14 MeV快中子照相用光纤转换屏研究

快中子照相技术因其超强的样品透视能力而成为射线无损检测技术近年来研究的热点,转换屏是中子照相装置的关键部件。光纤转换屏是一种新型的快中子照相转换屏,较大程度兼顾了光纤阵列的高探测效率和荧光屏的高成像质量,具有很好的应用前景。本文以D-T加速器为中子源,用ZnS和环氧树脂以及光纤研制了快中子照相光纤转换屏,耦合科学级CCD数字成像系统,进行了快中子数字照相技术研究,获取了不同光纤排列方式的光纤转换屏积分曝光图像,同时测量了快中子荧光屏和塑料闪烁体等其他快中子照相用转换屏的发光效率,实验结果表明,光纤转换屏的发光效率高于其他类型转换屏的。     

高能中子照相转换屏性能初步研究

高能中子照相技术因其超强的样品透视能力而成为射线无损检测技术近年来研究的热点,转换屏是中子照相装置的一种关键部件。目前耦合科学级中子数字相机系统用到的高能中子照相转换屏主要有塑料闪烁体、光纤阵列、压制荧光屏和光纤转换屏等,其性能差异很大,需进行性能测试以确定不同转换屏的应用特点或场景。本文针对传统中子照相转换屏探测效率的定义问题,在物理原理基础上对其定义进行了修正,通过实验方法对各类转换屏的高能中子探测效率、空间分辨力等性能指标进行了测试。结合实验系统参数对转换屏绝对效率进行了反推计算,结果表明:压制荧光屏和光纤转换屏分别具有最高的空间分辨率和探测效率。     

高效快中子转换屏的研制及其性能测试

采用国产材料研制了基于移波光纤的快中子照相用转换屏.测试结果表明,新的转换屏与原有的2 mm厚转换屏相比,发光强度可提高到原来的6～8倍,样品成像的统计性明显变好,光纤屏的饱和厚度约为25 mm,空间分辨率好于2 mm.     

用4.5MV静电加速器开展快中子照相的研究

用国产原材料研制了一种适用于快中子照相的关键部件——快中子转换屏。利用⁹Be(d，n)反应在北京大学4.5MV静电加速器上产生低于7MeV能区的快中子，采用胶片成像法进行了快中子照相的初步实验。借助带不同孔径的Fe等不同材料制作的不同厚度的试验样品，对快中子胶片成像法的基本性能进行了初步测试和研究。实验结果表明，研制的快中子转换屏能够满足快中子照相的需要。     

快中子照相的实验研究

快中子照相是一种优良的无损检测技术,它有着X射线、热中子照相等所不具有的独特优势。本文介绍了作者分别采用^241Am-Be同位素中子源和中子发生器进行的快中子照相研究,并利用自制的Gd2O2S：Tb快中子转换发光屏进行探测,成功实现照相。     

ZnS、聚丙烯混合快中子荧光屏14MeV中子照射时的性能初步理论分析

分析ZnS、聚丙烯混合压制的快中子荧光屏发光机理,建立了转换屏发光的数学模型,计算获取了入射中子能量为14MeV时,荧光屏厚度与输出光强的变化曲线、荧光屏的点扩散函数、荧光屏材料配比与输出光强的变化曲线,取得了一些有意义的结果,为14MeV快中子荧光屏的参数优化提供了理论基础.     

快中子转换屏发光性能研究

以中子转换屏发光机理建立数学模型,计算了LiF-ZnS中子转换屏的各项参数对成像性能的影响。用不同种类荧光粉制备了多块不同厚度和材料成分的快中子转换屏进行性能测试,实验结果显示,14 MeV快中子转换屏最佳厚度为3 mm左右,ZnS和粘合剂的最佳重量比为1:1–2:1。对快中子转换屏和塑料闪烁体等中子探测屏的性能进行了实验测试和对比,给出了各种探测屏的性能差异和适用范围。     

基于填充Gd2O2S:Tb毛细玻璃管阵列的冷中子成像荧光屏的研究

冷中子照相是一种优异的无损检测技术,中子转换屏是冷中子照相装置的关键部件.基于填充有闪烁/荧光粉末毛细玻璃管阵列的荧光屏是一种新型的冷中子照相转换屏,具有本征分辨率高、工艺简单及成本低等特点.基于毛细玻璃管阵列填充荧光粉末(Gd2O2S:Tb)制备了一种新型荧光屏.具体制作步骤包括:荧光粉研磨、粒径筛选和抽滤法填充.实...     

