ICF中子飞行时间测量电路设计与实现

在惯性约束聚变(Inertial Confinement Fusion,ICF)实验中,为诊断等离子体区域温度信息,需要通过中子飞行时间法测量中子的能谱,即转化为对探测器的输出信号相对于激光同步脉冲的延迟时间进行精确测量。本文介绍了一种对中子飞行时间进行高精度测量的设计方案,该方案采用恒比定时方法(Constant Fraction Discriminator,CFD)对探测器输出信号进行定时,并利用德国ACAM公司生产的TDC-GP21芯片进行精确时间测量。基于该方案完成的测量电路电子学分辨时间在1 500 ns量程内均优于200 ps。同时,其电子学分辨时间加上探测器分辨时间典型测量结果为217.5 ps。     

双转子中子散射飞行时间谱仪

在中国原子能科学研究院的重水研究性反应堆上设计建造了一台双转子中子散射飞行时间谱仪。该谱仪采用高速同步双转子(最高转速为15000r/min)系统,并在90°角范围内配置54支~3He管(可扩展为108支)记录散射中子,散射中子讯号由飞行时间编码单元编码后送入DG-10/SP微机数据获取系统,该系统采用了通用智能接口并具有实时显示54路谱的功能。该谱仪还在转子本体中填入大量含硼含氢物质,在费米转子准直系统中采用超薄(0.025mm)钆(Gd)片作为芯片,既增强了准直效果,又使转子系统屏蔽快中子本底的能力增强10倍,解决了径向水平孔道本底高的困难。谱仪指标:单能入射中子能量范围5 200 meV,分辨率AE/E～(3—8)%,样品上单色中子强度～10~3S~1·cm~2。信号本底比优于20:1,在转速为13000r/min时连续工作10 d,相位及速度漂移均不大于0.04%。     

激光惯性约束聚变裂变混合能源包层中子学数值模拟

对三维输运与燃耗耦合程序MCORGS进行了适应性改造,并对利弗莫尔实验室提出的激光惯性约束聚变裂变混合能源(LIFE)概念进行了分析和改进。输运计算采用MCNP程序,燃耗计算采用ORIGENS程序,增加氚控制模块和功率控制模块。建立了与LIFE等价的以贫化铀为燃料、Be为中子增殖剂的包层方案,通过数值模拟验证了MCORGS程序的可靠性。针对Be资源短缺及冷却复杂问题,设计了以贫化铀为燃料、Pb为中子增殖剂的包层方案,包层能量放大了4倍,可在55a内稳定输出2 000 MWt功率。     

磁约束聚变“点火”装置中聚变中子测量

概述了大、中型托卡马克在D-D和D-T运行条件下聚变中子能谱和强度的测量的最新方法;推介了几种最新的聚变中子探测器和能谱仪及活化分析方法;评估了各种聚变中子探测器和能谱仪的优势,适用的范围和技术方面的局限性。对即将建成的HL-2A(中环流器二号A型)托卡马克的聚变中子的泄漏能谱和辐射强度的时、空分辨测量以及研究聚变中子在通过中子倍增剂过程中的能谱变化,在探测器方面提供了几种可供选择的技术方案。     

闪烁法测量伴随~3He粒子的中子飞行时间谱仪

在D(d,n)~3He反应中,目前常采用Si(Au)面垒型半导体探测器测量伴随粒子。半导体探测器的能量分辨率高,是这种方法的优点,但由于~3He粒子能量低,电荷灵敏前置放大器所给出的~3He信号幅度小,容易受到噪声以及干扰信号的影响,因而谱仪的时间分辨性能不容易做得很好。比如Ohio大学的中子飞行时间谱仪,出射~3He粒子的能量为650     

中国先进研究堆中子飞行时间谱仪的设计与建造

中子飞行时间谱仪是用于中国先进研究堆上可直接测量冷、热中子能谱的实验装置。介绍了该谱仪的结构和谱仪关键部件的参数选择,分析了机械斩波器狭缝与限束狭缝对脉冲中子束中子数和宽度的影响,得出与中子波长相关联的脉冲中子束中子数和宽度的公式。根据高注量率中子束能谱测量的需求,通过选择低灵敏探测器、加载探测器狭缝、选择多道时间分析器获取数据,保证漏计数率小于0.5%。设计了探测系统电子学线路,给出系统总分辨时间为22.15～29.46 μs。     

大面积位置灵敏中低能中子谱仪的时间刻度系统的研究

在利用飞行时间法测量中子位置和能量的大面积位置灵敏中子谱仪的研制过程中,提出了利用“绝对时间差”刻度的方法来测量各个电子学的相对时间,系统研究了对光电倍增管时间分辨影响的因素,其中包括光源的种类、光源的发光时间等,并得到使光电倍增管的时间分辨达到最佳60ps的实验条件。     

气凝胶的制备及其在惯性约束聚变实验中的应用

气凝胶是惯性约束聚变(ICF)实验中的一种理想的靶材料.文章介绍SiO2气凝胶、有机和碳气凝胶、二元气凝胶、掺杂SiO2气凝胶和其它几种气凝胶的研制,探讨了气凝胶在ICF相关研究领域的应用.     

