型,分别模拟不同类型NaI探测器对24Na衰变的两条射线全能峰的探测效率和塑料闪烁体探测器对24Na衰变的射线总计数的探测器效率。模拟结果表明:井型NaI探测器与圆柱型相比,24Na衰变的1.38 MeV和2.76 MeV 射线全能峰探测效率分别提高了4.30倍和4.11倍;塑料闪烁体探测器对24Na衰变的射线的探测效率是NaI探测器对24Na 射线的探测效率的1.72倍;同时粗略计算了探测器计数与人体所受中子辐照剂量之间的关系。     

高灵敏度区域中子监测仪探测效率曲线模拟

中子监测仪对不同能量中子的探测效率是其重要的性能指标,直接影响其测量值的可信度与使用效果。针对中国科学院高能物理研究所生产的高灵敏度区域中子监测仪（HANM型）,利用蒙特卡罗软件模拟其探测效率曲线,模拟结果表明该仪器探测效率随能量增加,先上升后下降,其探测效率最高值在1 MeV附近。通过改变模拟条件中的射线入射方向,对比探测效率曲线趋势变化,验证该型仪器的探测效率曲线趋势的可靠性。在此基础上,分别利用D-D,D-T加速器产生2.5 MeV和14 MeV单能中子,对探测效率曲线进行校准与验证,最终获得此型仪器的探测效率曲线。     

组合闪烁探测系统的中子能量响应研究

组合闪烁探测系统由"Pb过滤片加塑料闪烁探测器"组成. 采用直流标定方法,实验研究了ST401、ST1422、ST1423组合探测系统对0.565MeV-14.16MeV能量范围的6个能点的中子灵敏度,得到了探测系统的中子灵敏度随Pb过滤片厚度的变化、随闪烁体厚度的变化和随中子能量的变化关系. 利用理论计算和实验测量结果相结合,获得了3种组合闪烁探测系统的中子灵敏度能量响应曲线.     

基于BF3正比管的宽量程脉冲中子探测技术

介绍了一种基于BF3正比计数管的宽量程脉冲中子探测技术。该技术采用多通道、组合式的BF3管阵列中子探测器组,以适应产额变化范围较宽的脉冲中子测试场合,并同时兼顾测量下限。基于该技术研制了一套BF3阵列中子探测系统并应用于脉冲中子源的测试,实验结果表明,该系统的脉冲中子测量范围可达5个数量级(56~8106),测量下限低、输出信号清晰,证明了该技术的可行性和有效性。     

常态中子深度分析物理模型

带电离子在样品内输运过程中的能量岐离、探测立体角有效范围及探测系统噪声都将改变中子深度分析（NDP）的多道离子能谱分布。假定上述三种因素导致的离子探测谱能量展宽都可以采用高斯函数描述，基于一般条件下的NDP装置设计，建立了预测一定深度核素产生的离子测量谱的探测器响应函数物理模型。该模型的理论分析结果与实验测量能谱的峰位、半高宽均符合良好，能够作为中子深度分析测量谱反演分析的基础。     

RIBLL终端大面积中子探测器阵列研制方案的理论计算

介绍了一种用于丰中子核研究的RIBLL终端大面积中子探测器阵列的研制.利用Geant4软件包对该探测系统的中子探测效率、时间分辨和位置分布等进行了蒙特卡罗模拟,同时对探测器的cross?talk进行了研究.给出了探测器的设计方案.     

天然核素Ta和In的快中子俘获截面测量

本工作测量了Ta和In在0.34—1.68MeV能区的中子俘获截面.实验中使用大液体闪烁探测器测量瞬发俘获γ辐射,用长中子计数器监测中子能量.为了降低测量中的本底采用了快符合电路和飞行时间技术.截面测量为相对测量,以金的俘获截面作为标准.最后对结果进行了比较和讨论.     

脉冲中子探测系统的中子灵敏度能量响应

为了获得脉冲中子探测系统的中子灵敏度能量响应，编制了适合裂变中子测量探测系统灵敏度能响的一系列专用程序，研究了相应的实验标定技术，采用理论计算和实验验证相结合的方法，对几套探测系统中子灵敏度能量响应进行了研究，初步解决了标定需要的“单能、脉冲、高强度、多个不同能量的中子源”问题，使不确定度大大提高，满足了测量的要求。     

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.     

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。     

大空腔探测系统中子多重性随机模拟及参数计算

为优化中子多重性探测器设计、指导多重性实验的正确实施,论述了利用蒙特卡罗程序获取中子时间脉冲序列链进行多重性随机模拟的方法。提出了一种新的三均分算法计算中子衰减时间常数,解决了生成时间序列链超大矩阵排序问题。基于大空腔探测系统,利用无死时间的时间序列链经过数据解谱,分析利用252 Cf中子源标定的参数在钚样品多重性测量过程中的匹配问题,考察了探测效率的差异和二阶矩三阶矩的门份额的适用性,并提出了移位寄存器(MSR)处理过程中门宽的优化选取原则。模拟了大量不同质量的钚样品,建立了大空腔探测系统的质量相对标准偏差(RSD)曲线。结果表明:252 Cf源标定的探测效率比Pu样品的效率差3%左右,比值法与公式法计算的门份额完全一致,大空腔探测系统对公斤级的金属钚在1000s时间内的质量测量RSD约为4%。     

