ST401塑料闪烁体中子探测效率研究

针对高强度脉冲辐射测量中常用的闪烁体探测器,对其直径为50 mm、厚度分别为5、8、10、15、20、25、30、40 mm的ST401塑料闪烁体进行了DD、DT中子灵敏度刻度,并采用Geant4对其相对中子探测效率进行了模拟研究;并由理论计算给出了直径为90 mm、不同厚度闪烁体的相对中子探测效率,厚度为50 mm、不同直径闪烁体的相对中子探测效率。     

薄膜和纤维塑料闪烁体中子能响特性的Monte Carlo数值计算

根据中子与塑料闪烁体的作用机制及塑料闪烁体的荧光转换特性,研究了塑料闪烁体薄膜和塑料闪烁体纤维中子能响特性的Monte Carlo数值计算方法,给出了不同厚度的塑料闪烁体薄膜和不同直径的塑料闪烁体纤维对裂变能区中子的灵敏度计算结果,并对计算结果及其在电流型坪响应裂变中子探测器方面可能的应用进行了初步探讨。     

中子探测用有机闪烁体的研究进展

中子探测中,由于存在非弹性散射和慢中子捕获等作用,形成了n/γ混合辐射场,增加了中子探测的复杂性。有机闪烁体因其闪烁效率高、衰减时间短、探测效率高被广泛应用于中子探测。脉冲形状甄别是根据有机闪烁体中粒子衰减时间不同引起的脉冲形状差异来甄别n/γ的关键技术。传统脉冲形状甄别方法包括时域和频域甄别方法;近年来,各种机器学习技术也相继应用于n/γ甄别,并取得较好效果。为了更好地使用有机闪烁体和n/γ甄别方法进行中子探测,我们从有机闪烁体的发光机理、脉冲形状甄别原理、有机闪烁体类型及n/γ甄别方法等方面进行了较为全面的分析和综述,并总结了有机闪烁体和n/γ甄别方法的各种性能评价指标。最后,对有机闪烁体和n/γ甄别方法的发展趋势提出了展望。     

大面积塑料闪烁体探测模块的性能测试

介绍了大面积塑料闪烁体探测模块的设计、研制及其组成,重点介绍大面积塑料闪烁体探测模块的性能测试.     

闪烁体中子探测器读出ASIC-MaPMT_v10性能测试的设计与实现

中国散裂中子源(China Spallation Neutron Source,CSNS)工程通用粉末衍射谱仪(General Purpose Powder Diffractometer,GPPD)使用二维位置灵敏型闪烁体中子探测器(Position-sensitive Scintillation Neutron Detector,SSND)来获取中子击中位置和时间信息。MaPMT_v10是由中国科学院高能物理研究所电子学组专门为闪烁体探测器前端电子学读出研发的一款专用集成电路(Application-specific Integrated Circuit,ASIC)。为了使该芯片更快地应用于CSNS工程项目中,设计了针对该芯片的测试电路板。该电路板既能在电子学实验室对MaPMT_v10进行各项性能测试,又能直接连接光电倍增管,与探测器组进行联合调试。本文介绍了MaPMT_v10的测试电路板,并给出了该芯片积分非线性(Integral nonlinearity,INL)、噪声等测试的方法和结论。利用本文搭建的测试平台,得到了MaPMT_v10可靠的性能测试结果,该芯片正常稳定和运行可靠。     

中子探测用闪烁体的研究进展

简要综述了中子探测的相关理论和中子探测对于材料的性能要求.同时简要论述了国际上正在应用的中子探测用闪烁材料的性能特点.展望了新型中子探测材料的发展态势和几种具有潜在应用价值的中子探测材料.     

