基于甄别级CdZnTe探测器阵列康普顿散射准直器优化设计

基于阵列探测康普顿散射原理,利用MCNP等软件就如何提高康普顿散射探测效率和探测质量进行了仿真,仿真结果给出了较好的散射检测视角及有效的检测视角范围。同时,结合甄别级CdZnTe阵列探测器特点,优化设计了相应探测装置的准直器结构,实现了对多角度散射信息的检测,提高了检测效率,降低了其它散射干扰。     

阵列背散射成像系统准直器设计参数的蒙特卡罗方法研究

康普顿散射成像技术对低原子序数的物质很灵敏,适宜对毒品、炸药等物品的检测。讨论了实现阵列康普顿背散射成像的技术途径,分析了准直器设计的重要性,并利用MCNP程序对准直器的材料和尺寸进行了蒙特卡罗模拟计算,得到了适合的准直器设计方案。     

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。     

ISOCS无源刻度软件在准直器屏蔽厚度设计中的应用

准直器设计不仅需要考虑准直器的空间分辨率、灵敏度等因素,而且需要考虑准直器屏蔽厚度对阴影区的影响。建立了一种准直器屏蔽厚度的优化设计方法,该方法使用ISOCS无源刻度软件计算了探测器在佩带张角30,°屏蔽厚度分别为5、10、15 cm的准直器的角响应曲线和对无穷大面源在不同角度范围内计数率贡献的百分比。结果表明,当准直器屏蔽厚度为5 cm时,方位角90°处γ射线仍然对探测器存在计数率贡献;准直器屏蔽厚度为15 cm时,探测器视野范围可得到有效控制。该方法不仅可以为准直器屏蔽厚度设计提供依据,同时可以作为准直器探测器的效率刻度和不确定度评定的参考。     

脉冲中子测量中的准直器设计

为满足脉冲中子探测系统对辐射屏蔽的要求,在利用MCNP程序模拟计算准直孔分别为圆柱形直孔和锥形孔的屏蔽效果基础上,设计了圆柱形直孔+锥形孔的准直器结构,准直器采用铁35cm厚+聚乙烯20 cm厚+铅15 cm厚的组合材料。理论计算表明:该准直器用于反冲质子探测系统时,探测系统输出信号与干扰信号的比值大于10。     

高分辨micro-SPECT成像系统针孔准直器的优化设计

为了最大限度地减少γ射线在针孔准直器上的透射和散射效应,采用蒙特卡罗方法对单光子发射计算机断层(SPECT)成像系统使用的针孔准直器进行优化.模拟计算结果与实验测试得到的系统灵敏度和空间分辨率曲线相符,达到了高分辨小动物成像的要求.     

用系统均匀性检测准直器质量

目的;用系统均匀性指标检测准直器的质量。材料和方法：同型号低能通用及同型号低能高分辨平行孔准直器各4只,用NEMA标准（1994）中固有泛源均匀性的方法分别测试带准直器的系统均匀性,同时测试系统空间分辨率及灵敏度,对测试结果进行比较和分析,结果：同一型号准直器的系统空间分辨率与灵敏度两项指标基本接近,而均匀性指标存在较大差异（当部分准直器存在质量问题时）,其中系统积分和微分均匀性分别超过6%和3%的3只准直器被证实存在质量问题,结论：均匀性测试定量和定性地反映准直器的性能。能有效地反映准直器的质量问题。     

区域γ辐射定向监测仪准直器的设计

为区域γ辐射分布定向监测实验相机系统设计了一个针孔准直器。应用针孔准直器的解析公式,根据探测器内在分辨率和实验相机系统的预期分辨率,考虑探测器尺寸,确定了相机的焦距及准直器的张角;然后根据预期角分辨率计算有效孔径,得出孔径和孔深的范围;再利用蒙特卡罗方法模拟面源入射,在各种孔径和孔深组合中,挑选出透射和散射光子份额最小的组为最优组,对应孔径和孔深参数即为最优参数。     

