热中子分析探雷的中子源慢化装置设计与优化

与传统的地雷探测技术相比,热中子分析(Thermal Neutron Analysis,简称TNA) 探雷技术具有准确率高、虚警率低和对环境适应性强的特点,但探测速度较慢,制约了其广泛应用。为了提高地雷位置处的慢热中子通量,缩短探测时间,提出了一种基于252Cf 的中子源慢化装置设计构型,主要包含中子慢化层、中子反射层、本底 屏蔽层和侧向中子吸收层4 个部分。采用数值模拟的方法比较了4种常用中子慢化(反射) 材料的性能,优选高密度聚乙烯作为慢化材料,石墨作为反射材料。同时,为了满足辐射安全要求,对屏蔽材料的结构进行了优化计算。按照设计构型搭建了TNA 探雷实验平台。在104 n/s 中子源强下优化了慢化层和反射层的厚度,测试了装置慢化效能,在107 n/s 中子源强下评估了装置辐射安全性能。结果表明,采用该装置可使地雷位置处的慢热中子通量提升11 倍以上,并能有效保障辐射安全。Compared with the traditional landmine detection methods, Thermal Neutron Analysis (TNA) landmine detection has the advantages of high accuracy, low false alarm rate and strong adaptability to the environmental change.But the long detection time restrict the wide application of this technology. In order to shorten the detection time, one possible design of neutron moderation device based on 252Cf neutron source is proposed to enhance the moderated neutronflux in mine position. The device consists of four parts, the neutron moderator, the neutron reflector, the background shield and the useless neutron absorbing layer. Then, the performance of four widely used materials in neutronics was compared with MCNP5 code, and HDPE was chosen as the neutron moderator material, graphite as the neutron reflector material. The thickness of the useless neutron absorbing layer was optimized at the same time. Finally, an experimental platform of 252Cf neutron moderation device was assembled on the basis of simulation results, and a series of experiments were carried out to optimize the geometric dimensions and evaluate the dose equivalent with two different strengths neutron source, 104 and 107 n/s. The results indicate that this device can effectively enhance the thermal neutron flux at mine position by more than 11 times and ensure the radiation safety.     

大面积闪烁体探测器的中子探测效率刻度

介绍了一种利用同位素中子源(²⁴¹Am⁹Be)通过γn符合的中子飞行时间法对大面积探测器的中子探测效率进行刻度的方法,并用蒙特卡罗方法对该探测器的探测效率进行了模拟.实验与模拟结果基本一致.     

微通道板离子探测器

本文综述微通道板作为离子探测器的应用,特别是在时间习行质谱仪中的应用,介绍了国外学者在提高低能离子探测效率方面所作的工作,最后简要描述用微能道板探测各种离子方面的研究成果。     

锂玻璃探测器中子探测效率的刻度

为了精确测量keV能区的中子俘获截面,中国原子能科学研究院正在建造一台4π 全吸收型γ 探测装置---GTAF,锂玻璃探测器将会作为中子束流监视器测量中子能谱。利用5SDH-2 加速器刻度了锂玻璃探测器在两个入射中子单能点(250 和565 keV) 的探测效率,并使用EANT4 和MCNP 程序模拟计算了锂玻璃探测器的相对探测效率。通过归一化实验数据和模拟结果,得到了锂玻璃探测器在10keV~1 MeV 能区的中子探测效率曲线。对于把锂玻璃探测器测量得到的飞行时间谱转化为中子束流能谱,是一项非常重要的工作,同时为探测器效率刻度提供了新方法。In order to accurately measure the neutron capture cross section in the energy range of keVMeV, 4 πgamma-ray total absorption facility (GTAF) is being constructed at China Institute of Atomic Energy (CIAE). The lithium glass detector will be used as a neutron beam monitor for GTAF. The detection efficiency of the lithium glass detector at two incident neutron energy points (250, 565 keV) was calibrated in 5SDH-2 accelerator, and the relative detection efficiency was simulated by GEANT4 and MCNP code. By the normalization of the experimental data and simulation result, the neutron detection efficiency curve of the lithium glass detector between 10 keV and 1 MeV was obtained. This work will be important to convert the Time-of-flight spectrum that be measured by Li-glass detector to the energy spectrum of neutron beam, and provide the new method for calibration of detection efficiency.     

