铝基碳化硼材料中子屏蔽性能的蒙特卡罗模拟

采用蒙特卡罗方法, 运用MCNP4C程序研究了碳化硼含量20%–40%、中子能量200 eV–15 keV、材料厚度0.3–2 cm对B₄C/Al复合材料中子屏蔽性能的影响. 结果表明: 碳化硼含量与中子透射系数呈一次线性下降关系; 同含量的碳化硼, B₄C/Al材料的中子屏蔽效果要大大优于聚乙烯碳化硼材料; 在等厚度条件下, 模拟试样B20等的中子屏蔽效果要优于水、铜、混凝土等常规屏蔽材料; 材料厚度与中子透射系数呈指数下降关系, 且单位厚度的增加对中子透射系数改变很大; 含硼量对热中子透射系数影响很大; 在热中子能区, 中子每单位能量的变化对中子透射系数改变较大; 在慢中子能区, 中子每单位能量的变化对中子透射系数改变很小. 关键词： 中子透射系数 蒙特卡罗 铝基复合材料 碳化硼     

反应堆235U裂变源辐射防护材料的优化设计

以热中子反应堆²³⁵U裂变源为辐射源,利用MCNP程序对其能谱进行模拟并研究其辐射防护,结果表明对²³⁵U裂变源所发射的能量高于3MeV的瞬发中子,重金属具有良好的屏蔽效果,而对于能量低于1MeV的中子,轻氢材料的防护效果更好;W/LiH,W/B₄C,TiH₂/W三种复合材料当质量比满足：W：LiH=19：1,W：B₄C=9：1,W：TiH₂=3：1时材料的屏蔽效果最佳;通过遗传算法结合MCNP模拟,得到W/TiH₂/B₄C,TiH₂/Cu/Gd,TiH₂/B₄C/Gd三种复合材料的最优组分配比,源每次裂变产生的粒子穿过这三种材料后在等效组织中造成的剂量当量率（10^-11Sv·h^-1）与材料厚度呈指数下降关系,三种材料分别可近似为1.071exp（-0.187 8x）,1.077exp（-0.166 2x）和1.608exp（-0.171 9x）,x为材料厚度（cm）.     

Gamma全吸收型BaF2探测装置中子屏蔽体与吸收体的研究

中国原子能科学研究院已经建造完成了我国第一套全吸收型BaF₂探测装置，采用瞬发γ测量法，精确测量中子俘获反应截面。中子源是利用HI-13串列加速器产生的脉冲化质子束，通过7Li(p, n)7Be反应建立。为了有效降低周围环境材料和探测器产生的散射中子本底，约束中子束流的形状，使用MCNP程序模拟设计了屏蔽体，采用含硼聚乙烯(B₄C质量分数为5%)包裹5 cm铅的方案，以及准直器采用平行孔的方案。该设计使样品处的中子束斑平整均匀，直径约为2 cm，束斑外的中子注量降低5个数量级，γ注量降低3个数量级。同时设计了中子吸收体(外半径为10 cm，厚度为7 cm)用于吸收待测样品产生的散射中子。MCNP和GEANT4程序的模拟结果表明:选择含硼聚乙烯(10B₄C质量分数为10%)作为中子吸收体的加工材料，其中子吸收率达到了80%，并设置1 MeV的能量加和阈，能够满足在线测量中子俘获反应截面的实验要求。     

B$lt;sub$gt;$lt;i$gt;n$lt;/i$gt;$lt;/sub$gt;Y($lt;i$gt;n$lt;/i$gt;=1–11)团簇的结构和电子性质

