一种基于成像板的能量卡阈式快中子图像测量方法

为减小散射中子等较低能量的中子对快中子图像的贡献,提出了在成像板前依次紧贴金属卡阈片和富氢元素薄片的能量卡阈式快中子成像方法.该方法通过改变卡阈片材料、厚度等参数,可有效降低成像结构对某一能段中子的相对灵敏度.以14 MeV中子照相为例设计的能量卡阈式成像结构为TR成像板依次覆盖约150μm Pb膜和500μm聚乙烯膜,计算表明该结构对8 MeV以下快中子灵敏度小于其对14 MeV中子灵敏度的30%.利用K400加速器DT中子源开展了验证实验,结果表明能量卡阈式快中子成像结构能够有效消除样品散射中子引起的边界增强效应.     

高灵敏度的快中子照相系统

快中子照相系统由闪烁光纤阵列和科学级可见光CCD等元件组成. 14 MeVD-T聚变中子在穿透样品后进入50 mm×50 mm闪烁光纤阵列，中子辐射转换为中心波长496 nm的绿光. 光纤阵列长100 mm，光纤截面500 μm×500 μm，100×100根闪烁体光纤组成阵列. 阵列对14 MeV中子探测效率经估算可达21.4%. CCD与光纤阵列之间采用反射镜和透镜耦合方式，使CCD避开中子源直接辐照. 综合考虑光纤尺寸、CCD记录噪声及中子源与受照样品几何关系等因素，理论上系统可获得整体分辨率1.5 mm的中子图像. 在K400直流加速器中子源上进行了初步实验，获得了中子图像.     

一种测量次级中子能谱的新方法

采用双飞行时间法创建了一台非常规快中子飞行时间谱仪，排除了用D（d,n)^3He中子源测量8－13MeV能区次级中子双微分截面时源中破裂中子群对次级中子能谱测量的干扰，结合常规快中子飞行时间谱仪的测量，实现了用D（d,n)^3He中子源开展8－13MeV中子能区次级中子双微分截面的测量。     

一种测量次级中子能谱的新方法

采用双飞行时间法创建了一台非常规快中子飞行时间谱仪,排除了用D(d,n)3He中子源测量8-13MeV能区次级中子双微分截面时源中破裂中子群对次级中子能谱测量的干扰.结合常规快中子飞行时间谱仪的测量,实现了用D(d,n)3He中子源开展8-13MeV中子能区次级中子双微分截面的测量.     

旋转靶强流中子源及其应用

 一、旋转靶强流中子源的现状一般讲,强流中子源是指中子注量在4π空间中一秒钟内具有近于或等于或大于1×10¹²个中子的辐射场。它可以利用反应堆得到平均能量为1MeV的中子;利用高能电子或质子加速器可得能量为数MeV的中子。国内外最近一、二十年来,在强流中子源方面做了大量的研究实验工作,除了利用加速器的（d-Be）,（p-Be）和（d-D）反应产生中子外,大量的工作集中在用（d-T）反应并使用高速旋转的氚靶以产生强流中子场。     

应用MORSE程序计算中子的天空反散射

用中子源模拟粒子加速器，以MORSE程序分析计算由于天空反散射引起的中子剂量当量的变化规律，揭示了天空反散射的实质，计算结果可供加速器或核设施环境评价和防护设计使用．计算模型采用将中子源置于空心圆柱体中，圆柱体分为有顶盖屏蔽和无顶盖屏蔽两种情况．中子源能量分别为2.38MeV、14Mev和巨共振中子．中子源为各向同性．此外，还分析计算了不同的发射立体角和不同散射介质的影响．     

