补偿中子法测井玻璃闪烁体对

研制成功煤(石油)井补偿中子法测井用的中子闪烁体对——ST1604、ST1605。其中子灵敏物质分别是Φ3、Φ4的多柱型~6Li玻璃闪烁体,对热中子的透射探测效率分别为50—60％和～100％,而对~(60)Coγ射线探测效率<0.3％。此产品也可作其他强γ场中的高灵敏中子探测器。     

单球中子谱仪n-γ混合辐射场中子甄别技术研究

正单球中子谱仪利用单慢化球、位置灵敏探测器的组合实现了多球谱仪的功能。采用~6Li、~7Li玻璃闪烁体实现了n-γ混合辐射场的中子甄别,探测器组件结构如图1所示。~6Li闪烁体对热中子和γ射线均有响应,而~7Li闪烁体对热中子无响应。通过前者与后者探测信号的扣除得到热中子信号,实现n-γ混合辐射场内中子甄别。在n-γ场中对单球中子谱仪使用的探测器组件开展了相应研究,探测器组件测试电路如图2所示,其中主放大器增益为10倍,ADC采集时间为300s,ROI设置为200～1 023道,并通过ADC     

ST-602型玻璃闪烁体热中子绝对效率测定

一、引言玻璃闪烁体是五十年代末、六十年代初发展起来的一类核辐射探测器。~6Li玻璃闪烁体是一种很理想的低能中子、特别是热中子探测器。中子探测器的性能通常以其对某一能量,或某几个能量的中子的效率来评价。各种类型的中子探测器,特别是慢中子探测器皆以探测效率作为主要核性能指标。本文将介绍ST-602型铈(Ce)激活~6Li玻璃闪烁体(下     

锂玻璃闪烁体在中子水分仪上的应用研究

热中子探测器常用的有四种类型:BF_3和~3He正比计数管,LiI(Eu)晶体及~6Li玻璃闪烁体。国外商品生产的中子水分仪中,普遍采用BF_3和~3He正比计数管。 经过比较分析,我们在中子水分仪中选用锂玻璃闪烁体作为探测器,并鉴于锂玻璃对γ射线也敏感,在此基础上还可进一步研制n-γ联用的水分密度计,更有利于工农业和水利地质等方面的应用     

n,γ透射法水分、密度联合测定

研究了~θLi(Ce)玻璃闪烁体用作中子、γ辐射探测器时的n,γ幅度鉴别性能。实验初步验证了用~6Li(Ce)玻璃闪烁体单探头热中子透射法测含水(氢)量,γ透射法测密度的联合测量的原理。     

用在keV能区的~6Li玻璃中子探测器

由于~6Li玻璃闪烁体有较高的探测效率和快的时间响应,所以被广泛地用用于keV能区中子飞行时间谱仪。~6Li(n,α)T反应截面在<150keV能区内随能量的改变而光滑地变化,并可被精确测量和编评,因此,用它测量中子通量可得到较高的精度。~6Li玻璃对γ射线也是灵敏的,但采用薄的~6Li玻璃材料则可以减小γ射线的能量吸收,还     

基于6LiF/ZnS(Ag)和闪烁光纤的宽能谱中子探测技术研究

为了解决传统中子探测器在狭窄空间、强电磁干扰、远距离传输等复杂环境下探测中子时存在的不足,本研究将6LiF/ZnS(Ag)混合材料和闪烁光纤相结合,设计了一种可用于宽能谱中子测量的新型闪烁体光纤中子探测器。基于蒙特卡罗粒子输运计算程序FLUKA对该新型光纤中子探测器的中子探测性能进行了模拟研究,完成了闪烁体光纤探头的优化设计。结果表明,当入射中子的能量在0.01~10 eV和0.5~10 MeV范围时,该新型中子探测器具有较高的中子探测效率,可用于热中子-快中子宽能谱范围中子的探测;通过对比脉冲幅度的差异,该新型中子探测器能够实现n-γ信号的甄别。      

探测快中子的新技术

本文概述了近年来探测快中子的新技术，它们分别是：抑制γ射线、热中子和带电粒子的符合谱仪；高分辨宽能量范围正比计数器的＾３Ｈｅ夹心谱仪；含氢的纤维闪烁体用于抑制γ射线、中子位置分布和中子能谱测量；及含锂的纤维玻璃闪烁体用于长中子计数器测平均中子能量；中子的直接探测；用于中高能和重离子核物理的多元件阵列快中子探测器和极化仪；用于核核查的中子源影像探测器；高入射氘核能量和高能中子的伴随粒子技术等７个方面     