14 MeV快中子照相准直屏蔽系统的设计与优化

基于强流氘氚中子源科学装置HINEG设计了一套快中子照相准直屏蔽系统。采用中子输运设计与安全评价软件系统SuperMC和ENDF/B-Ⅶ.0数据库计算了准直中子束的中子能谱及注量率、γ射线能谱及注量率、直射中子注量率与γ射线注量率比值（φ_d/φ_γ）、直射与散射中子注量率比值（φ_d/φ_s）、准直束中子注量率的不均匀度等特性参数,并采用MCNP5程序进行了对比验证。研究了准直屏蔽系统的内衬材料、尺寸等对特性参数的影响规律,并通过优化获取了最优设计方案。计算结果显示,在同等计算条件下,SuperMC计算结果与MCNP计算结果相对偏差小于1%,准直屏蔽系统的φ_d/φ_γ为50.1,φ_d/φ_s为5.7,在Φ30 cm视野范围内的中子注量率为4.80×10⁷ cm^-2•s^-1,其中直射中子注量率为4.09×10⁷ cm^-2•s^-1,中子注量率不均匀度为5.8%,满足快中子照相对准直束特性参数的要求。     

中子照相多路准直器优化设计与应用

设计了一种多路准直器用于消除中子照相中的散射中子,利用MCNP5对准直器的中子吸收材料、长度进行了优化设计,利用该准直器对不同厚度的水层样品在不同样品探测器距离下进行了中子照相的MC模拟计算。计算结果表明选用25μm的Gd作为准直器的中子吸收涂层,准直器长度为1cm时可消除98%的散射中子,使用该准直器可以有效提高中子照相定量分析的精度。     

中子Soller准直器摇动曲线的蒙特卡罗模拟和分析

中子Soller准直器是中子散射谱仪一种常用部件,主要用于限制中子束流的发散度,提高中子谱仪的分辨率。准直器的准直角是描述其性能的一项重要技术指标,通过摇动曲线的实验测量获得。本文基于实验测量需求和方法,利用中子射线追踪模拟蒙特卡罗程序McStas对中子Soller准直器摇动曲线实验测量过程进行了蒙特卡罗模拟计算,并对计算结果进行实验对比和解析分析。分析结果表明,模拟计算、实验数据和理论解析三者符合较好,验证了模拟方法的可行性。通过多方法结合来研究摇动曲线,可提高测量分析结果的可靠性,类似的方法也可扩展应用于其他中子光学部件的测试分析。     

大型物体辐射成像系统中散射问题的研究

在大型物体辐射成像系统中，成像质量是衡量成像系统的决定性指标。提出采用品质因子Q做为指标来描述成像系统，并结合蒙特卡罗模拟方法研究了在常见的X射线成像系统中发生的散射干扰对成像质量的影响．     

起飞角连续可变的中子单色器屏蔽装置

单色器屏蔽系统是中子散射谱仪中的关键部件之一。大多数反应堆中子散射实验测量均须使用单色中子（具有特定能量或波长的中子）作探针。由反应堆引出的白光中子束的单色化过程由置于反应堆生物屏蔽外的晶体单色器来实现。当需要不同波长的中子时,可以通过改变单色器的起飞角2θM（入射束与出射束之间的夹角）来实现,为满足屏蔽要求并有效降低实验本底,必须在单色器周围和单色器之前中子的路径周围设置屏蔽,即设置单色器屏蔽系统。     

高能γ光子成像针孔准直器的解析设计方法

在对高辐射环境进行射线源分布成像时,需要为γ相机设计专门的用于高能光子成像的针孔准直器。为了简化针孔准直器的设计过程,使用几个新的解析公式来描述准直器各参数与性能间的关系。首先,采用解析方法推导了更通用的有效孔径公式、角分辨率公式和几何相对效率公式;然后,与采用蒙特卡罗方法模拟计算得到的数值进行比较。结果表明,解析方法提供的计算结果在一定范围内准确可靠。因此,本工作使用的针孔准直器解析设计方法简单方便,物理图像清晰,具有一定的实用价值。     