基于2.5 MeV质子加速器BNCT装置的中子慢化材料性能模拟研究

基于加速器中子源的硼中子俘获治疗(Boron Neutron Capture Therapy, BNCT)是新一代的放射治疗方法,束流整形体(Beam Shaping Assembly, BSA)作为硼中子俘获治疗装置的重要组成部分,其作用是将中子源中的快中子束流慢化至超热中子能区(0.5 eV~10 keV),并尽可能减少快中子、热中子以及$\gamma $射线的成分,使其满足BNCT用于治疗的中子束要求。本工作基于蒙特卡罗软件包Geant4(Geometry and Tracking),以2.5 MeV,10 mA质子流强的7Li(p, n)7Be中子源为对象,研究分析了AlF₃ 、Fluental、Al₂O₃、Al作为慢化体材料时,不同的厚度对束流出口处的超热中子注量率、超热中子注量与热中子注量比值、快中子成分、$ \gamma $成分所产生的影响。计算表明,当选用厚度为25 cm的AlF₃作为慢化体材料时,经过整形慢化后的超热中子束的束流参数,均满足国际原子能机构(International Atomic Energy Agency, IAEA)的中子束流参数推荐值。     

基于小型加速器的编码中子源成像研究

编码中子源成像可以在对中子注量率影响不大的情况下大大提高成像的准直比, 从而提高成像质量.北京大学开展了基于小型加速器的编码中子源成像技术研究工作. 不同于已有的基于反应堆的小面积编码板的研究工作, 北京大学建立了基于小型加速器的大面积编码板的编码中子源成像实验平台, 并对加速器中子源上的实验方法和数据处理进行了探索, 对比了重建算法, 获得了初步的重建照片.研究工作表明, 编码中子源成像技术可用于加速器中子源, 但重建图像质量仍须提高. 关键词： 加速器中子源 中子成像 编码源成像 图像重建     

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2.45 MeV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。     

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。     

塑料闪烁体中子探测效率及相对发光产额的标定

利用加速器中子源研究了用于标定塑料闪烁体中子探测效率及相对发光产额的实验技术 ,在四川大学原子核科学技术研究所 2 .5MeV静电加速器上 ,利用T(p,n)和D(d ,n)核反应作为中子源 ,在 0 .6—5MeV中子能区对直径为 40mm ,厚度为 5mm的 1 42 1塑料闪烁体的中子探测效率及相对发光产额进行了测定.A method used for the calibration of neutron efficiency and the relative photo yield of plastic scintillator is studied. T(p,n) and D(d,n) reactions are used as neutron resources. The neutron efficiencies and the relative photo yields of plastic scintillators 1421 (40 mm in diameter and 5 mm in thickness) are determined in the neutron energy range of 0.655—5 MeV.     

铝材料及纯水泥圆柱壳体上高能中子反照系数测量

高能中子是指大于6MeV的中子。在组合装置上测量高能中子及铝材料和纯水泥圆柱壳体高能中子反照系数。组合装置由铁和慢化吸收材料组成，中子源是K-400中子发生器上的D-T聚变中子源。采用高阈能活化箔技术测量高能反照中子引起的绝对活化反应率。通过比较有无铝材料和纯水泥圆柱壳体的活化反应率测量结果，获得铝材料和纯水泥圆柱壳体的高能中子反照系数。     

中国散裂中子源靶站的物理设计和工程实现

靶站是中国散裂中子源（China Spallation NeutronSource-CSNS）^①将加速器输出的高能质子脉冲转化成适合中子散射用慢中子和冷中子脉冲的设施。靶站的物理功能由靶-慢化器-反射体（TargetModerator-Reflector,TMR）实现（图1）,高能质子脉冲入射靶体,通过散裂反应产生大量快中子,快中子在耦合液氢（Coupled Hydrogen Moderator-CHM）（20K）、退耦合水（Decoupled Water Moderator-DWM）（300K）、退耦合窄化液氢（Decoupled Poisoned Hydrogen Moderator-DPHM）（20K）三个慢化器中与液氢或水的氢、氧原子多次碰撞、慢化后输出短脉冲、高通量的冷、热中子,通过中子束线提供给中子散射谱仪。     

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。     

厚靶D（d,n）^3He反应加速器中子源的产额、能谱和角分布

给出一种计算氘钛厚靶D(d,n)3He反应加速器中子源的产额、能谱和角分布的方法,并发展了一个计算机模拟程序,程序能够计算氘束流能量小于1.0 MeV的中子源的产额、能谱和角分布.计算时使用推荐的D(d,n)3He反应截面数据和来自SRIM-2003程序的氘在氘钛靶中的阻止本领数据.给出一些典型计算结果,包括中子积分产额、中子能谱和角分布.     