利用密度泛函理论TPSSh方法对B采用6-311+G(d), 对Y采用Lanl2dz相对论有效势基组, 研究了B_nY (n=1–11)团簇的平均结合能、二阶能量差分、最高分子占据轨道和最低空轨道之间的能级间隙、极化率和第一静态超极化率等物理化学性质. 结果表明, 随着尺寸的增大, B_nY (n=1–11)团簇的最低能量结构从平面逐步演变为立体结构. 随硼原子数n的增加, 团簇的平均结合能表明了较好的热力学稳定性, 有利于Y掺杂B团簇形成较大的块体材料.二阶能量差分表明基态B₃Y, B₅Y和B₇Y团簇较相邻团簇稳定. 能隙表明了基态B₃Y, B₅Y, B₇Y和B₉Y的化学稳定性较高. 综合说明B_nY (n=1–11)硼团簇中, 基态B₃Y, B₅Y和B₇Y具有较好的稳定性. 极化率表明基态B_nY团簇的电子结构随B原子的增加趋于紧凑, 第一静态超极化率表明基态B₅Y, B₄Y, B₃Y和B₆Y平面结构的团簇具有明显的非线性光学性质, 为寻找性能优异的非线性光学材料提供了一定的参考. 关键词： 密度泛函TPSSh方法 nY (n=1–')" href="#">B_nY (n=1– 11)团簇 几何结构 电子性质     

厚闪烁体内次级中子对快中子图像质量的影响研究

利用编制的快中子照相数值模拟程序(FNRSC)模拟计算了入射中子能量为14 MeV时,厚度5—300 mm闪烁体内次级中子对快中子图像质量的影响,结果表明闪烁体厚度d<50mm时,次级中子对图像的影响强烈依赖于闪烁体厚度,而当d>50 mm时,次级中子对图像的影响趋于饱和.将文献中利用蒙特卡罗中子-光子输运程序(MCNP)计算的次级中子对图像影响和文中计算结果进行了对比,给出了二者存在差异的主要原因：次级中子分布对入射中子空间分布的强烈依赖性;能量沉积和荧光输出这两种计算方法对 关键词： 14 MeV中子 快中子照相 次级中子 Monte Carlo模拟     

狭缝式高灵敏裂变中子探测系统

研制了狭缝-外延式高灵敏大面积PIN裂变中子探测系统. 其对14MeV，2.5MeV中子灵敏度可达10^-16C·cm²，比原有典型的脉冲裂变中子探测系统高4个量级. 采用外延式铅狭缝准直结构，研制灵敏区尺寸为60mm，厚度为200μm—300μm的大面积PIN半导体探测器、以Be膜为衬底，有效直径为60的²³⁵U裂变靶，解决了该探测器研制中的高灵敏度和n/γ分辨难题. 该系统已在实践中获得成功应用. 关键词： 裂变中子探测系统 大面积PIN探测器 大面积裂变靶 高灵敏探测系统     

入射电子能量对低密度聚乙烯深层充电特性的影响

高能带电粒子与航天器介质材料相互作用引起的深层带电现象, 一直是威胁航天器安全运行的重要因素之一. 考虑入射电子在介质中的电荷沉积、能量沉积分布以及介质中的非线性暗电导和辐射诱导电导, 建立了介质深层充电的单极性电荷输运物理模型. 通过求解电荷连续性方程和泊松方程, 可以得出不同能量 (0.1–0.5 MeV) 电子辐射下, 低密度聚乙烯 (厚度为1 mm) 介质中的电荷输运特性. 计算结果表明, 不同能量的电子辐射下, 介质充电达到平衡时, 最大电场随入射能量的增加而减小; 同一能量辐射下, 最大电场随束流密度的增大而增加. 入射电子能量较低时 (≤ 0.3 MeV) , 最大电场随束流密度的变化趋势基本相同. 具体表现为: 当束流密度大于3× 10^-9 A/m²时, 最大场强超过击穿阈值2×10⁷ V/m, 发生静电放电 (ESD) 的可能性较大. 随着入射电子能量的增加, 发生静电放电 (ESD) 的临界束流密度增大, 在能量为0.4 MeV时, 临界束流密度为6×10^-8 A/m². 当能量大于等于0.5 MeV时, 在束流密度为10^-9–10^-6 A/m²的范围内, 均不会发生静电放电 (ESD) . 该物理模型对于深入研究深层充放电效应、评估航天器在空间环境下 深层带电程度及防护设计具有重要的意义. 关键词： 高能电子辐射 低密度聚乙烯(LDPE) 介质深层充电 电导特性     