脉冲裂变中子总数测量新方法的理论研究

 简述了作者提出的脉冲裂变中子测量原理，介绍了一种采用中子灵敏度补偿原理建立的中子测量探测系统，即由辐射衰减器+载⁶Li塑料闪烁探测器组成的探测系统。采用数值模拟方法对该探测系统的参数进行了优化计算，给出了理论优化计算结果并进行了分析讨论，对这种方法和探测系统的适应性进行了分析，预测了这种方法的应用前景。     

中子多重性钚-铀部件质量测量系统及实验进展

为了对核弹头中拆卸下来的和处于库房存储状态的核部件的质量进行无损测量,搭建了一个由32根3 He正比计数管和方型高密度聚乙烯慢化腔体构成的中子多重性探测器,采用8通道电子学处理器件进行中子脉冲信号分析,基于5组252 Cf中子源对中子多重性探测器进行标定,验证了自主开发的标定算法,获取了系统标定参数。分别对6个武器级罐装钚部件,7个罐装铀部件进行中子多重性实验测量,实验分析结果显示:基于点模型修正后的钚部件中子多重性质量测量值与标称值偏差小于1.5%,基于双Am-Li源标定曲线法的铀部件质量测量偏差小于5%。     

聚乙烯和铝组合壳体的反照中子测量

在聚乙烯和铝组合壳体上测量反照中子，检验数值模拟计算方法和程序。建立了3种组合装置，即等厚聚乙烯壳和铝壳组合，不等厚聚乙烯壳和铝壳组合，铝壳。D-T聚变中子由K-400中子发生器产生。中子屏蔽体由铁和含氢慢化吸收体组成。采用铀核裂变法测量反照中子。中子探测器为小型平板贫化铀和浓缩铀裂变室。探测器放在屏蔽体后面的铁球壳水平赤道方向上的不同测点上测量。贫化铀中的^235U同位素采用迭代方法扣除。实验大厅的散射中子本底采用实验屏蔽法和数值模拟计算结合的方法扣除。     

液体闪烁体探测器测量皮秒激光脉冲中子源能谱

在星光Ⅲ实验装置上开展皮秒激光脉冲中子源实验,使用液体闪烁体探测器测得较好的中子信号,利用飞行时间法获得中子的能量/时间分布,通过示波器电压时间积分与阻抗之比得到不同能量段的电荷值。建立液体闪烁体探测器Geant4计算模型,通过实际打靶情况与标定情况下液体闪烁体探测器出光口收集到的可见光光子数之比,结合标定的灵敏度数据,获得液体闪烁体探测器对不同能量中子的灵敏度。计算得到源发射的中子能谱,能量在1 MeV以上的液体闪烁体探测器方向测得的中子产额为1.04108 sr-1。     

用于中子能谱测量的反冲质子磁谱仪

根据神光-Ⅲ原型内爆实验条件下初级中子能谱诊断的要求,提出了反冲质子磁谱仪原型的设计方案,并通过蒙特卡罗程序Geant4对设计方案进行了仿真模拟。该质谱仪的测量能区在6~30 MeV,测量产额范围大于1012,能够测量内爆实验的全中子能谱。模拟结果表明:设计的谱仪对于14 MeV的中子探测效率大于10-11,能量分辨达到1%,信噪比大于10,满足神光-Ⅲ原型装置内爆实验离子温度诊断的要求。     

Geant4在CR39叠层探测器中的应用

利用Geant4程序计算了多种不同组合CR39叠层探测器的中子能量响应函数,研究结果表明,中子能量响应函数曲线的半高宽和探测下限分别由聚乙烯的厚度和吸收片的厚度决定,峰值由聚乙烯和吸收片的厚度共同决定。利用加速器准单能氘氘中子源进行辐照实验,获得了4种不同叠层组合探测器的2.45MeV中子探测效率,并与计算曲线进行了比较,结果吻合较好,验证了Geant4程序计算结果的可靠性。     

5单元中子散射相机仿真研究

采用粒子输运程序MCNP与FORTRAN,MATLAB程序相结合,对一种5单元结构的中子散射相机原型进行了蒙特卡罗模拟,对252Cf裂变中子源进行了图像、能量的重建。结果表明:该相机的能量分辨力为9%左右,角分辨与闪烁体的体积有关;中子能量为2 MeV左右时,散射相机的探测效率达到最大值;源的距离、闪烁体尺寸、前后面板距离、事件数等对重建图像的分辨力都有不同程度的影响;散射相机可以获得裂变中子源的能谱形状,但系统的结构、探测阈值等会使能谱测量造成一定的偏差。该理论工作的结论可推广到由更多单元组成的散射相机中使用。     

等离子体中充入工作气体抑制电子逃逸行为分析

利用NaI闪烁体探测器组成的伽马射线探测系统和BF3 正比计数管、3He正比计数管和ZnS闪烁体探测器组成的中子探测系统,研究了欧姆放电平稳阶段充入工作气体后对逃逸电子产生过程的影响。实验结果表明：在欧姆放电平稳阶段充入工作气体严重影响了逃逸电子行为,充入的工作气体能有效抑制逃逸电子的产生。