裂变伽马射线探测器的时间响应特性研究

根据国内首次研制出的载铀材料裂变伽马射线探测器的工作原理及其输入-输出等效电路,利用M.C建模计算的方法研究获得了探测器的灵敏体在δ辐射脉冲作用下产生并输出的脉冲电流波形g0(t),同时通过实验方法研究获得了其灵敏单元在脉冲射线作用下产生的电信号在输出电路中的时间过程gRLC(t),并最终得到了探测器的时间响应特性:响应波形前沿时间为0.72 ns,后沿时间为3.9ns,半宽为2.08 ns,探测器响应时间很快;最后通过数值计算的方法考察了探测器时间响应对不同宽度源波形的影响。结果表明:源波形时间越慢,探测器对其测量的影响就越小,其中探测器的时间响应对于半宽为100 ns的高斯型源波形的峰值、半宽、前沿以及后沿时间的影响基本上都小于0.2%,所以探测器时间响应特性完全满足这样宽度下的脉冲中子源的测量要求,对测量结果不需要进行逆卷积处理。     

^60Co集装箱检测系统直流模式下图像模糊问题的研究

对＾６０Ｃｏ集装箱检测系统直流工作模式和时间响应特性对系统输出的影响机制进行了理论分析，从理论上推导了＾６０Ｃｏ集装箱检测系统的冲击响应，并利用理论推导结果对集装箱图像进行了反卷积处理，该处理对改善图像质量有明显的效果。     

基于盲目反卷积算法的核脉冲信号处理

提出一种新的核脉冲信号测量分析方法,采用盲目反卷积算法,在线去除采集信号的堆积,恢复基线,还原核脉冲信号。系统采用FPGA控制高速ADC对核辐射信号连续采样,上位机通过USB2.0通讯,采用具有高速传输特性的Slave FIFO模式实现数据实时采集,利用NI LabVIEW软件平台实现算法处理与显示。结果表明,该方法具有传输速度快、能实时测量与显示等优点。     

反卷积定理-有零点的频谱的反卷积解法

介绍了最近发现的反卷积定理,并在理论上证明了该定理。该定理特别适合在含有零点的频谱中求解反卷积。该定理与卷积定理配合,在一般系统中,只要已知输入函数x(t)、系统函数h(t)及输出函数y(t)中的任意两个,便可求得第三个函数,反卷积定理在应用数学、实验物理、信号分析系统和许多工程应用领域具有非常重要的价值。     

~(60)Co集装箱检测系统直流模式下图像模糊问题的研究

对 60 Co集装箱检测系统直流工作模式和时间响应特性对系统输出的影响机制进行了理论分析 ,从理论上推导了 60 Co集装箱检测系统的冲击响应 ,并利用理论推导结果对集装箱图像进行了反卷积处理 ,该处理对改善图像质量有明显的效果     

基于深度学习的LSTM模型在X荧光光谱中的应用

在X荧光光谱分析中，为了解决传统谱分析方法中存在的特征峰计数率损失以及影子峰的问题，本文拟采用一种基于深度学习的长短期记忆（Long and Short Term Memory,LSTM）神经网络模型，该模型对核脉冲幅度时间序列具有较好的适用性，通过对样本的学习能够对核脉冲信号的幅度进行准确估计。鉴于核脉冲信号样本较大，模型训练效率低，特引入卷积神经网络（Convolutional Neural Network,CNN），利用其特有的卷积核结构逐层提取样本特征，能够有效减少样本数量，降低模型训练复杂度。使用粉末铁矿样品测量得到的一系列离线核脉冲序列产生模型训练所需的数据集，该数据集的64 000个条目中，44 800个用作训练集，12 800个用作验证集，余下6 400个用作测试集。实验结果表明：训练好的CNN-LSTM模型能够极大地节省训练时间，克服传统方法局部收敛的缺陷，也能够对不同程度畸变的输入脉冲进行准确的参数估计，在训练集和验证集上得到的准确率都高于99%。进一步分析计数修复结果，得到三个影子峰校正比例的平均值为91.52%，表明训练的CNN-LSTM模型对畸变脉冲产生的计数...     

