组合PIN探测器对γ、中子脉冲辐射补偿效果研究

提出了一种新的硅PIN探测器组合结构,使其适用于n、γ混合脉冲辐射场中脉冲中子的测量。分别利用三通道脉冲γ发生器和DPF脉冲中子发生器对组合PIN探测器的γ和中子辐射补偿效果进行了测量研究,实验结果表明组合PIN探测器的γ和中子辐射补偿效果均达97％以上。     

组合PIN脉冲中子探测器的能量响应

组合PIN脉冲中子探测器由一对PIN半导体和中子辐射体组成。理论计算了CH2和^235U分别作为中子辐射体的组合PIN脉冲中子探测器的灵敏度随中子能量的变化;用脉冲中子源实验测量了由CH2辐射体组成的探测器的14MeV中子灵敏度,实验结果与计算符合很好。     

反冲质子探测系统中子灵敏度的Monte Carlo算法

在强流脉冲中子测量工作中,常利用PIN探测器测量中子与聚乙烯中的H核发生弹性散射产生的反冲质子.本文利用Monte Carlo技术进行快速计算的反冲质子探测系统中子灵敏度表达式,给出了算法和计算流程.     

涂硼电离室组合快中子探测器研制及其响应函数

研制了涂硼电离室组合快中子探测器。用外径分别为55、80、130、220、285 mm的5个高密度聚乙烯圆柱体作为快中子的慢化体包裹40 mm×200 mm的涂硼电离室,组合成一种可测量从热中子到十几MeV快中子的圆柱型Bonner探测器。借助Geant4蒙特卡罗方法模拟计算,给出了这种结构Bonner探测器探测系统的响应函数。将圆柱型Bonner探测器放置在标准中子源辐射场中进行了实验测量。在实际辐射场中,高密度聚乙烯圆柱体外径为220 mm时,圆柱型Bonner探测器的灵敏度达8.702×10^-15 A•cm²•s。同时对实验测量值与理论模拟结果进行了比较分析。结果表明,模拟结果与实验值在数据读取误差范围内吻合。     

带有厚吸收片的PIN中子探头灵敏度的计算

提出了一个计算带有厚吸收的ＰＩＮ中子探头灵敏度的方法，即分层分块蒙特卡罗模拟联合模型，根据计算过程，用ＦＯＲＴＲＡＮ７７语言编写了计算程序ＬＰＭＣ，其计算方法本身的误差不大于１．８８％，ＬＰＭＣ计算结果与实验值在相对误差范围内符合，解决了仅用ＬＰ理论对带有厚吸收片的ＰＩＮ中子探头灵敏度计算结果与实验偏差过大的问题。     

~3He正比计数器探测效率模拟及灵敏度刻度

利用Monte Carlo程序研究了3He正比计数器慢化体厚度与探测效率的关系,单能中子及Hess谱中子模拟给出5 cm的聚乙烯慢化体优化厚度。利用天然中子本底对探测器装置进行测试,并对探测器灵敏度进行了刻度。     

CR-39对各向同性中子的能量响应研究

建立了由聚乙烯、铅和CR-39组成的叠层探测器探测各向同性中子能谱模型,计算了叠层探测器对各向同性中子的能量响应以及叠层探测器的能量分辨率。计算结果表明,叠层探测器的响应和能量分辨率与中子能量、聚乙烯以及铅衰减层厚度有关。聚乙烯厚度不变,响应峰值和能量分辨率随铅的厚度增加而变小：铅的厚度不变,响应峰值和能量分辨率随聚乙烯厚度增加而变大,且响应函数形状改变。     

CR-39测量中子能谱响应函数的计算

计算了在一定的化学和电化学蚀刻条件下,由聚乙稀、铅(金)和CR-39组成的叠层探测器的响应函数(1～20 MeV)。计算结果表明,叠层探测器的响应函数分布近似为高斯分布,由铅组成的探测器的响应函数的半高宽比由金组成的探测器的响应函数的半高宽窄,由前者组成的探测器测量中子能谱分辨率高于后者。     

