用羊八井太阳宇宙线探测装置对太阳耀斑中子的初步探测

羊八井的地理优势特别适合于对太阳耀斑中子的观测.中日双方合作在羊八井建造了太阳中子望远镜和中子监测器,准备在第23太阳活动周的峰年到来之际,对太阳耀斑中子进行观测.设备于1998年10月开始采集数据,并在1998年11月28日观察到伴随一次X3.3级耀斑的计数超出.本文报道初步的探测结果.     

雷暴电场对宇宙射线次级粒子μ 子的影响研究

西藏羊八井宇宙射线观测站的中子监测器主要探测宇宙射线次级粒子中能量在500 MeV—20 GeV的核子成分和少量的负μ子成分. 本文分析了2008—2010年观测站附近发生的62次雷暴期间中子监测器和大气平均电场仪的同步观测资料, 发现27次雷暴期间中子监测器计数率发生明显变化, 显著性S>5σ, 其中13次变化显著, 显著性S>10σ . 显著性S>10σ的13次个例信号变化百分比与地面电场场强幅值之间存在大体一致的变化趋势, 而显著性在5σ <S<10σ之间的14次个例信号变化百分比与地面电场场强幅值之间不存在相似的变化趋势. 较强雷暴当顶时中子监测器计数率变化一般不明显, 而中子监测器计数率变化明显的个例则多发生于雷暴云不当顶, 但探测器仍处于雷暴云下部正电荷层的控制范围之内时, 或者当顶雷暴处于形成或消散阶段. Dorman等把雷暴期间中子监测器计数率的变化归因于雷暴云内电场对宇宙射线次级粒子μ子的作用, 并建立了雷暴期间中子监测器计数率变化与雷暴地面电场相关联的理论. 本文分析发现雷暴期间羊八井中子监测器计数率变化与地面电场场强之间相关性较小或者没有相关性, 不支持Dorman的理论.     

太阳宇宙线地面增强事件(GLE72)峰值能谱研究

太阳宇宙线地面增强事件(GLE)能谱可以提供宇宙线加速和传播过程的重要信息.利用GOES15卫星和地面中子堆实验数据分析了最近一次GLE事件(2017年9月GLE72)的质子峰值能谱,得到卫星观测能段的质子峰值能谱的能谱指数为1.88,中子堆观测能段的能谱指数为4.86.利用高能太阳粒子的二重加速机制对能谱结果进行了定性的理论解释. GLE72质子峰值能谱结果对LHAASO等大型地面宇宙线观测阵列中更高能量粒子具有重要参考价值.     

一个用于(中子,带电粒子)核反应测量的多路望远镜系统

设计了一个用于快中子引起的(中子,带电粒子)核反应双微分截面测量的多路望远镜系统.该系统由内外两个ΔE多路正比室和一个中心能量探测器CsI(Tl)闪烁体组成.系统采用快慢三重符合,对所有信号进行筛选.建立了一套用于研究(中子、带电粒子)核反应电子学五参数获取系统.利用该系统,可以测量从30°—160°的16个反应角,并可同时测量反应产物谱和本底谱.     

一个和X级太阳耀斑相关的甚高能GLE事件

分析怀柔宇宙线EAS阵列在1991年6月份的计数率,数据表明在6月15日的太阳X12/3B级大耀斑后的GLE事件持续期间,TeV能区的宇宙线强度在25min内比通常有将近4a的超出,增强过程持续约25min.     

太阳大耀斑期间甚高能粒子流强增加的一种机制

近年来,在太阳大耀班期间,由地面中子记录装置及地下不同深度μ子记录器记录到宇宙线粒子的短期增长(GLE)现象,其能量范围已达几百GeV,甚至可达TeV能区.本文讨论了TeV能区的增长现象可能是银河宇宙线部分粒子获得再加速,由于宇宙线粒子能谱很陡,几百GeV的再加速能量能使TeV以上能区宇宙线流强有明显增长.     

中子相对论唯象光学势与相对论微观光学势

用计算机自动调参数方法,通过最佳符合¹²C到²³⁸U十个核素在入射中子能量E_n=20—1000MeV的全截面σ_t,去弹截面σ_non和弹性散射角分布σ_el(θ),得到了一套普适相对论唯象光学势(RPOP).同时,用基于Walecka模型的相对论微观光学势(RMOP)分析了同样的数据.通过对两种相对论光学势的比较,给出了对它们进行改进的方向.     

