NE213 闪烁体探测器中子探测效率模拟

应用FLUKA 软件包对NE213 液体闪烁体中子探测器的探测效率进行了蒙特卡罗模拟,通过Birks 公式将中子产生的次级粒子的能量沉积转化为相应的光输出。根据不同探测阈值对模拟得到的光输出进行积分处理,计算出给定能量下探测器的中子探测效率。将模拟得到的闪烁体光输出、中心探测效率和平均探测效率随中子入射到探测器前表面位置的变化与实验数据进行比较,结果显示,FLUKA 模拟结果与实验值符合得很好,这为中子探测器的设计提供了可靠保证。A NE213 liquid scintillation neutron detector was simulated by using the FLUKA code. The light output of the detector was obtained by transforming the secondary particles energy deposition using Birks formula. According to the measurement threshold, detection efficiencies can be calculated by integrating the light output. The light output, central efficiency and the average efficiency as a function of the front surface radius of the detector, were simulated and the results agreed well with experimental results.     

沟槽型硅微结构中子探测器的蒙特卡罗模拟研究

采用蒙特卡罗模拟方法研究了微结构参数、填充致密度等因素对沟槽型微结构半导体中子探测器（MSND）性能的影响规律,并开展了沟槽型MSND的优化设计研究。研究表明,随着沟槽间距的增加,MSND的探测效率呈下降趋势;当沟槽间距固定时,存在最优的沟槽宽度使得探测效率最大化;沟槽深度越大,探测效率越高。沟槽宽度和沟槽间距为15 m和5 m是一对优化的参数组合,可保证较高的探测效率和较平稳的系统甄别阈-探测效率曲线。当系统甄别阈取300 keV时,沟槽宽度、间距和深度分别为15,5 m和200 m时的MSND热中子本征探测效率可达37.77%,与平面探测器相比提高了9.2倍;对137Cs源662 keV伽马射线的中子-伽马射线甄别比可达4.1103,与平面探测器相比提高了23.7倍。本工作从理论上证明了MSND可解决传统平面型半导体中子探测器探测效率低的难题,同时可保持半导体探测器中子-伽马射线甄别容易的特点。     

沟槽型硅微结构中子探测器的蒙特卡罗模拟研究

采用蒙特卡罗模拟方法研究了微结构参数、填充致密度等因素对沟槽型微结构半导体中子探测器(MSND)性能的影响规律,并开展了沟槽型MSND的优化设计研究。研究表明,随着沟槽间距的增加,MSND的探测效率呈下降趋势;当沟槽间距固定时,存在最优的沟槽宽度使得探测效率最大化;沟槽深度越大,探测效率越高。沟槽宽度和沟槽间距为15μm和5μm是一对优化的参数组合,可保证较高的探测效率和较平稳的系统甄别阈-探测效率曲线。当系统甄别阈取300keV时,沟槽宽度、间距和深度分别为15,5μm和200μm时的MSND热中子本征探测效率可达37.77%,与平面探测器相比提高了9.2倍;对137 Cs源662keV伽马射线的中子-伽马射线甄别比可达4.1×103,与平面探测器相比提高了23.7倍。本工作从理论上证明了MSND可解决传统平面型半导体中子探测器探测效率低的难题,同时可保持半导体探测器中子-伽马射线甄别容易的特点。     

惯性约束中子测温的误差研究

综合分析了ＩＣＦ（惯性约束）中子测温系统的误差与其参数的关系，这些参数包括靶核温度，探测的中子数、靶到探测器的距离、探测器的响应函数以及闪烁体厚度等，考虑到中子与探测器的相互作用，探测器的响应与靶的烧蚀过程，在此基础上提出了新的统计误差计算方法，该方法对于改善中子测温的相对误差并应用于闪烁体的设计具有重要意义。     

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.     

4He闪烁裂变中子探测器的中子灵敏度

对4He闪烁裂变中子探测器的中子灵敏度进行了理论和实验研究。采用蒙特卡罗方法模拟了不同能量中子和不同厚度裂变靶产生的裂变碎片在4He中的能量沉积,计算结果表明:中子在4He气中的能量沉积曲线和裂变碎片的能量沉积曲线能够互补,从而使探测器对中子的能量响应变得更平坦;探测器的中子灵敏度为10-15 Ccm2量级。并对探测器的中子灵敏度进行了实验标定,实验结果与理论计算结果较为一致。     

用中子球测量重离子碰撞中单举中子我重性

本文介绍用中子球探测器测量重离子核反应中的单举中子多重性分布.给出在27、35、44和77MeV/u四个轰击能量下⁴⁰Ar+¹⁹⁷Au,⁴⁰Ar+²³²Th两个反应体系的实验结果.单举中子多重性分布反映了在反应过程中不同耗散程度的碰撞的相对贡献.     

