双通道闪烁探测器探测脉冲中子技术

主要介绍了一种用于进行脉冲中子波形和产额测量的闪烁探测器，它由双套独立探测系统组成，可靠性高，在没有脉冲中子的场合，为了检验探测器各通道是否正常工作，在电子线路部分增加了脉冲产生单元，通过脉冲产生单元的定时脉冲控制发光二极管周期性发光，这样可以实时监控探测器工作是否正常，并且监控信号不影响正常的中子脉冲波形。     

对γ不灵敏的PIN脉冲中子探测器

将PIN半导体制作成特殊组合结构的PIN脉冲中子探测器,利用三通道装置产生的γ脉冲和中子发生器DT反应产生的14MeV中子脉冲对探测器进行了研究.结果表明:PIN脉冲中子探测器对脉冲γ辐射不灵敏,对脉冲中子辐射的灵敏程度依赖于中子辐射转换靶,探测器的信噪比达到30∶1,是一种在中子、γ混合脉冲辐射场中测量脉冲中子的新型探测器     

DT聚变脉冲中子产额的活化测量法

设计了一个测量高强度DT聚变脉冲中子产额的活化探测器.该探测器由中子慢化体、天然银片、塑料闪烁体和光电倍增管组成,其输出电流通过一个小电流计来获取.通过分析探测器在直流标定和脉冲测量两种状态下输出电流的变化曲线,求解出了特征参数,进而推导计算出DT聚变脉冲中子源的产额.实践证明,这种测量方法与传统的活化法相比,减少了对...     

塑料闪烁探测器氘氚中子灵敏度标定

为了测量ＬＦ－１２装置激光聚变Ｄ－Ｔ中子产额，我们通过ＮＳ－２００加速器和脉冲中子管对实验所用几个塑料闪烁探测器的Ｄ－Ｔ中子灵敏度进行了标定，给出了各探测器在不同条件下的Ｄ－Ｔ中子灵敏度值。加速器和脉冲中子管两种方法的测量误差分别为±１３％和±５０％，两种标定结果在误差范围内是一致的。     

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     

组合PIN脉冲中子探测器灵敏度研究

对新型组合PIN脉冲中子探测器的灵敏度进行了研究,实验测量探测器的DT中子灵敏度和γ相对灵敏度,用Monte?Carlo方法计算了探测器的中子灵敏度.实验测量和计算表明:通过转换靶的选取,组合PIN探测器的中子灵敏度在一定范围内连续可调,组合PIN探测器对γ的灵敏度比普通PIN探测器低2个量级,是一种对γ不灵敏的新型脉冲中子探测器.     

中子多重性钚-铀部件质量测量系统及实验进展

为了对核弹头中拆卸下来的和处于库房存储状态的核部件的质量进行无损测量,搭建了一个由32根3 He正比计数管和方型高密度聚乙烯慢化腔体构成的中子多重性探测器,采用8通道电子学处理器件进行中子脉冲信号分析,基于5组252 Cf中子源对中子多重性探测器进行标定,验证了自主开发的标定算法,获取了系统标定参数。分别对6个武器级罐装钚部件,7个罐装铀部件进行中子多重性实验测量,实验分析结果显示:基于点模型修正后的钚部件中子多重性质量测量值与标称值偏差小于1.5%,基于双Am-Li源标定曲线法的铀部件质量测量偏差小于5%。     

强辐射环境下高能脉冲裂变中子探测方法

在研究通道衰减、探测方法分离和探测器中子/射线本征分辨的基础上,研究了测量高能脉冲裂变中子数目的探测技术。基于电流型Si-PIN探测器,设计了减本底的背靠背探测结构,给出了测量强射线和低能散射中子干扰信号及有效扣除强辐射本底的实现方法,最终实现了高n/n和n/分辨测量和强裂变中子、射线混合场中的高能脉冲裂变中子数目探测,探测系统的信号/辐射本底比可达到10倍以上。     