基于塑料闪烁体光纤阵列的中子探测系统设计

为了能探测高能中子,获得中子能谱信息,设计了一套基于塑料闪烁体光纤和多路复用技术的中子探测系统。利用梯度尺寸结构的阵列化探头感应中子入射的能量和方向。多路复用数据采集及读出单元接收探测器输出信号并产生触发信号,经处理后上传给上位机。数据采集及读出系统通过以太网实现实时通信。上位机程序基于LabWindows/CVI软件平台开发,实现数据读取与保存以及采集系统运行状态参数信息的实时显示。通过中子模拟源进行了现场测试,结果表明,设计的中子探测系统满足设计要求,能实现中子能量与入射方向的测量。     

大面积塑料闪烁体γ探测技术研究

使用大面积塑料闪烁体探测器对γ射线进行探测时会出现远离信号采集端的入射粒子探测效率低的现象,在对大面积塑料闪烁体探测器两端同时进行信号采集的基础上,使用加和器对两路信号加和的测量方法,明显提高了探测效率.     

252Cf裂变γ射线伴随飞行时间法刻度液体闪烁体中子探测效率

宏观检验实验是检验核数据正确性的重要实验方法之一。液体闪烁体中子探测器是中子核数据宏观检验实验中快中子能谱测量的主要探测器,其探测效率曲线的准确性关系到实验结果的精度。本文采用²⁵²Cf中子源的伴随γ射线和飞行时间法测得了液体闪烁体对2.0～10.0 MeV中子的相对探测效率曲线,同时利用飞行时间法和400 kV脉冲中子发生器的d-D反应中子源测得了2.9 MeV单能中子的绝对探测效率。将相对探测效率曲线归一到单能点的绝对效率,得到探测器在这一能区的绝对探测效率曲线。使用蒙特卡罗程序NEFF模拟相同参数的液体闪烁体探测器对10.0 MeV以下中子的探测效率曲线。最后将实验结果与模拟结果对比,结果表明实验得到的探测效率曲线合理、准确。     

以中子管为激发源的中子活化分析系统慢化屏蔽体设计

应用MCNP程序,通过对中子输运过程的模拟计算,得到了以14 MeV D-T中子管为激发源,在慢化屏蔽材料选取不同组合时的热中子注量率分布,热化比及镉比随铅层厚度的变化,以及屏蔽体外几处关键点的生物剂量率。根据模拟计算的数据,设计了活化分析系统的慢化屏蔽体,为开展以14MeV D-T中子管为激发源的中子活化分析工作奠定了基础。     

一种新型溴化铈闪烁体探测器性能研究

闪烁探测器在射线能量与时间的探测中发挥着重要作用。针对国产新型溴化铈（CeBr₃）闪烁晶体,本文建立实验系统和方法对其关键性能指标进行了测试,具体包括：建立了快符合时间分辨系统测量装置,测试得到新型闪烁探测器对于⁶⁰Co源的时间分辨率为142 ps;建立了单光子计数法测量装置,测试得到溴化铈晶体的衰减时间为16.8 ns,上升时间为0.18 ns;建立了相对光输出测量装置,测试得到其相对于同规格NaI(Tl)闪烁体探测器对于661.66 keV射线的光输出为161%;同时针对其能量响应性能进行了测试,测得对于661.66 keV射线其能量分辨率为4.7%。将国产新型溴化铈闪烁晶体的性能测试结果与国际上同类晶体以及氟化钡、溴化镧、碘化钠等常用无机闪烁体的性能进行了比较,对其应用前景进行了探讨。     

中子背散射探雷技术的分析与评估

本文分析了中子背散射探雷技术的原理,通过数值模拟对中子背散射探雷技术进行研究,并对该技术进行分析评估,为进一步开展中子背散射探雷技术的工程研究提供理论基础。     

一类高效低毒安全的新型液体闪烁体

介绍了一种以烷基苯为溶剂的低毒、低腐蚀、低挥发性、高闪点新型液体闪烁体。经长达数年的测量和表征,此液闪具有高透明度、高稳定性、高光产额及良好的波形分辨等优点,易于保存,可以替代基于三甲苯、二甲苯、甲苯等溶剂的具有高挥发性、高腐蚀、高火灾风险并有一定毒性的传统液体闪烁体,且成本低廉,非常适合用于大体积探测器,还可根据需要掺入Gd、Nd等金属,应用于中子、中微子探测等领域。     