基于3D Si PIN阵列热中子探测器的变增益宽动态前端读出电子学设计

基于Si CMOS技术的前端读出ASIC主要是根据3D Si PIN阵列热中子探测器的输出信号特性设计的。所设计的读出ASIC的主要电路模块包括电荷灵敏放大器（CSA）、模拟开关设计、具有三级电荷灵敏自动转换的自动增益控制模块（AGC）、相关双采样（CDS）和基准电流源电路。仿真结果表明,前端电路的输入动态范围为10 fC~80 pC。根据热中子探测器输出信号特性设计的ASIC的3个增益系数分别为19 V/pC、039 V/pC和94 mV/pC。所设计的ASIC的积分非线性小于 1%。单通道静态功耗约为 536 mW。零输入探测器电容时的等效噪声电荷为2416e-。计数率可达1 MHz 。     

测量反应堆快中子注量率的电流型宽禁带半导体探测器设计

为解决强流混合场快中子注量率实时测量的难题,本文基于反冲质子法,以耐辐照性能强、噪声低的半绝缘型（SI）GaN半导体材料为基础,采用带石墨平衡体及聚乙烯转换靶的并联结构,设计补偿式电流型探测器的方案,有效地降低了γ射线灵敏度。利用该探测器测量了西安脉冲堆1#径向孔道内混合场的快中子注量率,其结果与已有测量结果符合较好,验证了该方案的可行性。     

非等权测量回归预测探测器灵敏度置信区间的探讨

介绍了非等权测量条件下PIN探测器灵敏度的回归模型,探讨了预测值置信区间的计算方法。详细论述了多元线性回归分析PIN探测器能响曲线的方法,根据PIN探测器灵敏度的测量结果及其不确定度,在综合考虑拟合曲线和不同能点测量不确定度的具体情况下,计算了3～20keV范围X射线灵敏度预测及其置信区间,为最终X射线测量结果的数据质量提供了分析依据。     

某核电厂在线式硼表测量准确度超标原因分析及改造研究

为查明AREVA NP GmbH供货的在线式硼表（BCMS）测量准确度超标原因,研究提高BCMS测量准确度的方案。根据BCMS工作原理,从中子测量和总硼浓度计算环节对影响BCMS测量准确度的因素进行了分析,并统计分析了BCMS的测量数据;选择测量准确度高于BCMS的离线式硼表（OFBM）为对标对象,在同等统计误差分析条件下对二者的测量准确度进行了对比;以中国核动力研究设计院研制的在线式硼表（ONBM）为参考,量化分析了被测管道尺寸对BCMS中子计数率的影响。结果表明:BCMS在制造厂测试和在核电厂运行期间均存在测量准确度超标问题;BCMS测量准确度超标是由其中子测量装置在固定计数时长内测得的累积中子计数率过低所致;BCMS中子源与中子探测器之间有聚乙烯损耗中子的缺陷。提出了通过切削聚乙烯屏蔽层,同时更换高热中子灵敏度探测器提高BCMS测量准确度的改造方案。      

CR-39测量中子能谱响应函数的计算

在一定的化学和电化学蚀刻条件下，计算了由聚乙烯、铅（金）和CR－39组成的叠层探测器的响应函数（1－20MeV）。计算结果表明，叠层探测器的响应函数分布近似为高斯分布，由铅组成的探测器的响应函数的半高宽比由金组成的探测器的响应函数的半高宽窄，由前者组成的探讨器测量中子能谱分辨率高于后者。     

Neutron and Gamma Sensitivities of Dynamic Detectors

The neutron and gamma sensitivities of nine detectors were studied in experiments performed at the Sandia Pulsed Reactor (SPR). Of the detectors tested, six are predominantly gamma detectors at the SPR and three produce a significant fraction of their total current due to the neutron flux during a normal SPR burst. None of the detectors studied were found to be predominantly sensitive to the neutron flux during a normal SPR burst. Tests performed at pure gamma sources on a P-Intrinsic-N (PIN) diode detector are also described. The neutron induced current in the silicon detectors is treated theoretically.     