基于嵌入式EPICS的中子监测仪研制

针对合肥光源（HLS-Ⅱ）辐射防护与安全需求,且合肥光源的控制系统是基于EPICS架构,为减少辐射监测系统中间的环节,提高合肥光源人身安全联锁可靠性,研制了基于嵌入式EPICS控制系统的中子监测仪。中子监测仪的关键部件-探测器选用BF₃针对合肥光源（HLS-Ⅱ）辐射防护与安全需求,研制了基于嵌入式EPICS的中子监测仪,用于场所与环境辐射场中子的监测。合肥光源的控制系统是基于EPICS架构,为减少辐射监测系统中间的环节,提高合肥光源人身安全联锁可靠性,研制了基于嵌入式EPICS控制系统的中子监测仪。中子监测仪的关键部件-探测器选用BF₃正比计数管,通过对正比计数管产生的微弱电信号加2 kV的正高压偏置,交流耦合介入前置放大器放大,后输出固定宽度的脉冲信号。信号由CORTEX-M3电路计数,后经CORTEX-A8电路处理后将数据发布到局域网。利用镅铍中子源和合肥光源现场辐射环境对所研制的监测仪性能进行了初步测试,结果表明,该监测仪达到设计要求,可用于中子监测。     

介质型脉冲高能中子探测器

首次报道一种基于反冲质子法和高速带电粒子在物质表面引起二次电子发射的高能中子探测方法,研制成功的新一代强流脉冲高能中子探测器,即介质型脉冲高能中子探测器.与传统的强流脉冲中子探测器相比,该探测器对中子的探测及信号的传输过程是在介质中完成的,因而不需要真空和高压也可以正常工作,并具有多项优异的物理性能.该探测器的输出信号来自于高能中子在聚乙烯转换靶产生的高能反冲质子和这些质子穿越电荷收集极表面时产生的部分二次电子.选择适当的卡阈吸收片和电荷收集极材料,二次电子在探测灵敏度中的份额及其随能量的变化可由实验测定.     

双极晶体管中子注量探测器的标定

双极晶体管经中子辐照后会引起直流增益退化,在109~1016 cm-2的注量范围内,其直流增益倒数变化与辐照中子注量呈线性关系。对直流增益退化的双极晶体管进行高温退火,能使受到辐射损伤的双极晶体管性能恢复。鉴于此,将双极晶体管进行逆向工程应用,制作成中子注量探测器,经标定后,可实现对中子注量的监测。对探测器的装配结构进行设计后,依托中国工程物理研究院快中子脉冲堆(CFBR-Ⅱ),在1012~1013 cm-2的注量范围对3DK2222A型探测器和在1013 cm-2的注量范围对3DG121C型探测器进行标定。在得到探测器损伤常数K的分散性存在较小和较大的两种情况下,确定了分散性较小时的有效取值和应用方法,以及在分散性较大时,采取标定的损伤常数K只能应用在同只探测器上的方案,并通过高温退火实验证实了该方案的可行性。     

中子管非中子产物性质

采用两只经过标定的ST401闪烁探测器,测量了脉冲中子管的中子产额,在其中一只探测器前端增加铅板屏蔽,1 cm的铅屏蔽使探测器输出减少了18.20%,在加速器中子源上进行的类似实验表明,0.5 cm的铅使探测器的输出减少了2.90%。对两个中子源上测量的情况进行了蒙特卡罗模拟,加速器实验与模拟符合较好,脉冲中子管实验差别较大。对实验和模拟的情况进行了分析,结果表明:中子管除产生中子外,还会产生数量较多的轫致辐射X射线,这些X射线对准确测量中子管中子产额将造成不良影响。     

用于脉冲中子探测器的小型化高压模块性能研究

高压电源的性能特性对闪烁中子探测器的性能有着十分重要的影响。为克服传统高压供电设备体积大、便携性差的问题，在便携式脉冲中子探测器研制中拟采用内部集成小型化高压模块为光电倍增管提供高压的技术路线。根据实验结果，选用的高压模块最高输出高压可达2.5 kV并且具有良好的输出一致性，可适应16~36 V的工作电压，连续工作稳定性及温度稳定性优良，可以满足脉冲中子探测器研制的要求。     

液体闪烁体探测器测量皮秒激光脉冲中子源能谱

在星光Ⅲ实验装置上开展皮秒激光脉冲中子源实验,使用液体闪烁体探测器测得较好的中子信号,利用飞行时间法获得中子的能量/时间分布,通过示波器电压时间积分与阻抗之比得到不同能量段的电荷值。建立液体闪烁体探测器Geant4计算模型,通过实际打靶情况与标定情况下液体闪烁体探测器出光口收集到的可见光光子数之比,结合标定的灵敏度数据,获得液体闪烁体探测器对不同能量中子的灵敏度。计算得到源发射的中子能谱,能量在1 MeV以上的液体闪烁体探测器方向测得的中子产额为1.04108 sr-1。     