聚变中子能谱测量系统脉冲中子灵敏度的实验研究

为多种复杂环境下的稳态和脉冲DT聚变中子能谱测量建立了一种灵敏度优化反冲质子磁谱仪. 使用成像板和同位素α源测量了谱仪的反冲质子能量-位置投影关系. 利用稳态加速器中子源平台、通过单粒子计数方法结合三维带电粒子输运程序模拟,研究了谱仪脉冲中子灵敏度能量响应. 通过高探测效率参数设置使谱仪对DT中子的探测效率达到2×10^-5 cm²水平,从而在较弱中子源上获得了较高统计精度实验数据. 程序模拟结果与谱仪α粒子刻度和DT中子标定实验结果取得了良好的一致性,可由此发展精细解谱技术,以提高脉冲中子能谱测量的灵敏度和能量分辨. 关键词： 聚变中子能谱 磁反冲质子 脉冲中子灵敏度 粒子输运     

17N+197Au反应中碎片与中子的符合测量

在3?3?.4MeV/u ¹⁷N束轰击¹⁹⁷Au靶产生的反应中,利用放置于不同角度组合的17个中子探测器(4°—83°)和14个半导体望远镜(2.3°—9.0°)对反应产物碎片与中子进行了符合测量.经对所得实验角分布积分得到Z=3—6元素的同位素产额分布.在参加者-旁观者模型框架下,采用¹⁷N原子核内部的不同密度分布计算了同位素产额分布并与实验数据做比较.     

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。     

中子散射对快中子照相质量影响的分析

通过一内空的圆柱体模型，对在快中子照相时由样品引起的散射中子强度与样品形状和探测距离之间的关系进行模拟，并用^241Am—Be作中子源对散射中子的影响进行实验验证。结果表明，在快中子照相时，由样品引起的散射中子的强度与探测距离以及样品形状有关。对于同一样品，探测距离增加，散射中子的影响则降低。The relationships between intensities of scattered neutrons by specimens and their shapes and detecting distances have been simulated using a hollow cylinder model, and the results were validated by experiments of fast neutron imaging using ^241Am-Be neutron source. The results showed that the intensities of scattered neutrons are closely related to the detecting distances and sample＇ s shapes. The influences of scattered neutronns in fast neutron imaging will be reduced while detecting distances increased.     

Neutron Transmission of Single-crystal Sapphire Filters

An additive formula is given that permits the calculation of the nuclear capture, thermal diffuse and Bragg scattering cross-sections as a function of sapphire temperature and crystal parameters. We have developed a computer program that allows calculations of the thermal neutron transmission for the sapphire rhombohedral structure and its equivalent trigonal structure. The calculated total cross-section values and effective attenuation coefficient for single-crystalline sapphire at different temperatures are compared with measured values. Overall agreement is indicated between the formula and experimental data. We discuss the use of sapphire single crystal as a thermal neutron filter in terms of the optimum cystal thickness, mosaic spread, temperature, cutting plane and tuning for efficient transmission of thermal-reactor neutrons.     

第一讲中子散射与散裂中子源

中子散射是研究物质微观结构和动态的理想工具之一,广泛地应用于凝聚态物质研究和应用的众多学科领域.散裂中子源能是新一代的加速器基脉冲中子源,能为中子散射提供高通量的脉冲中子.文章简明地介绍了中子散射的特点和它作为物质结构和动态探针的优越性,以及散裂中子源的基本原理、发展状况和多学科的应用优势.我国计划建设的散裂中子源CSNS中,靶站将由多片钨靶、铍/铁反射体和铁/重混凝土生物屏蔽体组成.质子束功率100kW下,脉冲中子通量约为2.4×1016n/cm2/s.第一期将设计建造高通量粉末衍射仪、高分辨粉末衍射仪、小角散射仪、多功能反射仪和直接几何非弹性散射仪等五台典型的中子散射谱仪,以覆盖大部分的中子散射研究领域.     

中子与9Be和6,7Li反应的次级中子发射谱实验研究

测量了8.17MeV与10.27MeV中子与⁹Be和^6,7Li作用的次级中子双微分截面. 对于10.27MeV, 为了消除从D(d,np)破裂反应来的源破裂中子对双微分截面测量结果的影响, 采用了常规多探测器快中子飞行时间谱仪和非常规多探测器快中子飞行时间谱仪相结合的办法. 用Monte-Carlo方法对实验测量得到的飞行时间谱进行了详细的模拟, 通过测量谱与模拟谱的比较, 得到了实验测量的次级中子双微分截面. 实验测量结果以n-p(常规谱仪)和n-C(非常规谱仪)弹性散射微分截面作为归一. 测量结果与评价数据以及其他测量数据进行了比较. 用一个基于Hauser-Feshbach和激子模型的轻核核反应理论模型对^6,7Li的次级中子双微分截面进行了计算, 理论计算结果与实验结果符合得较好.     

