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     

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     

提高辐射场特定区域n／γ值初步实验研究

为满足用户抗辐射加固实验研究的需要，在中国第二号快中子脉冲反应堆上开展了提高特定区域内n/γ值初步实验研究。其中，n是待测辐射场中子注量，γ是相应辐射场的吸收剂量。     

30MeV电子直线加速器脉冲中子注量率及剂量当量率的测定

电子直线加速器的辐射场特点, 要求探测器在窄脉冲辐射场中有正确的剂量响应, 较高的n、γ分辨能力和抗电磁干扰能力. 本文中采用In活化探测器测量脉冲中子, 它能满足上述三点要求, 是一种可靠的方法. 此外, 该探测器结构简单, 造价低廉, 便于大量使用. 我们用它测定了30MeV电子直线加速器屏蔽墙内外中子注量率及剂量当量率的分布. 同时与TLD测量结果进行了比较. 最后, 讨论了轫致辐射的高能光子对In发生的光核反应生成的活性对探测器的n、γ分辨能力的影响.     

加速器混合辐射剂量场的测量

高能粒子加速器周围的辐射场是粒子成分复杂的混合场. 并且具有脉冲性. 我们用三探头混合场剂量测定仪, 初步测量了100MeV质子直线加速器调机过程中直线厅的辐射场分布, 给出了中子与γ成分的吸收剂量, 剂量当量率及混合场的平均品质因子, 对测量结果及不确定度作了分析和讨论.     

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.     

组合闪烁探测系统的中子能量响应测量

在n、γ混合脉冲辐射场的裂变中子测量中，为了抑制γ内本底，提高探测系统的信噪比，采用加Pb过滤片的方法，建立了两套组合闪烁探测系统，即：“Pb过滤片加塑料闪烁体加光电倍增管”系统(简称组合PMT系统)、“Pb过滤片加塑料闪烁体加光电管”系统(简称组合PD系统)。通过理论计算和多能点实验标定，获得了在厚度为3cm的Pb过滤片条件下，不同厚度的ST．40l、ST-1422或ST-1423闪烁体的组成的“组合PMT系统和组合PD系统”的中子灵敏度能量响应。     

快中子堆n，γ混合场中γ光子注量的测量研究

用热释光探测器对快堆堆外n,γ混合场进行了区分测量，结果表明：该方法可有效的检测出n,γ混合场的γ成分；为了更较精确地测量快堆n，γ混合场γ光子注量，提出了采用新配方的热释光探测器LiFTLD(6LiF,７LiF各占50%)与6LiFTLD成对使用的方法.考虑到LiFTLD对中子吸收剂量的响应存在LET效应，对LiF(Mg,Cu,P)TLD进行了中子响应的LET效应因子RLET的实验测定(RLET≈005)，在此基础上，对６LiF 7LiFTLD的成对使用测量快中子堆的n,γ混合场中光子注量的方法进行了实验研究.实验结果表明，混合场中的中子在7LiF(Mg,Cu,P)中产生的热释光量(TL)占n,γ产生的总TL的81%—171%.实验结果表明该方法是行之有效的.为钝化中子谱的不确定性所致的影响，进一步提高γ光子注量测量结果的精度，提出了采用新配方的LiFTLD(6LiF,7LiF各占50%)与6LiFTLD成对使用测量快堆n,γ混合场γ光子注量的方法.     

近距离n, γ混合脉冲辐射场中γ辐射探测技术

n, γ混合脉冲辐射场中, 在近距离、辐射强度低且中子辐射峰值比被测γ辐射峰值强度高的情况下, 传统γ辐射探测技术实施起来面临困难. 对PbWO4和CeF3等近年国内新研制的无机闪烁体进行了系列研究, 使用CeF3分别配光电倍增管和光电管,组合出了对γ辐射灵敏度高, 对中子相对不灵敏, 同时脉冲响应也快的光电探测系统, 应用以此为基础的探测技术在近距离n, γ混合脉冲辐射场中, 可将脉冲γ辐射探测信噪比提高一个量级以上. It is difficult to detect low intensity γ radiation by using traditional γ radiation detection technique in a close distance n, γ commix pulse radiation field with very high intensity neutron radiation. PbWO4 and CeF3 which are newly developed inorganic scintillator in our country have been studied. Photoelectricity detector systemes which have high γ sensitivity and relative insensitive to neutron and fast time response were assembled by using CeF3 and photomultiplier tube. The ratio of signal to noise for γ ray detection can be up to more than 10 times in close distance n, γ commix pulse radiation field by using this detector system.     