闪烁光纤在快中子辐照下部分特性的蒙特卡罗模拟

采用蒙特卡罗方法对闪烁光纤在快中子辐照下的特性进行了研究。利用Geant4模拟计算得到了快中子照射下,闪烁光纤中的能量沉积效率与光纤长度、半径及入射中子能量的变化曲线,同时对量子效率随上述参数的变化关系进行了模拟分析。研究结果表明选择合适尺寸的闪烁光纤和入射中子能量对于快中子成像技术具有重要的意义,并为实际测量工作中的参数选择提供了的理论指导。     

热中子照相成像系统的研制

成像系统是中子照相装置的关键组件之一.利用Gd和In金属研制了胶片静态照相转换屏,采用6LiF ZnS为转换材料,增强型CCD和制冷型CCD相结合,研制了CCD在线中子成像系统.     

基于中子IP板的核燃料元件间接中子CT实验方法研究

中子照相作为一种无损检测技术是分析和确定核燃料元件缺陷的重要手段。中国原子能科学研究院中子照相团队依托中国先进研究堆（CARR）中子照相测试平台,搭建了核燃料元件间接中子CT装置,并开展核燃料元件模拟件的间接三维中子成像技术研究。本文首先采用蒙特卡罗模拟方法优化确定了样品环境转移屏蔽容器的关键参数并研制出屏蔽容器,并基于该装置开展了核燃料元件模拟件的间接中子CT照相实验,从获得的三维实验数据可观测到尺寸约0.35 mm模拟芯块缺陷。实验结果表明,该装置可满足核燃料元件的间接中子CT实验检测。同时初步研究了基于IP板的间接中子成像数据处理的制约因素和方法,为后续进一步利用金属转换屏替代中子IP板等技术,真正实现乏燃料元件无损检测应用提供实验指导。     

形态滤波在快中子图像降噪处理中的应用

在基于CCD耦合闪烁光纤阵列的快中子照相系统中,快中子图像受噪声污染较为严重.针对快中子图像中的椒盐噪声和泊松噪声,研究了形态滤波技术在降噪方面的应用.结果表明在对快中子图像处理过程中,基于二维多方向结构元素的形态滤波在滤除噪声和保持图像细节等方面效果较佳.     

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。      

CAFNA(R), coded aperture fast neutron analysis forcontraband detection: preliminary results

We have developed a near field coded aperture imaging system for use with fast neutron techniques as a tool for the detection of contraband and hidden explosives through nuclear elemental analysis. The technique relies on the prompt gamma rays produced by fast neutron interactions with the object being examined. The position of the nuclear elements is determined by the location of the gamma emitters. For existing fast neutron techniques, in pulsed fast neutron analysis (PFNA), neutrons are used with very low efficiency; in fast neutron analysis (FNA), the sensitivity for detection of the signature gamma rays is very low. For the coded aperture fast neutron analysis (CAFNA ^(R)) we have developed, the efficiency for both using the probing fast neutrons and detecting the prompt gamma rays is high     

基于可移动紧凑加速器D-T中子源的热中子层析实验研究

中子照相是十分重要的无损检测方法之一,尤其是针对含氢材料、同位素等的无损检测,中子照相技术具有其他射线成像不可比拟的优势。中国工程物理研究院核物理与化学研究所基于紧凑型D-T中子源,研发了可移动中子成像检测仪,成功实现了热中子照相和快中子照相实验检测。为确定基于该装置开展热中子层析检测的可行性,本文进行了数值模拟计算,利用该仪器开展了针对轻重材料模拟件的热中子层析成像实验,利用采集的181幅投影图像,在图像信噪较低和采集幅数较少条件下,成功重建了铝和聚乙烯材料包裹下的0.2 mm直径的钆丝。     

A new scintillator structure for thermal neutron imaging

We are developing a new neutron sensitive scintillator structure designed for incorporation into digital imaging systems. Due to its internal structure and high scintillation efficiency, this new scintillator can simultaneously provide a high spatial resolution, high detection efficiency and excellent signal to noise performance. The scintillator screen consists of a microcolumnar CsI(Tl) film sandwiched between two neutron converter layers of transparent Gd-containing compounds. This paper discusses the scintillator design and characterization. Also, thermal neutron imaging performance evaluated by integrating prototype screens into a CCD camera will be outlined to demonstrate its applicability for such important applications as contraband and threat material detection.     

基于高压倍加器的快中子照相技术研究

本文详述了所建立快中子照相系统的性能和实验测试。依托中国原子能科学研究院的600kV高压倍加器,设计加工了线中子源和高L/D复合屏蔽准直器,开展了14 MeV快中子照相系统对聚乙烯、铝、铁和铅材料的空间分辨能力的实验研究。实验中分别采用了厚刀口法和狭缝指示器法,两种方法得到的实验数据相符合。研究结果表明,该快中子照相系统对单一材料能达到优于1mm的空间分辨能力,与理论计算结果相一致。