新型超快光电辐射探测器研制

针对超快脉冲辐射测量的需求,开发了一种具有超快时间响应、大线性电流输出的新型光电探测器件——超快大电流光电管。利用脉冲氙灯、飞秒激光器对该光电探测器件的最大线性电流输出、时间响应等特性参数进行了实验测量。同时,利用该探测器件与超快闪烁体耦合构成的超快脉冲辐射探测器对亚纳秒脉冲X射线源时间谱进行了测量。结果表明,该光电探测器件对脉冲的响应前沿为251ps、半高宽小于500ps,在其典型电压下具有3A以上线性电流输出,对于亚纳秒脉冲X射线束等脉冲辐射场的测量是一较为理想的探测器件。     

梯形成形冲击响应函数推导、仿真和实验研究

本文介绍了利用逆 z 变换方法得到梯形成形冲击响应函数的推导过程,采用软件产生的单指数信号对其正确性进行了仿真验证。在单指数信号上加载不同标准差的高斯白噪声,经梯形成形仿真得到输出信号和输入白噪声标准差的比值约为0.447。通过搭建数字核信号获取平台,对实际输入核信号进行梯形成形,验证了推导过程与结果的正确性。     

基于金刚石超短超强激光脉冲X射线剂量仪研制

基于金刚石探测器研制了脉冲X射线剂量测量仪，并对其性能进行进一步研究测试，使用蒙特卡罗软件FLUKA对测量仪进行了全装置建模，基于该模型完成了能量和角响应模拟。在中国计量科学院对仪器进行了实验校准，实验内容包括仪器对于¹³⁷Cs、⁶⁰Co的能量响应以及剂量率响应校准，以及仪器对于¹³⁷Cs的角响应校准，结果表明仪器输出电流与剂量率具有较好的线性，仪器未表现出明显的饱和现象，且仪器对¹³⁷Cs具有较好的角响应，最大差异不超过18%。基于3、6 MV电子脉冲加速器和“XG-III”等激光装置开展了相关验证实验，获得了与Unidos标准电离室、TLD较为一致的结果，最大误差分别为7%和36%。基于以上模拟和实验，进一步验证了本仪器应用于超短超强激光装置致脉冲辐射场剂量实时测量的可行性，为此类脉冲辐射场提供了剂量率测量手段。     

主动式电离辐射剂量仪的脉冲X射线响应特性研究

国际上对于辐射防护剂量学的研究主要针对连续辐射,然而脉冲式电离辐射在工业探伤、X射线诊断、闪光X射线照相技术、安检和科研等领域中得到了广泛应用。主动式电离辐射剂量仪采用稳态辐射场进行刻度,难以准确测量短脉冲、高剂量率的脉冲式电离辐射。为了解主动式电离辐射剂量仪的脉冲响应特性,基于毫秒级脉冲X射线机搭建脉冲X射线参考辐射场,针对常用4款主动式剂量仪开展脉冲X射线响应特性测试。测试结果表明,目前常用4款主动式剂量仪均不适用于短脉冲、高剂量率辐射场的剂量测量和预警。     

Monitoring of the Movement of a Melt of Fissioning Material in the Experimental Channel of a Pulsed Graphite Reactor IGR Using Small Neutron Detectors

It is shown that fuel elements consisting of a fissioning material can be simulated from the standpoint of the influence on the characteristics of the neutron field in the experimental channel of a pulsed graphite reactor by models fabricated from paraffin mixed with boric acid. It is suggested that a method be developed for monitoring the movement of the melt in the experimental channel of a pulsed graphite reactor on the basis of signals from small neutron detectors. It is suggested that the model components be melted in a pulsed graphite reactor by radiation heating by neutrons. In the future the method should be refined in experiments with actual assemblies.     

工业脉冲X射线发生装置放射防护检测与评价方法研究

目的探讨利用热释光剂量计对工业脉冲X射线发生装置进行放射防护检测与评价的可行性。方法分别用热释光剂量计和AT1123型X/γ辐射剂量率仪测量脉冲X射线发生装置的辐射剂量,通过对测量结果的分析和比较验证热释光剂量计测量脉冲X射线的有效性,通过对周围环境中年累积剂量的估算来评价试验人员和公众的受照剂量是否满足辐射防护要求。结果1号脉冲X射线发生装置曝光4次,2号脉冲X射线发生装置曝光10次,热释光法测得不同距离处的累积剂量符合距离平方反比衰减规律,实际检测结果与理论推算值较为吻合。两个X射线发生装置现有的工作负荷下,工作人员和公众的年累积剂量均在辐射防护控制目标值内。结论热释光法得出检测结果与理论推算值较为吻合,能够满足工业脉冲X射线发生装置放射防护检测需求。     

ZnO(In)闪烁体在α粒子辐照下的发光特性

采用241Am-α源研究了ZnO(In)样品(购自美国Cermet Inc.公司)的发光和表面光输出特性、α粒子能谱响应和单脉冲时间响应,同时对EJ212、BC418、ST401、CeF3等闪烁体进行了比较测量。实验发现,ZnO(In)样品在α粒子轰击下,两表面的光输出相差3～5倍,显示出表面不同的光学性质。测试结果表明,ZnO(In)晶体对α粒子的能谱响应波形光滑,发光效率仅次于有机闪烁体,对单粒子脉冲时间响应快,是超快脉冲射线束探测较理想的闪烁元件。     