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。     

优质热中子束技术

优质热中子束技术是五十年代出现[1]的中子实验测量的有用技术之一,今天仍受到重视并得到引人注目的发展[2].它的特点是,在反应堆孔道外能获得γ射线本底、超热中子和快中子本底都很低的较强热中子束(简称优质热中子束).它是应用研究和基础研究的重要中子源之一. 一、获得优质热中子束的基本方法 归纳起来,获得优质热中子束与中子源、准直器、单晶体过滤器、中子导管以及屏蔽与捕集器等部分的性能有关,其中中子源具有的特点是重要的,它决定其它部分在获得优质热中子束中所起的作用.1.中子源 增加反应堆中子的通量是获得优质热中子束的重要条…     

BNCT中子源用RFQ加速器

 分析了加速器作为硼中子俘获治疗(BNCT)中子源的优势,提出以射频四极场（RFQ）加速器作为BNCT用中子源的首选机型。对该RFQ的参数进行了选择,利用质子轰击锂靶近阈反应产生的前冲中子束能散低、散角小的优势,设定RFQ最终能量为1.9 MeV。采用“匹配均温”设计方法进行了此强流质子RFQ的束流动力学设计,并对设计方案进行了传输模拟,在入口归一化均方根发射度为0.25 mm·mrad、流强为100 mA时,束流传输效率为99.3％。选择合适厚度的锂靶,经过整形即可得到满足BNCT治疗需要的中子束。     

2.45 MeV小型D-D中子管准直屏蔽结构设计

为获取小角度出射的单能中子源,采用蒙特卡罗软件对小型D-D中子管产生的能量为2.45 MeV的4立体角中子源进行了准直屏蔽结构设计。准直屏蔽结构分为准直器和捕获穴,准直器采用铁+含硼聚乙烯+铅的三层过滤结构,用于屏蔽照射野外杂散中子,捕获穴主要功能是增加反方向中子的弹性散射次数,从而降低出射束低能散射中子的比例。通过MCNP模拟得到了准直器各层材料的最佳厚度和出射孔尺寸以及捕获穴最佳结构。经验证,中子照射野处2.45 MeV的中子通量比照射野外大三个量级,中子照射野处低能中子通量比2.45 MeV的中子通量低一个量级,墙壁外总剂量率（中子+）在2.5 Gy/h以下。该研究对于小角度单能中子源的快速获取具有一定的实用价值,获取的中子源可用于中子剂量仪器有效性检验、中子监测仪性能测试等方面的研究。     

TMSR白光中子源本底屏蔽设计

为了满足钍基熔盐堆对核数据的需求,中国科学院上海应用物理研究所自行设计并建造了紧凑型的15 MeV电子加速器驱动的白光中子源。电子直线加速器、中子产生靶以及探测器系统处于同一个实验大厅,中子/伽马射线本底较高,原有屏蔽并不能满足在低能区进行热中子物理实验测量的低中子本底需求。为了降低热中子本底,提高在热区的测量能力,需要对中子源进行局部屏蔽。根据调试运行经验以及模拟计算结果,分析了中子伽马射线本底的来源,利用MCNP5模拟计算了混凝土、铅、含硼聚乙烯对中子/伽马射线的屏蔽效果,优化设计了局部屏蔽方案。模拟计算结果显示,该屏蔽方案可将热中子本底降低三个量级,伽马本底降低两个量级。屏蔽后的实验测量结果表明,探测器处的有效热中子与本底热中子的比值达到约100:1,屏蔽效果显著,为后续在热中子能区顺利开展中子物理测量实验奠定了基础。