伴随粒子法检测隐藏爆炸物安检仪研发

为应对日益增长的恐怖活动.研制了基于伴随α粒子的中子飞行时间技术的隐藏爆炸物安全检测仪。介绍了该安检仪检测的工作原理.详细阐述了安检仪的伴随α粒子探测器的DT中子管、屏蔽系统、支撑平台、阵列γ探测器、信号获取和处理系统、数据库、传输装置及外壳的研制过程。利用研制的安检仪对常用炸药和化学战剂进行了检测.结果表明该安检仪可以满足实际应用的需求。该仪器不仅可以用于安检通道内的爆炸物检测.通过训练也可以用于毒品和危化品的检测。     

Study of n-γ discrimination in low energy range(above 40 keVee) by charge comparison method with a BC501A liquid scintillation detector

A VME-based experiment system for n-y discrimination using the charge comparison method was established.A data acquisition program for controlling the programmable modules and processing data online via VME64X bus was developed through the use of Lab VIEW.The two-dimensional(2D) scatter plots of the charge in the slow component vs.the total charge from ~(241)Am-Be and ~(252)Cf neutron sources are presented.The 2D scatter plots of the energy vs.the ratio of the charge in the slow component to the total charge of the pulses are also presented.The quality of n-γ discrimination was checked by the figure-of-merit,and the results showed good performance of n-γ discrimination at the low energy range.Neutrons and γ-rays were separated above 50 keVee(electron-equivalent energy).The quality of n-γ discrimination has been improved compared with others' results at five energies(150,250,350,450,550 keVee).     

Study of n-γ discrimination for 0.4-1 MeV neutrons using the zero-crossing method with a BC501A liquid scintillation detector

An experimental system aimed at n-γ discrimination using the zero-crossing method with a φ3’’×2’’ BC501A liquid scintillation detector was established and tested with an Am-Be neutron source. Two-dimensional plots of energy versus zero-crossing time were obtained. The quality of n-γ discrimination was checked by the figure-of-merit (FOM), the neutron peak-to-valley ratio, and the proportion of leaked neutrons over all neutron events. The performance of n-γ discrimination in terms of FOM was compared with previous work done by other groups. The n-γ discrimination in four different energy regions with an interval of 0.1 MeV between 0.3 MeV and 0.7 MeV was studied, and the results indicate that the n-γ discrimination threshold can go down to 0.4 MeV.     

爆炸物检测中典型样品的瞬发γ谱测量

在中子检测爆炸物的研究中,利用14 MeV中子与原子序数大于5的原子核相互作用可产生特征射线的特性,采用伴随粒子法结合D-T中子飞行时间技术,使用尺寸为12.5 cm20 cm的大体积NaI(Tl)探测器,对爆炸物所含元素C,N,O以及一些模拟炸药样品进行了瞬发谱测量。获得了几种典型样品的特征谱,并对其进行了分析。实验结果与欧盟同期结果进行了比较,表明本实验研究达到了目前国际同类实验的水平,可以为中子检测爆炸物识别技术提供实验支持。     

伴随α粒子法瞬发γ测量技术

在D—T聚变反应中，中子与α粒子在空间与时间相关联，由中子作用产生的瞬发γ同样与α相关联，测量γ与α的符合时间谱，通过时间窗选出瞬发γ射线，该γ射线与中子对应的物质区域相联系，由此可以对不同空间区域的物质进行其特征γ谱测量。在不同有机物品检验过程中，通过获取C，N，O的特征瞬发γ射线，可由氮、氧比和碳、氧比峰强度比值来甄别它们。     

刍议物理跨学科实践的内涵与实施

跨学科实践是促使教育本质从知识本位走向素养本位、从“坐而论道”转向“学科实践”、从学科“割裂”走向学科“整合”的教学理念和教育方式转变的重要方式;是从“育分”到“育人”课程观念转变的重要纽带;物理跨学科实践活动的实施可以从组建联合教研、立足物理学科精炼课题、基于“做中学”理念设计实施流程、整合家校社联动平台资源4个方面综合考量,以促使跨学科实践学习的有效实施。     

基于光学成像的束流截面分布诊断系统

为了准确测量加速器氘离子的束流截面分布,开展了光学成像系统的设计研究。根据截面分布测量的要求,设计了光学成像系统的指标参数。采用光学设计软件ZEMAX进行了光学成像系统的设计,并通过标准白光光源和线对率板对成像效果进行检验。设计和检验的结果表明,该光学成像系统的总体成像质量较好,畸变小于0.05%,在光学分辨率为30lp/mm的条件下,中心和边缘视场的调制传递函数(MTF)值均大于0.7。将完成设计加工的光学成像系统应用于氘离子束流截面分布测量实验,实验结果初步表明,基于荧光屏的光学方法测量束流截面分布是可行的。     

基于裂变γ标识技术的瞬发裂变中子谱测量新方法

瞬发裂变中子谱（prompt fission neutron spectrum,PFNS）是用于核实验诊断过程中十分重要的参数数据,传统的测量主锕系核素（U,Pu）PFNS的技术手段是采用裂变室,利用裂变碎片标识裂变中子,通过中子飞行时间技术获得裂变中子谱.目前出现了一种新的用于PFNS测量的技术,其原理是基于如下的物理事实：在一次裂变过程中,释放中子的同时伴随着释放7–8个γ射线光子,而非弹性散射效应产生的γ射线光子只有1–2个.据此,可以通过裂变γ射线的多重性将裂变中子和其他杂散中子甄选出来,达到测量PFNS的目的.本文建立了基于裂变γ标识技术的PFNS测量实验系统.利用该系统对²⁵²Cf中子源的PFNS进行了实验测量,测量结果与传统的裂变碎片标识法及ENDF/B-VⅡ数据库的标准谱进行了比较,对新方法的裂变标识率以及实验不确定度也一并进行了分析.     

α粒子散射对爆炸物检测时间分辨的影响

对爆炸物检测中伴随α粒子技术的时间谱进行了研究,建立了一套基于伴随α粒子技术的时间谱测量装置,分析了影响时间谱分辨的若干因素。采用60μm厚的铜箔设计了一个锥形准直筒对散射的α粒子进行屏蔽,以500 g尿素为样品测量了α-γ符合时间谱。结果表明,α粒子在靶室内壁的散射是影响时间谱分辨的重要因素,锥形准直筒抑制了与α散射相关中子产生的γ射线,提高了α-γ符合时间谱的分辨。在有无锥形准直筒的条件下,符合时间谱特征瞬发峰γ的半高宽分辨力分别为1.8 ns和6.4 ns。分辨力高的时间谱可用于获取爆炸物样品的特征瞬发γ能谱。     

Al2O3:Cr荧光屏Fen+束流面分布诊断

为满足加速器束流诊断的特殊要求，对束流面分布诊断方法进行了研究，建立了一套基于荧光屏的离子束流面分布测量装置。采用Fen+(n=5~12)离子束流对测量装置进行了实验检验，结果表明，在几十至上百nA量级束流强度Fen+离子束的轰击下，面分布图像产生了饱和现象。进一步的实验结果表明，饱和现象是由荧光屏发光的光强过强造成的，采用特别研制的具有光强衰减和滤波功能的成像光路可以解决光强饱和的问题。在低束流条件下，面分布图像的灰度值与束流强度呈近似的线性关系，对这种线性关系产生的原因进行了具体的分析。