中子管用潘宁离子源氢负离子产生机理及实验研究

为了克服目前潘宁(PIG)离子源中子管引出正离子所带来的诸多不利因素,使用PIG型氢负离子源作为中子管的离子源,研究了氢负离子产生的机理,以期在中子管中获得应用。给出了PIG离子源结构,根据氢负离子产生的方式和条件,结合CST软件仿真实验,确定在对阴极和引出孔附近区域存在氢负离子,而且是氢负离子密度比较大的区域。实验中,通过负离子源产生系统证实了氢负离子的存在及分布规律,中子监测仪测量自成靶50mm负离子源陶瓷中子管,中子产额较传统正离子中子管高出一个数量级以上。     

微波离子源磁路设计

根据强流中子管的特殊要求和微波离子源微波吸收及传输原理得出对磁场模式的要求， 给出几种磁场模式的设计结果及实验数据， 并作出相应讨论．     

第一代伴随粒子靶管的研制

研究伴随粒子成像技术(API),就必须研制带有伴随粒子探测器的伴随粒子靶管,因而对D-T反应及其产物中子与α粒子的关系、伴随α粒子探测器及其输出电路等关键技术进行了研究。综合考虑不同类型的D-T中子发生器,制作了一个相对可靠、安全的D-T中子发生器。通过实验测试了多阳极光电倍增管(PSPMT)及其两种输出电路的性能,证明了SCDC输出电路路具有比DPC输出电更小的畸变和更高的位置分辨。实验验证了第一代带伴随粒子探测器的伴随粒子靶管的设计方案的可行性,测得伴随α粒子与中子在时间和位置上的关联,中子角度不确定度为7°,与理论相符。     

桌上聚变装置

美国物理学家在一个简单的桌面装置中在室温条件下产生了核聚变．加州大学洛杉机分校（UCLA）的Brian Naranjio，Jim Gimzewski和seth Putteman使两个氘核碰撞，产生了α粒子、中子和能量（Nature,434：1115）．这种装置有可能用于便携式中子发生器或微型太空船的推进系统。但不能作为能源使用，因为这种装置所消耗的能量大于产生的能量．     

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。     

大功率长脉冲离子源引出系统的热应力计算与分析

1引言 大功率长脉冲离子源技术研究是当今托卡马克装置上中性束注入器技术研究领域的前沿课题之一。离子源技术向大功率、长脉冲和高可靠性方向发展的趋势对大面积多孔（或多缝）引出系统的设计提出了更高的要求。当大功率离子源长脉冲运行时，引出系统较长时间一作在接近击穿的高场强区，在离子被引出和加速的过程中，由于粒子间的相互作用。     

基于YAG∶Ce~(3+)荧光材料的中子管靶点表征方法

为实现伴随粒子中子管研究中的小靶点表征,设计了一种基于YAG∶Ce材料的模块化荧光靶体,给出了一种靶点实时监视与测量的方法。利用该方法实现了伴随粒子中子管最小4 mm直径靶点的实验工作。研究中在可更换的荧光靶面上经过激光雕刻阵列化后,能够分辨毫米级甚至亚毫米级的靶点大小。经过长时间高能离子束轰击后的YAG∶Ce材料靶面能够持续发光,未见性能下降,证明YAG∶Ce材料具有良好的耐辐照性能。     

模拟炸药装置内中子能量与时间变化

在NS-200加速器的脉冲D-T中子源条件下，研究中子源位于装置外时、装置内不同空间位置的能量随时间的变化关系。脉冲运行频率是6MHz，周期为166．6ns。源中子脉冲的宽度为5～6ns。新设计的靶室既有伴随α粒子监测，又能引出与中子脉冲周期相同的零信号。零信号是用感应的方法产生的，FAST MPA-3多参数数据获取系统用于测量时间一能量二维谱。(n，γ)分辨是采用脉冲形状甄别法实现的。Na-22单能γ射线源作为探测器的能量刻度用源。     

桌面型常温核聚变装置研制成功

美国物理学家开发了一种能在室温下运行的简单的桌面型核聚变装置．加州大学洛杉矶分校(UCLA)的BrianNaranjo、JimGimzewski和SethPutterman合作开发的这个装置是令氘核彼此撞击而产生a粒子、中子和能量．(来源：Nature434 1115)这种装置可以用作便携型中子发生器或是微型太空船的推进器，但是它不能作为一种能源，因为它在运行过程中吸收的热量要大于产生的热量．     

用于强流中子发生器的低能束流传输线的设计模拟

兰州大学设计研发的ZF-400强流中子发生器设计D-T中子产额6×1012 n/s,主要由ECR离子源、低能束流传输线（LEBT）、加速管、旋转靶等部分组成。LEBT负责将从离子源引出的束流进行分析聚焦并注入到加速管中。LEBT对束流的聚焦及分析的好坏程度决定了加速管中束流的损失程度、中子的产额以及靶的寿命。本工作就该强流中子发生器所需的低能传输线进行了设计。使用螺线管、分析磁铁和四极透镜组合的方案。利用TRACK软件对此方案进行模拟,得到符合要求的束流线及元件的参数。用TraceWin进行了验证模拟,验证结果符合要求。另外,通过软件模拟确定了杂质离子损失的位置,据此设计了束流管道冷却方案。通过模拟发现,这种透镜的组合方式可以让整个LEBT以较低的功率获得低损失、高纯度的打靶束流。The ZF-400 Intense Neutron Generator, which is designed by Lanzhou University with an expected neutron yield of 6×1012 n/s, is consist of ECR ion source, low energy beam transport (LEBT) line, accelerating tube and rotating target. The beam extracted from ECR source is analyzed and focused through LEBT, then, the beam is introduced into the accelerating tube. The focus and analysis ability of LEBT is very important for the beam loss, neutron yield and target's life. A LEBT line for intense neutron generator is designed in this paper, the project consisted of a solenoid, a bend magnet and three quadrupole lens. The qualified LEBT and its parameters have been got through the simulation with TRACK code. Then TraceWin program was employed to check this simulation and the result satisfied our requirement. Besides, the loss position of impurity ions was known through the simulation, and a project of beam line's cooling system was designed according to this result. Through the simulation, we find the optimal lens combination plan which can obtain lower beam loss and higher beam purity at low running power of LEBT.     

