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.     

4He闪烁裂变中子探测器的中子灵敏度

对4He闪烁裂变中子探测器的中子灵敏度进行了理论和实验研究。采用蒙特卡罗方法模拟了不同能量中子和不同厚度裂变靶产生的裂变碎片在4He中的能量沉积,计算结果表明:中子在4He气中的能量沉积曲线和裂变碎片的能量沉积曲线能够互补,从而使探测器对中子的能量响应变得更平坦;探测器的中子灵敏度为10-15 Ccm2量级。并对探测器的中子灵敏度进行了实验标定,实验结果与理论计算结果较为一致。     

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~4He气闪烁体的裂变中子探测器

研制了一种新中子探测器,它以²³⁵UO₂裂变靶作为转换靶,⁴He气体作为闪烁体.该探测器充分结合了²³⁵U和⁴He两种核素的特点,从而具有中子能量响应平坦、中子灵敏度较高、n/γ分辨本领高等优点,能很好地在混合脉冲裂变辐射场中测量中子.本文对探测器的原理和结构设计进行了介绍,计算了不同能量中子、γ射线在探测器中的能量沉积,并从理论和实验上对探测器的中子灵敏度、γ射线灵敏度、n/γ分辨本领和时间响应进行了研究.结果表明探测器的中子灵敏度约10^-15C·cm²,γ灵敏度约10^-17C·cm²,时间响应约33.1 ns.     

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。     

组合闪烁探测系统的中子能量响应测量

在n、γ混合脉冲辐射场的裂变中子测量中，为了抑制γ内本底，提高探测系统的信噪比，采用加Pb过滤片的方法，建立了两套组合闪烁探测系统，即：“Pb过滤片加塑料闪烁体加光电倍增管”系统(简称组合PMT系统)、“Pb过滤片加塑料闪烁体加光电管”系统(简称组合PD系统)。通过理论计算和多能点实验标定，获得了在厚度为3cm的Pb过滤片条件下，不同厚度的ST．40l、ST-1422或ST-1423闪烁体的组成的“组合PMT系统和组合PD系统”的中子灵敏度能量响应。     

用于DPF装置中子测量的闪烁体探测器

 介绍了一种用于等离子体焦点装置(DPF装置)中子波形测量的塑料闪烁体探测器，该探测器由ST401型塑料闪烁体、XP2262B型光电倍增管构成。利用银活化中子探测器和DPF装置对该塑料闪烁体探测器进行标定，确定其中子灵敏度为0.022 5 pC每中子，，中子产额测量范围达到10⁹～10¹¹每脉冲，可以满足DPF装置中子参数测量的需要。     

ICF中子产额测量中统计涨落分析及计算

 塑料闪烁探测器通常用来测量氘氘、氘氚聚变中子产额。中子在闪烁体中产生的质子数的统计涨落及质子在闪烁体中沉积能量的统计涨落为测量结果引入了两项不确定度分量。以氘氚聚变中子为例,分析了这两种统计涨落的概率密度函数的计算方法,该计算方法也适用于其它能量的单能快中子和塑料闪烁体作用的相应计算。     

n-r分辨应用于^252Cf自发裂变中子飞行时间谱测量

飞行时间法是精确测量快中子能谱的有效方法。但是在实际应用中，各种中子灵敏探测器同时也对r射线灵敏，中子源的伴随r射线会直接影响中子能谱的求解精度。液体闪烁体BC501具有良好的时间响应特性和n-r分辨本领，广泛适用于r射线场中的快中子参数测量。文中选用液体闪烁体BC501作为快中子探测器，根据中子和丫射线在液体闪烁体中产生的闪烁光退光时间长短的明显差异，应用脉冲上升时间法进行n-r分辨，通过对符合甄别^252Cf自发裂变中子飞行时间谱中的丫射线的效果进行研究，从应用的角度描述了脉冲上升时间法的n-r分辨效果。     

同步辐射标定闪烁体探测器灵敏度

利用上海同步辐射光源BL13W1光束线开展了闪烁体探测器的灵敏度标定方法的研究。对光源的高次谐波以及闪烁体探测器的工作线性动态范围进行了实验研究,在此基础上建立了一种新的同步辐射标定闪烁体探测器灵敏度的方法。通过对实验结果的理论拟合,得到与放射源方法相符合的灵敏度数据,验证了方法的准确性,提高了标定数据的精度。     