用于快中子探测的裂变电离室实验及模拟结果比较(英文)

本文报道了一种用于快中子测量的裂变电离室的实验及模拟结果对比,该电离室的裂变材料为238U,分别电镀在电离室的阳极和阴极。裂变电离室通常有三种工作模式:脉冲模式、均方电压模式和电流模式,从而在大动态范围内实现中子注量测量。我们利用252Cf中子源对工作在脉冲模式的裂变电离室效率进行了测量,同时为了评估均方电压模式和电流模式,测量了裂变电离室在不同气压下的脉冲幅度,并通过Geant4蒙特卡罗软件对裂变电离室的脉冲幅度进行了模拟。模拟可以解释实验结果,当工作气压是2.64×105 Pa时探测效率最高[（4.30±0.7）×10-7],且裂变碎片能谱清晰,表明裂变电离室可以工作在不同模式下。     

基于标准探测器的硅单光子雪崩探测器探测效率测量

针对硅单光子雪崩探测器探测效率高准确度测量的需要,建立了一套溯源至标准探测器的硅单光子探测器探测效率测量装置。首先通过大动态范围高精度衰减产生光子数已知的准单光子源来校准探测器的探测效率,其次对影响探测效率测量的后脉冲概率和死时间进行了分析与测量,最后系统分析了各测量不确定度的来源,实现了硅单光子雪崩探测器在632.8nm波长处探测效率测量不确定度达到0.6%(k=2)。该装置采用超连续谱光源与单色仪组合输出单色光源,结合标准探测器,可根据需要实现硅单光子雪崩探测器宽波段内的探测效率自动化测量。     

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。     

HPGe 探测器晶体尺寸及效率的研究

采用蒙特卡罗方法模拟计算光子的探测效率需对高纯锗( HPGe ) 探测器进行准确的建模。模拟计算研究了HPGe 晶体长度对探测效率的影响,并在空间不同的测量位置对放射源进行测量,将模拟计算与实验测量相结合,对探测器晶体的尺寸进行调整,获得了HPGe 探测器晶体的模拟计算的准确尺寸,并在122s1 332 keV 能量范围内对模拟结果进行了验证。结果表明,在此能量范围内HPGe 探测器的探测效率的模拟计算值与实验测量值的相对偏差大多数在5% 内,并建立点源探测效率与探测器轴向距离的关系。The accurate shape of HPGe detector is needed in order to calculate its detection efficiency with Monte Carlo methods. In our calculation, the influence of the HPGe crystal size on efficiency has been investigated; the final crystal sizes were determined by comparison with experiments and were validated by the experimental efficiency obtained at several source-to-detector positions. The results show that when the crystal dimensions determined are used to calculate the detection efficiency in the energy range 122s1 332 keV, the relative deviations between simulated and most experimental results were within 5%. In addition, the relationship between detection efficiency and axial distance to detector was established.     

基于虚拟点探测器的虚拟点源效率刻度技术

主要针对尺寸为ϕ75 mm×25 mm的²⁴¹Am标准体源HPGe探测器探测效率展开研究,通过LabSOCS软件模拟及蒙卡计算研究发现,使用同一种结构类型的探测器测量特定形状的体源,其虚拟点探测器位置与虚拟点源位置满足线性、二次函数、指数等关系。针对确定的探测器,通过点源在对称轴线上不同高度位置实验就可以标定出虚拟点探测器位置,再结合它们的线性函数进一步计算出虚拟点源位置,最后将点源放置于虚拟点位置刻度即可得到体源的探测效率。因此,该技术方法首次提出通过虚拟点探测器位置找到了虚拟点源的位置,是一种全新的刻度方法,已达到实际应用的程度,可以大面积推广应用该技术成果。     

辐射防护仪表刻度

概述了中子和γ辐射防护仪表刻度地标准、要求、方法和误差．还扼要介绍了近物所中子、γ辐射防护仪表的刻度工作.The Calibration purposes, method, criterion , error analyses and requirement of radiation detector are briefly described. The calibration procedure for neutron and γ radiation detector at institute of Modern Physics are also introduced.     