~6LiI/~(nat)LiI闪烁体探测器效率的模拟计算及实验测量

碘化锂晶体闪烁体具有中子测量效率高、探测器尺寸小等优点,它是目前相当成熟和用途广泛的探测器,在中子测量及环境监测等各方面均有广泛应用,它由闪烁体、光导、光电倍增管、高压四部分组成。本工作利用Monte Carlo程序研究了6LiI/natLiI闪烁体探测器尺寸与探测效率的关系,并通过GEANT4及MCNP程序模拟计算了高富集度的6LiI晶体和天然LiI晶体及纯7LiI晶体的探测效率。从理论模拟结果可以看出10 mm厚度的两种探测器对热中子探测效率都很高,6LiI达到98%,而natLiI也能达到65%。利用反应堆热中子刻度了6LiI/natLiI闪烁体探测器的热中子探测效率,考虑了铅砖及高密度聚乙烯的散射,以及环境中子的贡献后,实际测量6LiI探测器探测效率在90%左右,natLiI探测器探测效率在70%左右。     

基于6Li+CdTe的新型中子探测器的优化设计研究

面对~3He气体资源严重短缺的国际形势,2018年基于~6Li+CdTe新型中子探测器方案被提了出来,其具备热中子探测效率高、γ灵敏度低及可与~3He气体中子探测器相比拟的特点,有很好的应用前景。本文分析~6Li+CdTe中子探测器的结构和工作原理,采用MCNP6软件对~6Li+CdTe中子探测器进行物理建模并且对其物理性能、结构参数、中子慢化体设计等进行模拟计算,并就该探测器在特殊核材料监测系统中的应用开展了探索研究。结果显示:CdTe吸收层的最佳厚度为10μm;当6层~6Li+CdTe的中子探测单元叠加时,~6Li转化层的最佳厚度为60μm,此时热中子探测效率超过50%;探测系统的尺寸达到4 m×32 cm时,可以满足特殊核物质监测的要求。整个模拟研究获得了探测器最佳工作参数以及辐射监测系统设计方案,对特殊核材料在线中子监测装置的实验研究具有指导意义。     

涂硼稻草管中子探测效率与γ射线甄别研究

涂硼稻草管是一种新型的3He替代探测器,能广泛满足中子散衍射、军控核查、无损检测等领域的大面积低能中子测量需求。本文系统研究了PTI-204型稻草管探测器甄别阈对中子和γ计数的影响,优选出最佳甄别阈值。并在此基础上,利用实验室放射源测量了γ射线甄别率和热中子探测效率。结果表明:PTI-204的γ射线的甄别率可达约10~(-8),热中子的探测效率约为20%,是一种极具潜力的3He替代探测器。     

Geant4模拟计算新型载6~Li塑料闪烁体的中子能量响应

载6Li的塑料闪烁体是为提高塑料闪烁探测器对低能中子的探测灵敏度,根据中子灵敏度补偿原理而研制的新型塑料闪烁体。采用geant4软件,模拟计算了新型载6Li的塑料闪烁体的中子能量响应,获得了几种不同6Li浓度及不同厚度的掺6Li塑料闪烁体的中子能量响应曲线,并与原有材料的实验结果进行了对比。计算结果表明,6Li核素的加入对闪烁体低能中子段的能量响应确有较好的改善作用,新型闪烁体具有很好的特性以实现探测器中子能量响应的坪特性。     

载6Li塑料闪烁探测器中子能量响应的实验研究

为提高塑料闪烁探测器对低能中子的探测灵敏度,根据中子灵敏度补偿原理研制了载^6Li塑料闪烁探测器。利用串列加速器中子源对几种新研制的载^6Li塑料闪烁探测器中子能量响应进行了实验标定,获得了几种掺不同^6Li浓度的塑料闪烁探测器的中子能量响应曲线。实验结果表明,载^6Li塑料闪烁探测器对低能中子确有较高的探测灵敏度。     

玻璃闪烁体

一、前言 玻璃闪烁体是五十年代初期开始研制的一类闪烁探测器。它与玻璃一样,就其物理属性而言不是晶体。三十多年来英、美、苏、意、日与德国等国都在努力研制这种闪烁体。到目前为止文献上提供的闪烁玻璃已有几十个品种。我国也已制成三种不同型号的玻璃闪烁体ST-601,ST-602和ST-603。玻璃闪烁体是重带电粒子、γ射线(电子)及中子的探测元件。它的平均原子序数较高,因而对带电粒子具有较高的阻止本领。又因为它含有硼、锂,因而可作为具有许多理想特性的中子探测器。例如光衰减时间短、温度性能好、慢中子探测效率高等特性已引起广大核物理实验者很大的兴趣。     