中子时间序列测量系统的研制

在反应堆瞬发中子衰减常数测量、特殊核装置的参数检测、聚变-裂变混合能源堆中子学积分实验等研究中,经常需要探测中子强度随时间的变化关系,从而获得这些装置或者系统的某些物理参数.为此,提出和实现了一套高精度宽量程测定中子时间序列的测量系统.该系统包含两个独立通道,每个通道时间测量量程从1 μs ～ 100 ms可调,单次测...     

用测量次级中子飞行时间方法检测隐蔽爆炸物和毒品的方案及实验

介绍了一个用测量次级中子飞行时间（ＳＮＴｏＦ）方法检测隐蔽爆炸物和毒品的方案，它包括检测原理、理论估算和装置的物理设计，并进行了初步的实验检验，获得了与理论估算基本一致的结果。     

电子能量损失符合谱仪的多路TDC系统

介绍了用于原子分子实验的电子能量损失符合谱仪中的多路TDC系统。按照谱仪的飞行时间质谱仪的需要,设计了一起多停式的多路TDC。该系统已在原子分子实验室的电子能量损失符合谱仪上调试成功。     

大亚湾中微子实验PMT触发判选电路的初步设计

介绍了用于大亚湾中微子实验的PMT触发判选电路的一种设计方案.从PMT触发判选电路的设计要求谈起,着重讨论了如何采用现场可编程门阵列(FPGA)来实现判选过程及数据暂存,介绍了采用来自GPS的高精度时间信息对事例数据进行时间标记的具体方法.     

基于数字延迟线的高分辨率TDC系统

介绍了采用数字延迟线集成电路芯片和微控制器结合组成的高性价比的时间数字化测量系统。在单通道工作模式下,系统的分辨率达到125ps,动态量程达到7．2μs。该系统被用于浅水环境的机载激光测深系统。     

A VMEbus interface for multi—detector trigger and control system

MUSE（MUltiplicity SElector)is the trigger and control system of CHIMERA,a 4π charged particles detector.Initialization of MUSE can be performed via VMEbus.This paper describes the design of VMEbus interface and functional module in muse,and briefs an application of MUSE.     

A digitalizing board for the prototype array of LHAASO WCDA

In this paper,a digitalizing board for readout of PMT signals in the prototype array of WCDA(water Cerenkov detector array)for LHAASO(Large high altitude air shower observatory)is designed.The prototype array is composed of 9 PMTs,including the pulse time and charge measurement from the PMTs,and clock generation and trigger decision.In the digitalizing board,FPGA reconfiguration and data readout via VME bus are implemented.Test results show that the performances meet well with the requirements of readout electronics.It has been installed in Yangbajing and tests with the prototype array and DAQ is ongoing.     

CAN总线在北京正负电子对撞机直线加速器控制系统中的应用

以CAN总线在北京正负电子对撞机(BEPC)直线加速器控制系统中的应用为例,介绍了CAN总线的特点,系统结构以及基于VME总线的CAN接口卡在实验物理和工业控制系统(EPICS)中的软件设计。CAN总线已成功地在北京正负电子对撞机直线加速器控制系统的磁铁电源控制EPICS样机系统中得到应用,取得了满意的结果。     

用于ICF实验的大型数据库系统的开发

讨论了ICF实验数据采集处理和管理系统中数据库系统的设计，从物理实验的基本需求出发，对数据库系统运行的软硬件环境，数据库系统平台的选择，特殊的录入方法和功能，数据库的结构和应用开发以及当今相关技术状况进行了分析，最后给出了一个实用的集中式实验数据库系统和它在实验中的应用情况。     

CR-39应用于中子探测的化学蚀刻条件优化研究

CR-39化学蚀刻的主要影响因素有蚀刻温度、蚀刻液种类和浓度以及蚀刻时间等。本研究选用英国Track Analysis Systems公司的CR-39,采用正交法对蚀刻温度、蚀刻液浓度、蚀刻时间进行试验研究,并与公司推荐化学蚀刻条件下的径迹图像、径迹密度进行对比,得出的优化蚀刻条件是:蚀刻温度为85°C、Na OH蚀刻液浓度为7 mol·L ~1,蚀刻时间为90 min。实验同时发现蚀刻温度是这三个因素中对化学蚀刻后净径迹密度影响最大的因素,而蚀刻时间的影响最小。该研究为CR-39应用于中子探测提供了更好的蚀刻条件,节省了实验时间。     

用于低能X射线分析的电荷分配式位置灵敏正比计数器

研制了一种电荷分配式单丝阳极位置灵敏正比计数器．它的效率由近似公式所估价．在感兴趣的4～6．5keV能区内相应效率从65％～25％间变化;它的位置分辨率用宽度50μm(x)的^55FeX射线束测定,可达到0．55mm。并介绍了由这PSPC构成的位置灵敏谱仪两个应用事例。