硅酸镥闪烁体γ高剂量率脉冲线性响应上限测量

在“强光一号”高剂量率脉冲伽马装置上,使用李萨如图形法测量了硅酸镥闪烁体的γ高剂量率脉冲线性响应上限。实验结果表明：硅酸镥闪烁体在脉冲伽马能注量率小于1.9×10¹⁹MeV/(cm²•s)时,光输出为线性;大于此限值时,出现非线性响应现象。     

Development of an high resolution neutron spectroscopy system using a diamond detector and a remote digital acquisition methodology

The need of performing high resolution fast neutron spectroscopy in a very harsh environment like that of the Radial Neutron Camera (RNC) of ITER, requires to develop new detectors and methodologies. Diamond detectors have been proved to be excellent candidates but the electronics needs a substantial improvement. Because of the high radiation level and the temperatures expected near the detector positions in the RNC, the electronics must be placed several meters away. A novel Fast Charge Amplifier (FCA) was developed that, connected to a diamond detector using several tens of meters of low capacitance coaxial cable, is able to produce fast output signals suitable to be processed by digital electronics. These fast output signals allow to operate at high count rates avoiding pile-up problems. This novel amplifier connected to a digitizer is here tested in the neutron energy range from 5 to 20.5 MeV using the mono-energetic neutrons produced by the Van de Graaff (VdG) accelerator of the EC-JRC-IRMM and by the PTB cyclotron. From the measurements the experimental response functions of the diamond detector at different neutron energies were obtained. The shape of the response functions have been compared with that predicted with a routine which was implemented for the Monte Carlo code MCNPX with the scope to validate the calculations versus the experimental data. The goal is to develop a tool which allows to calculate the diamond detector response functions also in term of absolute efficiency. This methodology along with the ability to measure at high reaction rates and the insensitivity to radiation damage launches the system described in this paper as a promising method for neutron spectrometry in the RNC of ITER.     

基于BP神经网络的核探测器故障诊断方法研究

核探测器是核设施放射性监测的重要设备,为了保障该设备的持续稳定运行,本研究针对闪烁体探测器提出了一种基于BP神经网络的在线智能故障诊断方法。采用小波包变换将探测器输出信号从时域变换至频域后提取特征向量,将得到的特征向量作为BP神经网络故障诊断模型的输入,再通过误差梯度下降法对该模型的参数进行优化,最终利用最优的诊断模型完成故障类型的智能识别与分类,并将该方法与统计诊断方法和基于支持向量机的故障诊断方法进行横向的对比研究。研究结果表明,新方法的平均诊断准确率均优于上述两种方法。因此,该方法的应用能有效地提高核探测器的故障诊断准确率。     

放射性土壤样品采集不确定度的全程质量控制(SAX)评定方法探讨

采样过程的不确定度是辐射环境监测结果不确定度的一个重要来源,但长期以来,由于采样过程不确定度难以量化,目前辐射环境监测结果的不确定度大都只考虑了分析过程,没有考虑采样过程。利用全程质量控制方法(SAX方法)进行辐射环境监测采样的设计,并采用稳健方差分析方法,可得到采样过程的方差,从而实现对采样过程不确定度的量化。利用该方法进行了一次实际的辐射环境监测,并对土壤样品的结果进行了方差分析,得到了采样不确定度。对监测结果及其不确定度进行了分析,认为SAX方法可以用于指导辐射环境监测,能够进一步优化辐射环境监测方案设计,提高监测质量。     

脉冲X射线次级标准电离室研制及量传技术研究

为解决脉冲X射线参考辐射场剂量准确定值及校准的技术难题,本文结合理论计算、蒙特卡罗模拟和实验的方法研制了脉冲X射线次级标准电离室并建立了ms级脉冲X射线参考辐射场,开展了主动式电离辐射剂量仪的脉冲X射线响应测试工作。实验结果表明,目前在售主流主动式剂量计的脉冲剂量响应偏低甚至给出错误读数,不适用于短脉冲、高剂量率辐射场的剂量测量和预警,会对人员安全造成较大隐患,因此应研发适用于脉冲X射线的主动式电离辐射剂量仪并推广脉冲X射线计量校准工作。     

能谱-剂量转换法用于环境辐射剂量测量

为准确测量环境水平剂量率,基于无卷积全谱转换法,通过测量X/γ能谱和剂量率,开展能谱-剂量转换系数求解并实现能谱-剂量的转换。结果表明,能谱-剂量法计算剂量率与实测剂量率的残差近似为0,证明该方法在能谱-剂量求解过程自洽;在¹³⁷Cs、⁶⁰Co标准参考辐射场下的剂量率线性测试结果与标准值的最大相对误差为±10%,表明无卷积全谱转换法用于能谱-剂量转换系数的求解可行。