ICF中子发射时间诊断

 对ICF中子发射时间的诊断技术进行了研究,研制了基于快闪烁体和微通道板式光电倍增管的中子发射时间探测器。在某大型激光原型装置上进行了中子发射时间的实验测量,成功获得多发实验的中子发射时间与打靶激光脉冲的时间及中子发射时间之间的关系。实验结果表明：中子发射时间探测器对DT中子和DD中子都能够响应,中子产额测量下限达到10⁷,时间测量不确定度小于20 ps;CH烧蚀层越厚,中子发射时间越长。     

Method for measuring prompt γ-rays generated by D-T neutrons bombarding a depleted uranium spherical shell

The prompt γ-ray spectrum from depleted uranium(DU) spherical shells induced by 14 Me V D-T neutrons is measured. Monte Carlo(MC) simulation gives the largest prompt γ flux with the optimal thickness of the DU spherical shells 3–5 cm and the optimal frequency of neutron pulse 1 MHz. The method of time of flight and pulse shape coincidence with energy(DC-TOF) is proposed, and the subtraction of the background γ-rays discussed in detail. The electron recoil spectrum and time spectrum of the prompt γ-rays are obtained based on a 2 ×2 BC501 A liquid scintillator detector. The energy spectrum and time spectrum of prompt γ-rays are obtained based on an iterative unfolding method that can remove the influence of γ-rays response matrix and pulsed neutron shape.The measured time spectrum and the calculated results are roughly consistent with each other. Experimental promptγ-ray spectrum in the 0.4–3 Me V energy region agrees well with MC simulation based on the ENDF/BVI.5 library,and the discrepancies for the integral quantities of γ-rays of energy 0.4–1 Me V and 1–3 Me V are 9.2% and 1.1%,respectively.     

利用气泡探测器测量激光快中子

在利用超强激光驱动中子源的研究和应用研究中,中子源的产额及其角分布至关重要.我们在星光Ⅲ号激光装置上采用气泡探测器对强激光驱动的中子源的产额及其角分布进行了测量.利用超强皮秒激光与碳氘薄膜靶相互作用产生高能氘离子束撞击次级碳氘靶,通过氘-氘核反应产生准单能快中子.实验发现中子束的发射具有一定的方向性,在入射氘离子的传输方向上中子束具有更高的强度,测量得到的中子束最大强度为5.13×10⁷ n/sr.利用实验测量的氘离子能谱和角分布对中子束角分布进行了理论计算,结果与实验测量基本一致.     

低本底液闪中子探测器的材料测试研究

为测量中国锦屏地下实验室（China JinPing underground Laboratory,CJPL）极低通量的中子本底,需要建造大型快中子液体闪烁体探测器。建造探测器需要选用低放射性本底材料,并且化学性质稳定,不与液体闪烁体发生反应而影响液体闪烁体（EJ-335）的性能。为此,建造了小型液闪探测器,在其中分别放入聚四氟乙烯、无氧铜、氟橡胶、全氟醚橡胶这4种材料进行长期浸泡,并分别进行了如下测试:液闪长时间浸泡各种材料前后液闪的吸收光谱测试;用60Co γ源检测小型液闪探测器光产额随时间的变化情况;用Am-Be中子源检验探测器在浸泡前后的n-γ甄别性能。最终实验结果表明,聚四氟乙烯和全氟醚这2种材料与液闪有很好的兼容性,可作为大型快中子液闪探测器的容器和密封圈的备选材料。In order to measure the flux and spectrum of neutron background which is extremely low in China JinPing underground Laboratory (CJPL), liquid scintillator detector with large scale used to detect fast neutron need to be fabricated. Surrounding materials used in detector require the excellent performance, such as low radioactivity as well as stable chemical properties, which do not react with liquid scintillator, so as to avoid affecting the performance of detector. Polytetrafluoroethylene(PTFE), highly purified no-oxygen copper, fluororubber and perfluoroelastomer had been put in a small detector and soaked for a long time. The change of absorption spectrum and light yield along with time as well as the performance of n-γ discrimination after soaked were tested. The results show that PTFE and Perfluoroelastomer are compatible with liquid scintillator, which offers a reference for the selection of material used in container and seal of liquid scintillator detector used to detect fast neutron.     