空间辐射环境及人体剂量蒙特卡罗模拟

针对空间辐射环境进行了理论分析,并使用蒙特卡罗方法,对银河宇宙射线及典型太阳质子事件进行了模拟。通过分析常规屏蔽对空间辐射场及人体剂量的影响、屏蔽下的次级粒子产额等,验证了蒙特卡罗工具包Geant4应用于空间辐射防护研究的准确性。模拟发现:在常规屏蔽厚度的情况下,对于太阳质子事件,由于其能量主要分布在低能量段(100 MeV以下),屏蔽效果随屏蔽厚度的增加明显增大,1 g/cm2 Al等效厚度屏蔽皮肤剂量可降低至其初始剂量值的8%左右,10 g/cm2 Al等效厚度的屏蔽可降低至初始剂量值的048%左右;而对于银河宇宙射线,由于其平均能量较高,屏蔽层的屏蔽作用并不明显,在浅层组织剂量甚至有所增加。     

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。     

质子束治疗中非均匀组织的等效水厚度修正研究

非均匀组织等效水厚度修正是研究质子放射治疗的重要组成部分, 利用蒙特卡罗Fluka2011.2程序模拟了不同能量(50–250 MeV)的质子束入射到不同介质中的输运过程, 总结出了在不同介质中质子束初始能量与质子束Bragg峰深度关系, 并拟合出质子束在介质中的等效水厚度修正公式. 结果表明, 对不同能量的质子束入射到非均匀组织中, 通过拟合公式计算出Bragg峰深度值与Fluka模拟的质子束Bragg峰的位置相差在1 mm 之内. 如果建立起介质和水的Bragg峰比与电子密度比关系的数据库, 该公式有可能用于临床上的质子放射治疗的剂量计算中. 关键词： 蒙特卡罗 质子治疗 等效水厚度 Bragg 峰     

Measurement of X-ray transmission factors of some boron compounds

Measurements have been made to determine X-ray transmission factors of some boron compounds (H₃BO₃,Na₂B₄O₇ and B₃Al₂O₃) by using an extremely narrow-collimated-beam transmission method in the energy range 15.746–40.930 keV. The characteristic K and Kβ X-rays of the different elements (Zr, Mo, Ag, In, Sb, Ba and Pr) passed through boron compounds were detected with a high-resolution Si(Li) detector. Results are presented and discussed in this paper.     

Magnetic properties of xFe2O3(1−x)[B2O3 · PbO] glasses

The magnetic measurements performed on xFe₂O₃(1-x)[B₂O₃ · PbO] glasses show that for x 5 mol.% Fe₂O₃ the thermal variation of reciprocal susceptibility obeys a Curie behaviour. For higher iron content, at T 50 K, a nonlinear variation, typical for systems with random distribution of exchange interactions is observed. At greater temperatures than 50 K a Curie-Weiss behaviour is shown. The composition dependence of the Curie constants is analysed in correlation with the number of Fe³⁺ and Fe²⁺ ions as determined from Mössbauer effect measurements. A comparison with the data obtained in case of xFe₂O₃(1-x)[3B₂O₃ · PbO] glasses is made.     

K2O·CaO·4B2O3·12H2O∶Nd3+的合成及发光性能

以CaCl2、K2B4O7和Nd2O3为原料,采用易于工业化、无污染的水溶液法反应合成碱-碱土金属硼酸盐K2O·CaO·4B2O3·12H2O∶Nd3+晶体,利用X射线衍射、红外光谱、扫描电镜、荧光分光度计等现代分析测试手段,对所合成晶体进行了分析和表征.结果表明,所制备的K2O·CaO·4B2O3·12H2O∶Nd3...     