新型涂硼正比计数器研制及其实验测试和模拟计算

本文将10 B粉与1,2-二氯乙烷溶剂、芳华树脂粘结剂混合研制了中子灵敏层10 B膜,以此制作一新型涂硼正比计数器。为增加探测效率,除管内壁涂硼外,在管内增置了14片双面涂硼环氧薄片,并用241 Am-Be源测试了其性能。活度为3.7×109 Bq的241 Am-Be源实验表明:此新型涂硼正比计数器坪长约150V,坪斜为8.2%/100V(750~900V);工作电压为800V时测得新型涂硼正比计数器的计数率为50s-1,灵敏度为0.71cm2。与管内壁仅涂硼的正比计数器相比,新型涂硼正比计数器中子灵敏面积增加到3.15倍后,探测器坪长从80 V增至150 V,坪斜从12.4%/100 V改进到7.58%/100V,灵敏度提高到2.63倍。同时,以基于蒙特卡罗方法的Geant4平台,模拟计算单能中子及241 Am-Be源中子照射包裹高密度聚乙烯慢化材料的新型涂硼正比计数器的响应和探测效率。241 AmBe源模拟结果和实验结果吻合较好。实验测试及模拟结果表明,涂硼技术与增加灵敏面积相结合的正比计数器的设计较成功。     

铑自给能中子探测器的灵敏度

本文给出了铑自给能探测器的热中子灵敏度和中子灵敏度的理论计算公式、燃耗修正公式以及不同中子温度下的换算公式。运用这些公式对ZTRh 123型铑自给能探测器的热中子灵敏度和中子灵敏度进行了理论计算,并在反应堆中对其进行了实验验证。其结果表明,理论计算值和实验标定值是相吻合的。其偏差:热中子灵敏度为8.5％,中子灵敏度为3.9％。     

Investigations on landmine detection by BF3 detector

Experiments were carried out to investigate the possible use of neutron backscattering for the detection of polyethylene (PE) sample buried in the soil. In detection of landmine by neutrons, the neutron detector and its shield play an important role. In this paper, the effects of graphite, heavy water, polyethylene and boric acid moderators on the flux of back scattered neutrons were investigated. We have also experimentally verified the effect of BF3 detector shield and obtained good agreement with theory.     

蒙特卡罗方法在中子活化在线分析系统设计中的应用

选取重水、石墨、聚乙烯等6种慢化材料，利用MCNP程序对不同的慢化材料进行模拟计算分析。计算结果表明，中子活化在线分析系统的最优化慢化材料为聚乙烯。实验测定了以聚乙烯为慢化材料的中子活化分析系统的热中子注量率随源到引出孔之间的距离以及探测器处于不同位置时的分布关系，为下一步进行中子活化在线分析研究提供了依据。     

电流型银激活探测器标定技术

为测量DPF脉冲中子产额,设计了电流型银激活探测器。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。定义了该探测器测量DPF快脉冲中子产额时的探测灵敏度。采用高压倍加器稳态中子源对电流型银激活探测器的探测灵敏度进行了标定。稳态中子源的绝对中子产额由伴随粒子法给出。通过计算机自动记录探测器在饱和照射后其输出电流随时间的变化曲线,通过分析变化曲线求解特征参数,进而得到电流型银激活探测器在距离14 MeV脉冲中子源1 m处时的探测灵敏度为1.843´10⁹ nA^－1。在包含因子k为2时,探测灵敏度的扩展不确定度小于17.5 %。     

β衰变自给能中子探测器灵敏度影响因素研究

研究推导出了发射体采用圆柱体拉丝工艺的β衰变自给能中子探测器灵敏度计算公式和β电子在绝缘层内的逃逸因子(K_g)计算公式。计算绘制了绝缘层与K_g的关系曲线。研究发现文献[1]提供的K因子图存在偏差,不适合直接应用于探测器研发。计算给出了相同机械尺寸的钒和铑探测器在恒定中子场内灵敏度随累积中子照射时间变化趋势曲线,参考堆芯中子通量分布仿真结果提出灵敏度修正需考虑堆芯轴向中子通量分布影响的观点。