基于D-T紧凑型中子源的快中子照相准直屏蔽体设计及中子束特性模拟研究

中子照相是一种重要的无损检测技术,它能用于火工产品、毒品和核燃料元件等的检测。基于紧凑型D-T中子发生器,完成了一个用于快中子照相的准直屏蔽体系统（BSA）的物理设计。根据D-T中子源的能谱和角分布建立了中子源模型,采用MCNP4C蒙特卡罗程序,模拟了准直屏蔽体系统中中子和γ射线的输运,准直中子束相对于单位源中子的中子注量可以达到9.30×10-6 cm-2,准直中子束中主要是能量大于10 MeV的快中子;在设置的样品平面直径14 cm的照射视野范围,准直束中子注量的不均匀度为4.30%,准直束中中子注量与γ注量的比值为17.20,中子通量和中子注量比值J/Φ为0.992,说明准直中子束有好的平行性;准直屏蔽体外的泄露中子注量率与准直束中子注量率相比降低了2个量级。所设计的准直屏蔽体能满足快中子照相的要求。Neutron radiography is an important nondestructive testing technique. It can be used to detect the explosive devices, drug and the nuclear fuel element, etc. A beam-shaping-assembly (BSA) based on a compact D-T neutron generator is designed for fast neutron radiography in this paper. D-T neutron source model is constructed based on the neutron energy spectrum and angular distribution data. The transportation of neutron and γ-ray in the BSA is simulated using MCNP4C code. The neutron fluence of the collimated neutron beam with respect to the neutron source of the unit source is 9.30×10-6 cm-2. The collimated neutron beams is mainly fast neutrons with energies greater than 10 MeV. In the irradiation field range with a diameter of 14 cm, the neutron fluence uniformity of the collimated beam is 4.3%, the ratio of the neutron fluence to the gamma fluence in the collimated beam is 17.20, and the neutron flux and the neutron fluence ratio (J/Φ) is 0.992 which indicates that the collimated neutron beam has good parallelism. The leakage neutron fluence in outside of BSA is two orders of magnitude lower than that of the collimated neutron beam. The designed BSA can meet the need of fast neutron radiography.     

Neutron forward diffraction by single crystal prisms

We have derived analytic expressions for the deflection as well as transmitted fraction of monochromatic neutrons forward diffracted by a single crystal prism. In the vicinity of a Bragg reflection, the neutron deflection deviates sharply from that for an amorphous prism, exhibiting three orders of magnitude greater sensitivity to the incidence angle. We have measured the variation of neutron deflection and transmission across a Bragg reflection, for several single crystal prisms. The results agree well with theory.      

中子相衬层析成像方法

介绍了中子相衬和中子层析的工作原理，提出了中子相衬层析成像方法.这种方法兼备了相衬和层析的各自优点，不采用干涉术，能高分辨率地重构待测样品的三维空间位相分布，能测试和分辨吸收系数非常相近样品的空间结构. 关键词： 相衬 层析 中子相衬 中子层析     

HT-7上氘等离子体放电时中子注量的测量与分析

利用三氟化硼（BF₃） 和氦三（3He）正比计数管组成的快速时间分辨中子注量探测系统,对HT-7超导托卡马克上氘等离子体放电时光中子和聚变中子的产生机理进行研究.结合γ射线、硬X射线等相关诊断的实验结果,分析了纯欧姆放电和低杂波辅助加热放电时,中子注量信号随时间演化的典型特征.结果表明：HT-7在投入大功率低杂波辅助加热等离子体放电时,能够产生数量可观的氘-氘（D-D）聚变中子. 关键词： 中子注量 聚变中子 光中子 托卡马克     

ADS中子源散裂靶物理研究

运用蒙卡程序DCM CEM对ADS标准散裂中子靶进行了计算研究.计算了在0.1~1.6GeV的质子轰击下,标准Pb靶发生散裂反应产生的泄漏中子产额及分布、中子能谱以及靶内能量沉积分布.计算结果与文献理论数据、实验数据进行了比较.     

中子检测爆炸物的原理实验研究

传统的X射线无损检测应用广泛, 但X射线对低原子序素构成为主的爆炸物不能进行有效的甄别; 中子穿透能力较强, 能和原子核相互作用产生特征γ射线, 因此中子无损检测方法能有效弥补X射线无损检测方法的不足。 介绍了几种常用的中子无损检测方法, 并采用脉冲快热中子法（为PFTNA）的方法对模拟爆炸物进行了测量。 实验结果表明, 利用密封中子发生器和采用PFTNA方法进行爆炸物检测是可行的。 Traditional X ray scatheless detecting method is used widely, but it is not useful to discriminate explosive consisting of low Z atomic elements. The penetrability of neutron is much better, and it can interact on atomic nucleus to emit characteristic γ ray. So neutron scatheless detecting methods can the used to detect the low Z atomic elements. In this paper, several neutron scatheless detecting methods are introduced briefly, and the principium experiment using Pulse Fast Thermal Neutron Analysis(PETNA) to detect a kind of explosive simulacrum is carried out. The experiment results show that PFTNA based on the sealed neutron generator is feasible to detect explosive.