高压~4He气体闪烁体中子探测器的物理设计

高压4He气体闪烁体中子探测器是一种具有快响应、高n-γ甄别比和较高探测效率等特点的新型快中子探测器。本工作采用了蒙特卡罗方法研究了4He气体压强和几何尺寸对高压4He气体闪烁体中子探测器的性能影响规律,并开展了探测器结构的优化设计。研究结果表明,气压增大可线性增加中子本征探测效率;探测器长度增加会降低中子的探测效率;探测器管径增加会使中子探测效率提高。当气压取120 atm,长度和管径分别取200 mm和44 mm时,探测器对近裂变谱中子(平均能量1.05 Me V)的探测效率为4.28%,为后续探测器制备提供理论指导。     

252Cf裂变γ射线伴随飞行时间法刻度液体闪烁体中子探测效率

宏观检验实验是检验核数据正确性的重要实验方法之一。液体闪烁体中子探测器是中子核数据宏观检验实验中快中子能谱测量的主要探测器,其探测效率曲线的准确性关系到实验结果的精度。本文采用²⁵²Cf中子源的伴随γ射线和飞行时间法测得了液体闪烁体对2.0～10.0 MeV中子的相对探测效率曲线,同时利用飞行时间法和400 kV脉冲中子发生器的d-D反应中子源测得了2.9 MeV单能中子的绝对探测效率。将相对探测效率曲线归一到单能点的绝对效率,得到探测器在这一能区的绝对探测效率曲线。使用蒙特卡罗程序NEFF模拟相同参数的液体闪烁体探测器对10.0 MeV以下中子的探测效率曲线。最后将实验结果与模拟结果对比,结果表明实验得到的探测效率曲线合理、准确。     

CLYC探测器n/γ甄别方法比较

为了实现中子和γ射线的分辨探测,搭建了基于Cs2Li YCl6:Ce3+(CLYC)闪烁体探测器、数字示波器和后端上位机的数字化核脉冲采集及分析系统,在239Pu-Be中子源产生的n/γ混合场中进行实验验证。分别采用电荷比较法、脉冲梯度法、离散傅里叶变换法和向量投影法完成了CLYC探测器的n/γ数字化脉冲波形甄别。结果表明:几种方法均可较为理想地实现CLYC探测器的n/γ甄别,在实时监测复杂辐射场时可根据需求进行算法选取。     

碲锌镉探测器中子探测性能研究

研究了基于碲锌镉可以吸收其与中子的~(113)Cd(n,γ)反应产生的瞬发γ,采用~(241)Am-Be源进行中子探测实验,结果表明碲锌镉探测器对中子有较好的响应,能量分辨率较高;通过探测带电粒子间接探测中子,即在碲锌镉晶体表面涂硼,基于硼与中子反应产生的α和~7Li在碲锌镉中电离进行探测。采用MCNPX及Geant4两种软件模拟硼层厚度及CZT厚度对中子探测效率的影响,设置适当的甄别阈以降低γ射线的影响。模拟结果表明:当硼层厚度为2.7μm,碲锌镉厚度为1.6μm时可达到最大探测效率。对两种探测方法进行了对比研究,证明了碲锌镉应用于中子探测的可行性。     

放射性惰性气体实时测量装置的设计与模拟研究

核反应堆在运行过程中或核应急情况下会产生~(85)Kr、~(133)Xe、~(135)Xe和~(41)Ar等放射性惰性气体,准确测量不同惰性气体的放射性活度对了解反应堆的运行状况和核应急预警均有重要意义。根据各种核素衰变发射的β、γ射线,设计并优化了可用于放射性惰性气体活度实时测量的4π双叠层闪烁体探测器。探测器的内层塑料闪烁体用于测量β射线,外层碘化铯闪烁体(CsI)用于测量γ射线,并通过β-γ的符合测量实现不同放射性核素的分辨及活度测量。针对核电放出的4种主要放射性惰性气体,基于GEANT4(GEometry ANd Tracking 4)模拟库包,研究了塑料闪烁体、CsI厚度及气体采样腔尺寸对不同核素发射的β、γ探测效率的影响;并给出该4π型双叠层闪烁体探测器的优化几何尺寸和相应探测器性能,为后续探测器的制作与测试提供参考。     

BH3105E型中子剂量当量仪研制

研制成功BH3105E型中子剂量当量仪.仪器采用镉吸收棒法实现热中子至14 MeV区间等剂量当量测量;选用6Li玻璃闪烁体作为中子探测器;探头输出信号送至硬件电路进行处理.信号经主放大器、脉冲幅度甄别器、整形器由处理器进行计数采集.仪器系统软件设计实现了测量数据存储,采用串口协议与单片机进行通讯.