超短光脉冲波形对门模单光子探测的影响

采用两种不同的皮秒光脉冲波形进行了门模单光子探测实验.测量了单光子探测效率随探测器和超短脉冲光源之间的同步延迟细微调节时的变化曲线.结果表明：光脉冲波形直接影响光子到达时间与门脉冲时间窗口之间的精确同步和探测效率,使用其中一种脉宽较短的皮秒光脉冲时探测效率比使用另一种脉冲提高了约9%.     

用于n,γ混合场的新型脉冲中子探测器研究

新型脉冲中子探测器采用特殊工艺将两个PIN半导体组合而成.利用脉冲γ辐射研究了探测器对γ的响应；利用脉冲中子源研究了探测器对DT中了的响应，并与闪烁探测器进行了比较 .结果表明：脉冲中子探测器对脉冲γ辐射基本不灵敏，对脉冲中子辐射的灵敏程度依赖于中子辐射体，是一种用于n，γ混合脉冲辐射场中子测量的新型探测器. 关键词： 硅半导体 差分补偿 脉冲中子探测器 n γ混合场     

近距离n, γ混合脉冲辐射场中γ辐射探测技术

n, γ混合脉冲辐射场中, 在近距离、辐射强度低且中子辐射峰值比被测γ辐射峰值强度高的情况下, 传统γ辐射探测技术实施起来面临困难. 对PbWO4和CeF3等近年国内新研制的无机闪烁体进行了系列研究, 使用CeF3分别配光电倍增管和光电管,组合出了对γ辐射灵敏度高, 对中子相对不灵敏, 同时脉冲响应也快的光电探测系统, 应用以此为基础的探测技术在近距离n, γ混合脉冲辐射场中, 可将脉冲γ辐射探测信噪比提高一个量级以上. It is difficult to detect low intensity γ radiation by using traditional γ radiation detection technique in a close distance n, γ commix pulse radiation field with very high intensity neutron radiation. PbWO4 and CeF3 which are newly developed inorganic scintillator in our country have been studied. Photoelectricity detector systemes which have high γ sensitivity and relative insensitive to neutron and fast time response were assembled by using CeF3 and photomultiplier tube. The ratio of signal to noise for γ ray detection can be up to more than 10 times in close distance n, γ commix pulse radiation field by using this detector system.     

Development of a segmented fast neutron spectrometer

We discuss the development of a spectrometer based on full energy absorption using liquid scintillator doped with enriched ⁶Li. Of specific interest, the spectrometer is expected to have good pulse height resolution, estimated to lie in the range 10–15% for 14-MeV neutrons. It should be sensitive to flux rates from 10⁻⁶ cm⁻² s⁻¹ to 10⁶ cm⁻² s⁻¹ above a threshold of 500 keV in an uncorrelated γ background of up to 10⁴ s⁻¹. We have constructed a pilot version of the detector using undoped liquid scintillator, and we report its present status. The detector’s efficiency is determined by the volume of the scintillator (∼1.21) and is estimated to be 0.2–0.5% for 3-MeV neutrons. The good pulse height resolution is achieved by compensation of the nonlinear light yield of the scintillator due to the use of optically separated segments, which collect scintillations from each recoil proton separately. We demonstrate here the response of the detector to neutrons from a Pu-α-Be source, whose energies range up to 10 MeV. Initial testing indicates a low threshold (≈600 keV) and good spectral response after requiring a multiplicity of three segments. Such a spectrometer has applications for low-background experiments in fundamental physics research, characterizations of neutron flux in space, and the health physics community. The text was submitted by the authors in English.     

1.8 mJ高倍率Nd:YAG板条皮秒激光放大器

设计了一种高倍率的固体皮秒脉冲激光放大器,采用Nd:YAG板条作为激光增益介质。借助板条结构的角度选通结构,搭建了板条五通放大系统,实现了对注入皮秒脉冲激光的高倍率放大。种子源工作在脉冲模式,放大器泵浦源在连续模式工作。皮秒光纤激光器可以在不同的重复频率下工作,脉冲宽度为13.4 ps。种子光经过隔离和耦合系统之后,注入板条的单脉冲能量为25 nJ。当种子源工作重复频率为24.46 MHz时,板条放大器输出平均功率377 W,单脉冲能量15.5 μJ;当种子源工作重复频率为49.8 kHz时,板条放大器输出平均功率89 W,单脉冲能量1.8 mJ,峰值功率为134 MW,放大倍率达到7.2×104。