YAG：Ce发光材料合成的助熔剂研究

采用高温固相法合成YAG:Ce荧光粉时,传统的以硼酸为助熔剂的产物硬度很大,处理过程中容易破坏晶体形貌,影响发光性能.采用氟化物助熔剂(MgF₂、CaF₂、SrF₂、BaF₂、AlF₃)及它们与H₃BO₃混合助熔剂来制备YAG:Ce,研究了助熔剂种类及其浓度对制得的粉体发光性能的影响,比较了它们的晶体形貌与物相组成.结果表明,采用不同助熔剂合成的YAG:Ce的激发光谱及发射光谱基本相同,而BaF₂、AlF₃、SrF₂及它们与H₃BO₃的混合助熔剂系列,可在一定程度上降低产品硬度、提高产品发光亮度;其中H₃BO₃~SrF₂系列、H₃BO₃~BaF₂系列的晶化程度与粒度分布均有改善;H₃BO₃~BaF₂系列的物相组成比较纯,除Y₃Al₅O₁₂主相外基本无杂相.     

Oxygen diffusion and surface exchange in La1−xSrxFe0.8Cr0.2O3−δ (x=0.2, 0.4 and 0.6)

Oxygen tracer diffusion (D*) and surface exchange rate constant (k*) have been measured, using isotopic exchange and depth profiling by secondary ion mass spectrometry (SIMS), in La_1−xSr_xFe_0.8Cr_0.2O_3−δ (x=0.2, 0.4 and 0.6). Measurements were made as a function of temperature (700–1000 °C) and oxygen partial pressure (0.21–10⁻²¹ atm) in dry oxygen, water vapour and water vapour/hydrogen/nitrogen mixtures. At high oxygen activity, D* was found to increase with increasing temperature and Sr content. The activation energies for D* in air are 2.13 eV (x=0.2), 1.53 eV (x=0.4) and 1.21 eV (x=0.6). As the oxygen activity decreases, D* increases as expected qualitatively from the increase in oxygen vacancy concentration. Under strongly reducing conditions, the measured values of D* at 1000 °C range from 10⁻⁸ cm² s⁻¹ for x=0.2 to 10⁻⁷ cm² s⁻¹ for x=0.4 and 0.6. The activation energies determined at constant H₂O/H₂ ratio are 1.21 eV (x=0.2), 1.59 eV (x=0.4) and 0.82 eV (x=0.6).

The surface exchange rate constant of oxygen for the H₂O molecule is similar in magnitude to that for the O₂ molecule and both increase with increasing Sr concentration.     

The role of Sb(5+) in the structure of Sb(2)O(3)-B(2)O(3) binary glasses--an NMR and Mössbauer spectroscopy study

Glasses of general formula xSb₂O₃ (1−x)B₂O₃ (0x0.8) have been prepared by conventional melt- quenching. Mössbauer spectroscopy shows that a fraction of the Sb³⁺ is converted to Sb⁵⁺ and this fraction increases with x. High-field ¹¹B MAS NMR gives well-resolved resonances from boron atoms which are 3- and 4-coordinated to oxygen. The fraction of 4-coordinated boron, N₄, goes through a maximum value of 0.12±0.01 at x=0.5. The position of the maximum in N₄ is consistent with the cation potential for Sb³⁺, as observed for other systems. However, the low value of N₄ at this maximum is not so readily explained. The values are similar to those predicted if [BO₄]⁻ were stabilised by [SbO₄]⁺ but the trends with composition are different.     

磁控溅射法制备极紫外6.8~11.0 nm波段Mo/B4C横向梯度多层膜

用直流磁控溅射法结合掩模板控制膜厚的方法在Si衬底上制备了工作于6.8~11.0 nm波段的[Mo/B₄C]₆₀横向梯度多层膜。利用X射线掠入射反射测试以及同步辐射反射率测试对梯度多层膜的结构及性能进行了测试。X射线掠入射反射测试结果表明,多层膜周期厚度沿着长轴方向从4.39 nm逐渐增加到7.82 nm,周期厚度平均梯度为0.054 nm/mm。对横向梯度多层膜沿长轴方向每隔5 mm进行了一次同步辐射反射率测试,结果显示,横向梯度多层膜在45°入射角下的反射率约为10%,反射峰的半高全宽介于0.13 nm到0.31 nm之间。