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.     

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.     

SPRR-300反应堆在线中子照相技术初步研究

简要描述了在线中子照相技术的特点,较详细阐述了SPRR－300反应堆在线中子照相中中子束的获取、转换屏的选择、微光成像系统和图像采集与处理系统的构成,并对在线中子照相实验结果进行了分析。     

快中子照相MCNP模拟计算

正快中子照相是近些年新开展的一种照相技术,与热中子照相相比,快中子照相快中子具有能量较高、与物质作用截面较小、穿透能力强等特点,快中子穿过较厚被测样品材料时,通过记录出射的快中子可检测出物体内的元素空间分布、材料结构上差异等信息。本工作利用MCNP模拟计算了2.45 MeV中子穿过不同厚度聚乙烯样品及金属样品后的计数情况(图1),样品出射中子选用塑料闪烁体进行探测,实物如图2所示。对2.45 MeV快中子成像分辨率及塑料闪烁体探测     

热中子透射成像转换屏物理设计研究

中子像转换屏是热中子透射成像技术的关键部件，中子像转换屏的参数严重影响空间分辨率和热中子-光子转化效率两方面的特性。采用Geant4程序模拟热中子透射成像的物理过程及透射光子二维图像，建立了基于LiF(ZnS)和LiF(GOS)像转化屏的热中子透射成像模拟模型和Siemens star像指示器模型，利用线扩散函数（Line Spread Function,LSF）计算空间位置分辨率，获得热中子像转化屏厚度与空间位置分辨率、中子-光子转换效率的关系。基于兰州大学紧凑型D-D中子源的热中子透射成像系统参数，推荐选取LiF(GOS)像转化屏的厚度为40μm,LiF(ZnS)像转化屏厚度应选取80μm，热中子透射成像空间分辨率分别可达到45μm和63μm，为基于紧凑型D-D中子源的热中子透射成像系统的研发奠定了技术基础。此外，本工作得到的LiF(GOS)、LiF(ZnS)像转化屏优化参数同样适用于其他热中子成像装置，可为热中子透射成像系统的搭建提供了技术参考。     

冷中子荧光屏光输出图像仿真计算

冷中子照相是一种新型的中子照相技术,国内对冷中子照相技术的研究尚处于起步阶段。冷中子荧光屏是冷中子照相的关键组件,对冷中子荧光屏的仿真方法进行了研究,分析了冷中子与荧光屏的作用机制,建立了仿真计算模型,得到了荧光屏的点扩散函数(PSF),最终实现了设定样品下荧光屏输出光强分布图像的仿真计算。     

压水堆乏燃料元件间接中子CT成像装置

正压水堆乏燃料元件有强放射性,常规的无损检测技术无法获取检测成像。利用间接成像方法,中子照相可实现对乏燃料元件的无损检测。传统的压水堆乏燃料元件中子照相间接检测技术可获取压水堆乏燃料元件的二维无损检测成像。若要获取三维检测信息,需CT重建技术。而现在的中子CT技术是依赖于中子转换屏和CCD相机的中子照相直接成像方法,乏燃料元件本身的放射性会在CCD相机上成像,无法实现具有放射性的乏燃料元件的CT检测。本工作研制了压水堆乏燃料元件间接中子CT成像装置,利用此装置可通过自动操作获得连     

9Be(d,n)加速器中子源中子照相的研究

加速器中子源比反应堆中子源更具灵活性,北京大学正在发展基于RFQ加速器的小型中子照相装置.为了更好地设计和优化此装置,实现高品质的中子照相,我们在北京大学4.5 MV静电加速器上建立了中子照相实验平台,包括科学级制冷、高灵敏度、低噪声的CCD数字成像系统,模拟基于厚铍靶9Be(d,n)反应RFQ中子源的条件,并利用此系统开展中子成像技术的研究.实验在像平面热中子注量率为5×103 cm-2·s-1或快中子注量率为3.7×104 cm-2·s-1的情况下获得了一定质量的热中子及快中子照片.当利用RFQ直线加速器强中子源时将可获得更高质量的图片,从而可以满足大多数的应用需要.     

D-T中子源快中子照相准直屏蔽系统设计

减少散射中子对成像质量的影响是快中子照相的关键技术之一。本文采用MCNP程序完成了D-T中子源快中子照相准直屏蔽系统的设计,该设计具有很好的中子散射屏蔽效果,能够将实验室墙壁的散射中子数量降低一个量级,大大减少了成像的对比度失真;同时,能够增加约20%的中子源强,提高了成像速度。     

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。     

新型热中子转换屏研制

正中子闪烁体转换屏是中子照相装置的核心关键部件,其作用是实现不可直接探测的中子信号到光信号的转换。目前商业化的6LiF/ZnS(Ag)转换屏的探测效率以及空间分辨率等性能已难以满足需求。本项目开发了高分子聚合物光学基底材料和固体颗粒复合材料制备工艺,开发出多种闪烁屏制备方法,包括喷涂法、压片法和漆膜法等。利用蒙特卡罗模拟方法计算了不同晶粒尺寸的中子吸收材料和荧光材料对辐射能量的吸收情况,为闪烁体的实际制备选择晶粒尺寸提供了理论依据。研制了闪烁屏性能测试装置,改进了中子照相系统整体空间分辨率计算方法,研究分析