用EGS4分析9MeV行波直线加速器屏蔽系统

采用了国际上广泛使用的ＭｏｎｔｅＣａｒｌｏ模拟计算程序ＥＧＳ４对海关集装箱检测系统用加速器屏蔽系统进行了辐射模拟分析，与实际测试数据进行分析、比较，解释了特殊剂量分布的原因，提出了系统改进的参考方案。     

蒙特卡罗模拟机架和多叶准直器误差对旋转放疗剂量的影响

研究在常规直线加速器实施快速旋转调强放疗(IMAT)治疗过程中,内置多叶准直器(MLCs)和机架旋转误差对放疗剂量的影响。随机选择7例脑胶质瘤患者,并在常规直线加速器Varian 23EX上设计IMAT计划,对MLCs和机架分别引入不同大小误差。通过不一致指数和剂量体积直方图(DVH)评估引入误差对IMAT放疗临床剂量的影响。对于单侧MLCs随机误差,当MLCs随机误差达2 mm时计划靶体积平均剂量(PTV-D_mean)增加了约2.7%。当MLCs一侧外扩MLC-1 mm、MLC-2 mm、MLC-rnd时导致其PTV-D_mean平均偏差分别为1.12%、2.15%和1.15%,晶体的平均剂量偏差分别为5.25%、9.97%和5.49%。对于MLC两组叶片分别偏移±2 mm时导致PTV平均剂量的最大偏差为0.8%,晶体和脑干的最大剂量和平均剂量分别增加了11.4%、15.8%和1.99%、1.07%。引入机架角度误差,计划靶体积最小剂量(PTV-D_min)和PTV-D_mean最大剂量分别降低了2.7...     

核电厂核取样系统取样屏蔽桥不适用问题分析和处理

核电厂核取样系统(REN)事故后取样管线可保证在事故后工况下,用注射器从配有橡皮塞的铅屏蔽桥中抽取少量样品,用于放射性分析测量.福建福清核电厂4台机组自商运以来,REN事故后取样管线取样一直是一个难点,原因在于该操作本身具有时限性,需将REN在线硼表断开.若无法在规定的时间内完工,将影响一回路冷却剂硼浓度的连续监测,产...     

球床模块式高温气冷堆在线燃耗测量系统准直器性能的Monte-Carlo分析

针对球床模块式高温气冷堆(HTR-PM)燃耗测量系统的设计特点,利用Monte-Carlo模拟方法,分析球形体源测量中不同形式的限制束流的准直器的性能及其对燃耗测量的影响.结果表明,对HTR-PM在线燃耗测量,选择双锥孔准直器更为适宜.     

基于ANSYS和Matlab的CSNS/RCS主准直器的运输振动分析

以中国散裂中子源(China Spallation Neutron Source,CSNS)/快循环同步加速器(Rapid Cycling Synchrotron,RCS)主准直器为对象,研究从合肥某工厂通过公路运输到位于东莞的CSNS装置地运输过程中的振动情况。整个主准直器装置中,最薄弱的部位是刮束器的薄钨片,其质地硬而脆,运输途中的振动可能导致其发生破坏。考虑到装置造价高,制造周期长,现场无条件修复,对运输过程的安全进行评估很有必要。文中运用Matlab/Simulink建立卡车模型,仿真运输过程得到振动信号,通过试验测得实际运输过程的振动信号,将两种情况下获得的振动激励加载到ANSYS中的主准直器模型中,由此获得薄钨片在虚拟运输过程中因振动而产生的应力。通过仿真和试验,验证了仿真模型的有效性,得到了安全运输的指导车速。对加速器设备的运输振动安全评估具有实际意义。