北京谱仪μ子计数器离线数据刻度研究

介绍了北京谱仪(BES)μ子计数器的结构,分析了μ子计数器z向位置分辨变坏的主要因素,通过研究μ子计数器离线数据刻度基本原理和刻度方法,采用新的刻度方法解决了μ子计数器z向位置分辨变坏的问题,使μ子计数器z向位置分辨提高了20%.     

VUV/EUV标准探测器装置和传输标准探测器的标定

对研制的安装在合肥国家同步辐射实验室(NSRL)计量光束线上的VUV/EUV标准探测器装置进行了传输标准探测器的首次标定工作.实验选取了3个能点17.625nm,6.8nm和92nm,在这3个能点处分别标定光电二极管,得到其相应的量子效率.结果表明在同一能点多次标定结果的重复一致性很好,相对标准偏差在1%—14%的水平;但是与美国国家标准计量局(NIST)标定过的光电二极管的量子效率比较,短波17.625nm的标定结果较好,而6.8nm和92nm波长的结果差距偏大.偏差主要来自光源稳定性和光谱纯净度的影响.     

热电型太赫兹探测器响应度校准技术

为保证太赫兹辐射强度测量的准确可靠,对热电型太赫兹探测器的响应度进行了校准。首先,基于替代法构建了太赫兹探测器响应度校准装置,该装置的合成标准不确定度为2.4%。然后,在1.63 THz频率点处,利用校准装置对12D-3S-VP型太赫兹探测器进行了校准,得到的响应度校准结果为197.6 mV/W,与厂家标称值一致。对自主研制的热电型太赫兹探测器进行了校准,得到的响应度和合成标准测量不确定度分别为362.2 mV/W和2.7%。最后,将校准结果的标准偏差值与合成标准不确定度进行了比较,发现标准偏差值在合理范围内,这进一步证明了校准方法、校准结果以及不确定度分析的合理性。     

天文观察用超软X射线探测器的标定

在北京同步辐射装置3W1B光束线上,对天文观测用超软X射线(0.2keV—3.5keV)正比计数管探测器进行了系统地标定.得到了正比计数管的死时间、计数率坪曲线、能量线性、能量分辨、窗材料透过比曲线;借助于已标定过的光电二极管探测器,测量了正比管探测器的能量响应效率,标定不确定度在10%—18%之间.另外,还对正比管系统在卫星上的六道记录和在实验室里的多道记录进行了对比,两种记录方式符合得很好.     

Calibration of the DANSS Detector with Cosmic Rays

The DANSS detector is a scintillation detector surrounded by passive and active shield. The energy calibration procedure of individual scintillation strips of the detector using cosmic muons is described.     

基于探测器模型的MPPC标定方法

探测器的光子数分辨能力是精确描述多光子态的突破口,近年来受到广泛的关注。光子数可分辨探测器有望被进一步应用于量子光学基础研究、量子成像、量子计算、量子通讯以及远距离激光测距等领域。基于空间复用原理的多像素光子计数器具有常温下稳定高效的光子数可分辨探测能力,加上尺寸和成本上的优势使得它成为光子数可分辨探测应用的首选。针对多像素光子计数器,我们通过建模给出了能描述探测器量子特性的标准矫正方法,系统地考虑了探测器量子效率、噪声、各像素点感光面的光子入射效率对量子特性的影响,给出了不同光子数态的正定算子估值测量和魏格纳函数。     

固体核径迹探测器的刻度

为了测量在神舟飞船返回舱内由空间重电离粒子引起的辐射剂量，采用了固体核径迹探测器CR-39来测量飞船飞行期间，返回舱内由重电离粒子引起的能量沉积. 本文介绍了CR-39探测器对能量沉积的响应的刻度.     

硅陷阱探测器绝对光谱响应率校准实验研究

以Ar^＋Kr^＋激光器、He—Ne激光器和半导体泵浦激光器作为光源,利用激光稳功率装置以及闭环机械制冷型低温辐射计,校准了硅陷阱探测器的绝对光谱响应率。在硅探测器的光谱响应范围400-1100nm内,选择476．1nm、488nm、514．7nm、521nm、568nm、632．8nm、647．1nm、1064nm共8条谱线进行了实验研究。实验数据表明,绝对光谱响应率的测量不确定度为可见光波段优于0．02％,1064nm波长点优于0．03％。