用于CSNS和PA束流损失监控(BLM)系统的电离室设计参数的优化

运用GEANT4蒙特卡洛模拟程序包,对用于中国散裂中子源(CSNS)和质子加速器(PA)束流损失监控系统(BLM)的γ电离室探头进行模拟研究,由模拟计算给出优化的电离室设计参数。工作气体选用1个大气压的氩气;内、外电极用无缝不锈钢管代替镍管,它们的分别为0.1和0.15 mm;屏蔽外壳亦选用1 mm厚度的不锈钢。按照以上参数制成的电离室模型用放射源测试,性能良好。     

一台用于IMP重离子治癌线上的电离室

介绍一种用于中国科学院近代物理研究所(IMP)重离子肿瘤治疗线上、于纵向场常压下工作的气体电离室,其灵敏面积为250 mm×250 mm,极间距离为10 mm,电离室工作气体为P10,在85kPa下流气式工作.用75 MeV/u 12C离子入射,测量了电离室的坪曲线.发现电离室工作坪区900-3000 V,12C的Bragg峰位于13.73 mm,峰的极大值半高宽(FWHM)为0.19 mm.     

CSNS束流损失监测系统前端模拟电路设计

中国散裂中子源(CSNS)束流损失监测系统利用气体电离室来探测束流损失,电离室输出信号需在前端模拟电路中进行信号处理。本工作自主设计开发了束流损失测量系统前端模拟电路,采用跨导放大的方式实现了低重复频率、低占空比、弱电离室信号的电流 电压（I-V）变换测量。同时,电路还实现了对较大束流损失的快速响应,保障加速器设备的安全运行。联机测试结果表明,该电路满足系统要求。     

用于n/γ混合场测量的涂硼电离室研制

研制了一种能同时测量混合场中γ和中子注量率的涂硼电离室,并实验测试了其性能。涂硼电离室由两个大小和结构一致的腔室组成：1个仅对γ灵敏,另1个对γ与中子均灵敏。用强度为2.7×10⁷ s^-1 的Am-Be源测得电离室的中子灵敏度达9.2×10^-16 A/(cm^-2•s^-1),在剂量率为5.24 μGy/h的¹³⁷Cs γ场中,电离室的γ灵敏度达7.36×10^-16 A/(MeV•cm^-2•s^-1)。涂硼电离室I-V曲线坪长为600 V,坪斜小于4%/100 V,在工作电压为-400 V时,其γ补偿修正系数<5%,可用于核设施周围的混合场监测。     

用于CSNS反角白光中子源的双屏栅电离室设计及性能研究

为测量中国散裂中子源（China Spallation Neutron Source, CSNS）反角白光中子源150 keV以下能区飞行时间法中子能谱,研制基于¹⁰B(n, α)⁷Li和⁶Li(n, t)α核反应的双屏栅电离室,采用薄窗和薄底衬的结构设计。通过Garfield++、SRIM和Simcenter Magnet Electric程序对屏栅电离室的工作气体、极间距和电场分布等工作参数进行模拟设计,并采用α源及CF₄、P10、90%Ar-10%CO₂三种气体对电离室进行性能参数测试。结果表明,选定电子漂移速度快、扩散系数小,以及阻止本领大的CF4作为CSNS/Back-n束上测试工作气体,阴极-栅极和栅极-阳极间距分别为20 mm和5 mm。屏栅电离室收集区74 mm范围内是电场均匀区,场强的相对偏差≤0.03%;性能测试结果表明,工作气体为CF₄时,电离室对²³⁹Pu/²⁴¹Am/²⁴⁴Cm混合α面源具有很好的能量分辨,最佳能量分辨率为2.4%@5.48 MeV。对比平板型电离室和硅微条探测器的测量结果,验证了本工作研制的屏栅型电离室的能量分辨优势。     

抽真空法测量自由空气电离室空气衰减修正因子

空气衰减对自由空气电离室是最大的修正项,对总的修正因子不确定度影响也大。本文采用钼靶X射线、真空管测试系统和圆柱型自由空气电离室测量电离电流,用EGSnrc(Electron Gamma Shower)程序模拟恒压管对X射线束额外损失的影响;用抽真空法对圆柱型自由空气电离室空气衰减修正因子的测量,修正了实际测量中圆柱型自由空气电离室限束光阑入射面到收集极这段距离的空气衰减,得到准确的电离电流测量值。结果表明:自由空气电离室的电离电流与恒压管的压强成正比,恒压管对于X射线束额外损失小于0.5%;在钼靶X射线基准的4个辐射质条件下测得的圆柱型自由空气电离室空气衰减修正因子与德国物理技术研究院(The Physikalisch-Technische Bundesanstalt,PTB)的测量结果比较,呈现相同的变化趋势,符合实验要求和国际标准。圆柱型自由空气电离室空气衰减修正因子的实验测量对于钼靶X射线空气比释动能的绝对测量具有科学参考价值。     

应用双电离定方法测定15MeV中子场内化学样品中的吸收剂量

本文研究了BPT型指形TE-TE和Me-Ar电离室的特性。在由T(d,n)~4He反应产生的混合场中,对电离室的各项修正因子进行了实验测定与计算。TE-TE电离室500 V的饱和修正因子为1.007;Mg-Ar电离室200V的饱和修正因子为1.017。在15MeV中子场中应用双电离室方法测定了葡萄糖和FBX溶液体系(硫酸亚铁—苯甲酸—二甲酚橙)中的吸收剂量。确定了样品中中子吸收剂量与γ射线吸收剂量的比值。并给出了在混合场中中子吸收剂量测量不确定度为±6.3％。     

低能重离子薄窗型气体电离室的设计

正为建立低能重核素加速器质谱测量技术,需研发薄窗型气体电离室。对于传统的气体电离室,一般采用Mylar膜,但其厚度需在1μm左右,但低能重核素在这种膜中会损失很大能量(SRIM模拟1.2 MeV的~(129)I穿不过1μm的Mylar膜,如图1所示),导致电离室无法测量低能重离子。为解决这个问题,30nm厚的Si_3N_4膜作为探测器的入射窗,SRIM模拟显示1.2 MeV的~(129)I在30nm厚的Si_3N_4窗中损失的能量为0.113 MeV,满足低能重核素测量要求。在此基础上,开展了低能重核素探测器的设计和建造,结构如图2所示,     

利用MCNP程序研究多层平板高气压电离室的能量响应

本研究利用MCNP程序对多层平板高气压电离室的能量响应进行模拟计算,获得了从几十ke V到10 Me V能量区间内的响应曲线,并与实验进行对比。结果表明:模拟计算值与实验刻度值吻合较好,且该电离室可以测量最高能量达10 Me V的光子辐射。     

中国散裂中子源加速器注入束流损失调节研究

注入系统是中国散裂中子源（CSNS）加速器的核心组成部分，对束流功率提升和稳定供束运行具有重要意义。注入束流损失是快循环同步加速器（RCS）能否在高功率下运行的决定因素之一。本文首先研究CSNS加速器注入束流损失的主要来源，包括注入参数不匹配、注入方式选择、剥离膜散射粒子损失、未被剥离的粒子损失等。其次，根据加速器的束流调节进程，对不同来源的束流损失进行调节和优化，降低注入束流损失，提高注入效率。最后，总结注入束流损失调节结果，初步测量得到注入效率约99%，并对进一步降低注入束流损失、提高注入效率提出改进方法和意见。