一种测量次级中子能谱的新方法

采用双飞行时间法创建了一台非常规快中子飞行时间谱仪，排除了用D（d,n)^3He中子源测量8－13MeV能区次级中子双微分截面时源中破裂中子群对次级中子能谱测量的干扰，结合常规快中子飞行时间谱仪的测量，实现了用D（d,n)^3He中子源开展8－13MeV中子能区次级中子双微分截面的测量。     

用叠层式探测器测量快中子堆γ谱实验

在快中子堆堆外场点的光子注量或照射量的实验测量研究过程中，热释光探测器被用于该辐射场混合场的区分测量，获得了辐射场γ射线在热释光探测器中产生的吸收剂量；但要获得辐射场的光子注量，就必须知道辐射场的丫谱数据。为此，叠层式探测器被用于快堆的γ谱的测量工作。     

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。     

无损检测用15MeV电子直线加速器主束内光中子剂量的测量与MC模拟计算

通过实验和模拟计算研究了无损检测用15MeV电子直线加速器X射线主束内的中子剂量. 加速器采用了铜复合靶和钨加含硼聚乙烯的屏蔽结构, 能够有效地减少光中子的产生, 中子产额在1/1000n/γ以下. 但由于主束内光子剂量很大, 中子的绝对强度也不容忽视. 针对加速器周围强X射线脉冲辐射场的特点, 采用了被 动型的中子剂量测量方法, 加速器正常工作情况下, 使用CR-39片和双电离室测量了等中心处中子对X射线的剂量当量比率, 分别为0.19mSv/Gy X-ray和0.060mSv/Gy X-ray. 利用MCNP5模拟计算了实验相应点的中子对X射线的剂量当量比率, 为0.092mSv/Gy X-ray, 与实验测量结果在数量级上一致. 加速器主射束上D_n/D_γ<1/1000,小于辐射防护标准对中子泄漏剂量的规定值, 从而验证了屏蔽结构的安全性.     

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。     

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。     

一种测量次级中子能谱的新方法

采用双飞行时间法创建了一台非常规快中子飞行时间谱仪,排除了用D(d,n)3He中子源测量8-13MeV能区次级中子双微分截面时源中破裂中子群对次级中子能谱测量的干扰.结合常规快中子飞行时间谱仪的测量,实现了用D(d,n)3He中子源开展8-13MeV中子能区次级中子双微分截面的测量.     

电荷比较法测量液体闪烁体n,γ分辨性能

描述了一种采用CAMAC一微机系统采集数据,电荷比较法测量液体闪烁体的中子、γ射线分辨性能的新方法,同时测量了液体闪烁体NE213或BC519样品在²⁴¹Am–Be或²⁵²C_f中子源照射下的脉冲总电荷及多路不同时间段的部分电荷,对数据的离线分析给出闪烁体n,γ分辨与延迟时间及能量分布的关系,并可利用n,γ鉴别方法测量中子或γ射线的能量分布及闪烁体快或慢脉冲形状.     

用于脉冲γ强度测量的φ60,1000μm PIN探测器

采用电阻率为10000—20000 Ω·cm的高阻单晶硅材料，研制成功灵敏区尺寸为φ60 mm，耗尽层厚度～1000　μm的大面积厚PIN半导体探测器.设计了该类探测器厚度测量专用的反冲质子测量系统，对探测器的时间响应、γ灵敏度、漏电流、γ/n分辨等物理参数进行了测量和分析，结果表明，这类探测器可满足低强度裂变n/γ混合场中脉冲γ强度测量的需要. 关键词： 大面积 电流型 半导体探测器     

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.     

用于脉冲γ强度测量的Ф60,1000μmPIN探测器

采用电阻率为10000—20000Ω.cm的高阻单晶硅材料,研制成功灵敏区尺寸为60mm,耗尽层厚度~1000μm的大面积厚PIN半导体探测器.设计了该类探测器厚度测量专用的反冲质子测量系统,对探测器的时间响应、γ灵敏度、漏电流、γ/n分辨等物理参数进行了测量和分析,结果表明,这类探测器可满足低强度裂变n/γ混合场中脉冲γ强度测量的需要.