中子导管末端中子束角发散分布规律研究

本文针对常被忽略的中子导管末端束流角发散现象,基于全反射光学几何原理推导了准确描述中子束角发散分布规律的理论公式,揭示了角发散分布不连续特性的本质是源于导管系统中空间间隔的影响。利用蒙特卡罗模拟软件建立计算模型,验证了公式的正确性。模拟结果发现,角发散分布的不连续性将引起使用光阑的光路系统样品处中子强度空间分布不均匀,甚至出现栅格暗纹效应。依据理论解析公式,提出了优化角发散分布从而减小或消除暗纹效应的方法。     

YAP：Ce闪烁探测器γ射线能量响应研究

使用新型YAP：Ce无机晶体配大线性电流光电倍增管组成闪烁探测系统，采用散射法将⁶⁰Co源（约2.2×10¹⁴ Bq）散射为单能γ射线，实验测量探测器系统的γ射线灵敏度，并结合计算机数值模拟计算对数据进行分析处理。新型YAP：Ce无机晶体对γ射线的灵敏度相对较高，是同体积CeF₃晶体的10倍多。采用YAP：Ce无机晶体比CeF₃晶体更有利于γ射线测量。      

Energy and Angular Responses of the Criticality Accident Detector using a Plastic Scintillator

The Japan Atomic Energy Agency (JAEA), Nuclear Fuel Cycle Engineering Laboratories, operates a spent fuel reprocessing plant and MOX (Plutonium-Uranium Mixed Oxide) fuel fabrication plants. Criticality accident detectors have been installed in these facilities. The detector, the Toshiba RD120, is composed of a plastic scintillator coupled to a photomultiplier tube, and an operational amplifier. The alarm triggering point is set to 1.0–3.6 mGy.h^?1 in photon dose rate to detect the minimum accident of concern. However, a plastic scintillator is principally sensitive not only to primary photons but also to neutrons by secondary photons and heavy charged particles produced in the detector itself. The authors calculated energy and angular responses of the RD120 criticality accident detector to photons and neutrons using Monte Carlo computer codes. The response to primary photons was evaluated with the MCNP-4B and EGS4 calculations, and photon and X-ray irradiation experiments. The response to neutrons that produce secondary photons and heavy charged particles from neutron interactions was computed using the MCNP-4B and SCINFUL, respectively. As a result, reliable response functions were obtained. These results will be a great help in reassessing the coverage area and in determining the appropriate triggering dose rate level in criticality accidents.     

用于在线测量反应堆内热中子相对通量密度分布的闪烁体光纤探测器研究

闪烁体光纤探测器采用双探头甄别中子信号,利用252 Cf裂变源对探测器系统进行了测试,并与3 He计数管的计数进行了对比。在启明星1#上进行了热中子相对通量密度分布的测量,结合Geant4得到的不同能量段的中子转化率及MCNPX模拟得到的反应堆中子能谱,对探测器进行了相对效率刻度,测试结果与固体核径迹探测器测得的裂变率分布进行了对比。测量结果表明,闪烁体光纤探测器对于252 Cf中子源的响应基本符合点源的衰减趋势,与3 He计数管的测量结果符合较好。在启明星1#热区测得的热中子相对通量密度分布与固体核径迹探测器测量到的结果一致,快区测得的热中子相对通量密度分布与3 He计数管的测量结果及MCNPX的模拟结果符合较好。测量结果为闪烁体光纤探测器的研究提供了较好的实验依据。     

BaF2闪烁体探测器信号数字化方法研究

应用数字化方法对BaF₂闪烁体探测器脉冲信号进行了研究,信号的测量通过FADC和计算机系统实现,并对所采集的脉冲波形进行了离线分析。通过计算脉冲波形的面积提取了射线的能量信息,重建了能谱,并与传统电子学模拟信号测量方法得到的能谱进行了比较;应用过阈定时方法提取了脉冲的时间信息,测量并给出了4πBaF₂探测器系统的时间分布谱;应用脉冲形状甄别法对α粒子和γ射线进行了鉴别研究,根据脉冲信号快/慢成分比的差别清楚地将α粒子从γ射线中鉴别开来。本工作为在γ全吸收型4πBaF₂探测器系统中应用FADC进行多通道、多参数、大数据量数字化数据获取积累了经验。