4He闪烁裂变中子探测器的中子灵敏度

对4He闪烁裂变中子探测器的中子灵敏度进行了理论和实验研究。采用蒙特卡罗方法模拟了不同能量中子和不同厚度裂变靶产生的裂变碎片在4He中的能量沉积,计算结果表明：中子在4He气中的能量沉积曲线和裂变碎片的能量沉积曲线能够互补,从而使探测器对中子的能量响应变得更平坦;探测器的中子灵敏度为10-15 Ccm2量级。并对探测器的中子灵敏度进行了实验标定,实验结果与理论计算结果较为一致。     

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。     

可用于激光核聚变的闪烁中子探测器

在当前激光核聚变实验中,中子集中在短时间内出现、且产额低。为适应这种特点,要求探测器的效率高,分辨时间短。利用闪烁中子探测器探测激光核聚变所产生的中子,能测定中子产额,记录中子能量,而且探测效率高,分辨时间短。缺点是易受γ射线、X射线的干扰。     

组合闪烁探测系统的中子能量响应研究

组合闪烁探测系统由"Pb过滤片加塑料闪烁探测器"组成. 采用直流标定方法,实验研究了ST401、ST1422、ST1423组合探测系统对0.565MeV-14.16MeV能量范围的6个能点的中子灵敏度,得到了探测系统的中子灵敏度随Pb过滤片厚度的变化、随闪烁体厚度的变化和随中子能量的变化关系. 利用理论计算和实验测量结果相结合,获得了3种组合闪烁探测系统的中子灵敏度能量响应曲线.     

利用GEANT4和TALYS研究中子与铁作用的次级中子双微分截面

铁的次级中子双微分截面对核装置的设计、运行与维护具有重要作用。相关实验数据缺乏,且评价数据不完善,需要使用可靠的核理论模型进行计算。本工作利用GEANT4程序结合不同的中子评价数据计算了8.17, 11.5, 14.1和18 MeV等入射能量下中子轰击薄铁靶不同出射角度的次级中子双微分截面;同时利用TALYS程序和GEANT4程序结合BIC、BERT和INCLXX模型计算了25.7, 65, 100和150 MeV等入射能量下中子轰击薄铁靶不同出射角度的次级中子双微分截面,并与实验数据进行对比。研究表明,在20 MeV以下能区,ENDF/B-VIII.0库的计算结果与实验数据符合较好,BROND-3.1、CENDL-3.1、JENDL-4.0u和JEFF-3.3库的计算结果与实验数据存在差异。在20~150 MeV能区,GEANT4程序的BERT模型和TALYS程序的计算结果与实验数据符合较好,INCLXX模型和BIC模型的计算结果与实验数据存在分歧。整体来看,需要对铁的中子评价数据和核反应理论模型做进一步研究。     

以中子作外源的假想核弹头主动探测

通过对不同入射能量的中子在假想的核弹头中的输运计算,分析了弹头中的裂变材料芯部的核裂变、各层对中子的吸收和(n,xn)反应以及出壳中子随角度的变化,论证了以外中子源(不随时间变化的外源)对弹头作主动探测的可行性.通过对14 1MeV脉冲中子源和产生的缓发中子在模型中的输运计算,分析了用脉冲外中子源产生的缓发中子探测核弹头的可行性.     

用于中子测量的俘获探测器研究

为了在弱中子场和有限小空间内测量绝对裂变率, 制作了俘获探测器, 研究了俘获探测器的性能。 介绍了用于中子测量的俘获探测器和铅屏蔽室, 以及该探测器系统在特定条件下测量裂变反应率的结果, 并与裂变室测量结果进行了比较。 探讨了铅屏蔽室大小对测量结果的影响。 To detect the absolute neutron flux in a weak neutron field and restricted space, the fission fragment trapping detector was fabricated and the properties of the detector were studied. In this paper, the detector and shielding chamber used in neutron detection were described and the experimental measurements of the fission rate in specific condition were performed with the detection system and the result has been compared with that obtained by fission chamber. The influence of the shielding chamber on the measured results was analyzed.     

反应堆内中子注量率新型探测器的理论研究

利用核泵浦激光强度与入射中子注量率的相关性,探讨了反应堆活性区核泵浦激光中子探测器的理论可行性.从核泵浦激光机理出发,对该中子探测系统——核泵浦激光3He?Ar?Xe气体体系的能量沉积密度和激光的本征效率进行了深入的理论研究.提出了较完整的理论模型,讨论了该系统对中子注量率的响应函数及其检测灵敏度随工作时间的变化情况,论证了该中子探测系统的理论可行性.     

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。     

一种基于~4He气闪烁体的裂变中子探测器

研制了一种新中子探测器,它以²³⁵UO₂裂变靶作为转换靶,⁴He气体作为闪烁体.该探测器充分结合了²³⁵U和⁴He两种核素的特点,从而具有中子能量响应平坦、中子灵敏度较高、n/γ分辨本领高等优点,能很好地在混合脉冲裂变辐射场中测量中子.本文对探测器的原理和结构设计进行了介绍,计算了不同能量中子、γ射线在探测器中的能量沉积,并从理论和实验上对探测器的中子灵敏度、γ射线灵敏度、n/γ分辨本领和时间响应进行了研究.结果表明探测器的中子灵敏度约10^-15C·cm²,γ灵敏度约10^-17C·cm²,时间响应约33.1 ns.     

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