样品转动方式对中子全息成像结果的影响

在中子全息成像实验中, 为避免透射中子干扰, 入射中子束方向与样品-探测器方向不能在一条直线上, 同时采用探测器移动结合样品转动或仅样品转动的方式, 避免探测系统的大范围移动. 因此在样品的转动过程中, 入射中子束和探测器相对于样品的位置同时发生改变, 内源全息项和内探测器全息项作为变量被记录在同一幅全息图中, 并在重建过程中相互干扰. 本文对基于中子三轴谱仪和四圆谱仪的三种不同转动方式进行了中子全息记录和重建模拟研究, 并讨论其修正方法. 结果表明, 各转动方式都可以通过适当的方法消除或减轻相关影响, 而其中基于三轴谱仪的纯样品转动方式可以使用两个探测器记录的方式, 避开入射中子束方向与样品-探测器方向不能在一条直线上的限制, 得到完整的全息图, 同时通过数据处理能基本消除相对转动造成的干扰, 达到理想的重建结果, 在条件允许的情况下应予优先采用.     

4He闪烁裂变中子探测器时间响应

研制了可用于脉冲辐射场中子探测的4He闪烁裂变中子探测器,并对其时间响应进行了理论和实验研究。采用经验公式和蒙特卡罗方法模拟计算了不同厚度裂变靶产生的裂变碎片和不同能量中子产生的反冲4He核在4He气中的飞行时间,并依据卷积原理推导出探测器的时间响应计算公式。计算结果表明,探测器的波形上升时间约为19.5 ns,半高宽约31.0 ns。用ING-103型稠密等离子体聚焦装置(DPF)脉冲中子发生器对探测器的时间响应进行了实验测量,实验结果与理论值基本一致。     

基于大功率LED的中子墙光刻度系统

光刻度系统是中子墙探测器系统的重要组成部分, 用于中子墙前端电子学的刻度和探测器工作性能变化的监测. 通过对基于发光二极管(LED)作为光源的中子墙光刻度系统方案开展了细致的测试研究, 确定了基于快脉冲驱动的大功率蓝光LED(3W)的中子墙光刻度系统方案, 对中子墙探测单元进行了初步刻度测试, 刻度结果能很好地满足光刻度要求, 表明对于快塑料闪烁体探测器该方案是一种较为理想的方案.     

中子复合靶室系统的研究

根据脉冲裂变中子测量对探测系统中子灵敏度的要求，改变了传统的中子靶室探测系统的设计模式，采取最优设计方案，设计了反冲法和裂变法结合的复合靶室装置，建立了两种测量靶室组合成为靶室主体长度仅为1．1m而且需要静态真空系统的中子复合靶室装置。测量靶室系统由“靶室主体、靶室支管、辐射体和PIN电流型探测器”组成，反冲法使用的辐射体是聚乙烯薄膜(CH2)，裂变法使用的辐射体是^235U辐射体。     

一个宽范围能响平坦的长中子计数器

由于对γ射线灵敏度低，而且可在很宽的范围内中子能量响应比较平坦，长计数管在中子产额的测量中得到了广泛的应用。为了提高探测效率，一般用BF3或^3He正比管外包围一定厚度的石蜡或聚乙烯慢化体来构成长计数管探测系统。建立的长计数器主要是针对中子管产生的DD（2．4MeV）或DT（14．1MeV）或两种能量混合的脉冲中子进行测量。为了达到探测系统设计要求，首先详细模拟了慢化体尺寸及结构对探测效率的影响，以便对探测器系统的加工制作提供依据。根据模拟结果建立了探测器，从实验上对探测器的性能进行了测量。     

基于BF3正比管的宽量程脉冲中子探测技术

介绍了一种基于BF3正比计数管的宽量程脉冲中子探测技术。该技术采用多通道、组合式的BF3管阵列中子探测器组,以适应产额变化范围较宽的脉冲中子测试场合,并同时兼顾测量下限。基于该技术研制了一套BF3阵列中子探测系统并应用于脉冲中子源的测试,实验结果表明,该系统的脉冲中子测量范围可达5个数量级(56~8106),测量下限低、输出信号清晰,证明了该技术的可行性和有效性。