改进型Andersson-Braun中子雷姆仪对0.025eV-45.4MeV中子的能量响应

描述了一种适用于高能粒子加速器周围杂散辐射场测量的改进型Ａｎｄｅｒｓｓｏｎ－Ｂｒａｕｎ中子雷姆仪的原理与结构。利用国内外多种类型的中子源装置，进行了中子能量从０．０２５ｅＶ－４５．４ＭｅＶ的注量率能量响应实验，实验表明，这种改进型Ａｎｄｅｒｓｓｏｎ－Ｂｒａｕｎ中子雷姆仪，对能量大于２０ＭｅＶ中子的响应，比普通Ａｎｄｅｒｓｓｏｎ－Ｂｒａｕｎ中子雷姆仪有明显的改善。     

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。     

高效率BF3正比探测器阵列探测中子技术

针对中子产额范围宽、下限低，研制4个具有高中子探测效率的正比探测器，由置于慢化体内的BF3正比计数管阵列和电压前置放大器组成。每个探测器内共包括12支BF3正比计数管，并根据不同的数目分为两组。在图l所示的实验中，利用这种多管的正比探测器，可以对产额变化范围宽、下限低的不同脉冲中子源产额进行测量。     

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。     

光电倍增管中子直照灵敏度响应

 光电倍增管的中子直照响应对脉冲中子探测器的设计和实际应用具有重要影响。分析了中子束直接照射光电倍增管产生直照响应的过程和机理。中子与光电倍增管入射窗硼硅玻璃中的硼和硅发生(n,α)和(n,p)反应,导致窗玻璃产生荧光,从而使光阴极发射光电子。在5SDH-2小串列加速器上,选用9815B和9850B两种光电倍增管进行实验,得到了光电倍增管的中子直照灵敏度能谱响应曲线。结果表明：中子能量由低到高变化时,光电倍增管的中子直照灵敏度也随之增大;两种光电倍增管的中子直照灵敏度比值为1.9×10²~2.74×10²,该值与其相应的增益比量级一致。     

紧凑针孔中性粒子分析器标定系统的设计和研制

介绍了紧凑针孔中性粒子分析器(CP-NPA)标定系统,包括一套高能量、小流强的中性粒子束线源和一个配套旋转平台.束线源由高频离子源、电单透镜、速度选择器、加速管、电四极透镜和中性化室组成.高频离子源已经完成研制,并顺利建立起等离子体.单透镜已经完成仿真、制造和测试.实验中引出电压为1.0kV时,调整单透镜聚焦电压最高可...     

PGNAA系统中D-T中子管的慢化装置优化设计

为了提高PGNAA系统中D-T中子管的中子慢化效率,获得更高的热中子产额,借助蒙特卡罗模拟,确定了以铅为中子反射层、5个聚乙烯层和铅层相互交替作为中子慢化层、碳化硼含量为3%的含硼聚乙烯作为中子吸收层以及铅作为γ屏蔽层的中子慢化装置模型。针对中子产额为3×107 n/s 的D-T中子管,该慢化装置输出面低于5 eV中子通量可达5.28×106 n/s,占总中子通量的30.8%,有效提高了中子慢化效率。经过验证模拟结果能够满足实验要求。To improve the moderating efficiency of D-T Neutron Generator in PGNAA system, and get higher thermal neutron yield, the Monte Carlo code MCNP was used to optimize the moderation setup. The lead was selected as neutron reflector and gamma absorber, 5 polyethylene layers and 4 lead layers constituted the neutron moderator and 3% boron-doping polyethylene was selected as neutron absorber. For the yield of 3107 n/s D-T Neutron Generator, this moderation setup can provide a yield of lower than 5 eV of 5.28106 n/s, accounting for 30.8% of total neutron yield, dramatically improves the moderating efficiency. It is proved that the simulation results can satisfy the requirement of PGNAA system by preliminary experimental verification.     

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。     

高能中子消失法的检验

以前在贫化铀／聚乙烯／铁组合球装置上进行的高能中子消失法的检验，存在的问题在于贫化铀内腔太小，距离的微小误差就会对实验结果产生很大影响，实验重复性差。因此用同样是中子增殖材料的铍代替贫化铀作补充实验。这样，一则可以减小因为距离的偏差对实验的影响；二则可能对^197Au(n，γ)、^198Au反应的影响再做研究。用铍／聚乙烯／铁组合球装置，在ns-200加速器上照射，用HPGe探测器测量．Au，Al，Nb高阈能指示剂的活化γ射线，确定它们在装置中的反应燃耗，以此检验高能中子消失法。     

14MeV中子场注量测量技术

为直接或间接地满足用于模拟试验的中子注量（率）物理诊断测试系统的性能研究、检定（校准、刻度、标定）和测试要求。建立起测量14MeV中子注量（率）的伴随粒子法计量装置，通过比对等量值传递方法溯源到国家、部门或行业有关计量基准和计量标准，并建立量值传递技术。