基于14 MeV μs脉冲中子发生器与NaI(Tl)和BGO闪烁探测器的爆炸物检测系统的研制

介绍了利用14MeV μs脉冲中子发生器、NaI(Tl)和BGO闪烁探测器建立的爆炸物检测实验系统。研究了中子感生瞬发γ能谱的时间特性，分别测量了快中子的非弹性散射γ能谱和热中子辐射俘获γ能谱。使用了NaI(T1)和BGO两种探测器测量γ能谱；NaI(Tl)探测器在测量“N的热中子辐射俘获γ10、835MeV时表现出了很好的性能，而BGO探测器则在测量^12C和^16O的快中子非弹性散射γ时得到了较好的结果。利用这两种探测器测量了22种样品，其中包括RDX、TNT、NQ3种炸药。根据NaI(Tl)和BGO测量到的中子感生瞬发γ能谱，在分析了^1H、^12C、^14N、^16O的元素含量之后，有效地实现了对炸药与普通物品的分辨。     

快热中子法检测煤的低位热值

介绍了利用脉冲中子发生器产生的快热中子感生的瞬发γ射线的两种反应,快中子非弹性散射(n,n'γ)反应和热中子俘获(n,γ)反应,对煤的低位热值进行分析的方法、原理和设备.γ射线探测器采用BGO探头.采用多元回归分析方法,较好地解决了元素间的干扰问题.用脉冲中子法测得的低位热量分析值与化验值的误差＜0.4MJ/kg.     

瞬发γ射线中子活化分析及其应用

热中子与物质产生辐射俘获反应时,发出瞬发γ射线,用高分辨率锗半导体探测器测量瞬发γ能谱,进行能量和强度分析,从而达到识别元素及确定含量的目的,此即瞬发γ射线中子活化分析,简称PGNAA。由于~(252)Cf中子源和锗探测器的发展,PGNAA作为堆中子活化分析     

主动法探测炸药的实验研究

阐述了采用主动法探测炸药的原理,综合分析屏蔽体、自然界本底和反应截面对炸药中^1H、^12C、^16O和^14N核素的测量影响.并利用^252Cf中子源辐照模拟炸药半球,采用高纯锗γ探测器探测了由中子与^1H、^12C、^16O和14N核素发生（n,γ）俘获反应产生的γ射线.通过实验研究了主动法探测炸药的可行性,分析了探测^1H、^12C、^16O和^14N四种核素的瞬发γ射线的优缺点.     

一个高能量多线γ放射源

一、引言文献[1]已报导过用Am-Be源中子被镍俘获后产生的γ放射源,它可用于γ探测器的性能刻度,特别是Ge(Li)探测器的刻度。为了使这种γ射线源能用于更宽的能量范围和低分辨探测器,我们对样品的结构作了改进、并用NaI(Tl)和BGO探测器进行了测试。这种多线γ放射源可以对分辨率差的探测器在1～9 MeV范围内作能量响应特性的测     

脉冲中子全能谱测井数据处理方法及影响因素的模拟研究

C/O能谱测井是确定含油饱和度的主要测井方法,模拟水平井条件下的非弹性散射伽马能谱,研究C/O值与含水饱和度、孔隙度及泥浆侵入深度的关系。而探测器的类型、尺寸、探测效率、能量分辨率、稳谱、能谱的处理方法以及中子对探测器晶体的作用都会对测井结果产生影响。利用蒙特卡罗方法模拟源距分别为30cm和58cm处,且井眼和地层流体分别为油和水砂岩地层的中子能量分布,通过研究中子对NaI、BGO、GSO和LSO四种探测器的作用及响应关系得到：中子对探测器的作用将使地层流体分辨能力降低。模拟改变NaI和BGO晶体探测器的直径和长度时的探测器响应能谱,采用不同的能窗处理方法对地层流体的分辨能力不同,选取光电峰和第一、第二逃逸峰对应的能量窗时BGO晶体探测器测量的C/O差值要比NaI晶体探测器的大,但受尺寸的影响不大;但采用光电峰对应的能量窗时,BGO晶体探测器测量的C/O差值要比NaI大得多,且随着尺寸的增加差值也增加。能量道的飘移对C/O值影响较大,而能量分辨率对差值影响相对较小     

瞬发伽玛活化分析中3种探测器性能比较

利用中国先进研究堆(CARR)热中子束流孔道首次开展了瞬发伽玛中子活化分析(PGNAA)实验。对NH4Cl、Si、Fe、Al等4种样品进行了辐照,同时采用HPGe、LaBr_3、BGO 3种探测器对样品进行实时测量,在瞬发伽玛射线的能量为0.002~10 MeV范围内研究了3种探测器在宽能区的能量线性、能量分辨率、探测效率等性能。     

大体积NaI(Tl)探测器性能研究

利用蒙特卡洛方法,对不同体积NaI(Tl)探测器的探测效率进行了计算.对圣戈班(Saint-Gobain)5"×8"NaI(Tl)探测器的能量分辨及时间响应进行了测试.在14 MeV氘-氚中子源照射条件下,测量模拟样(化学式:HCNO)的特征瞬发伽马谱,与国产φ"×4"NaI(Tl)探测器进行了比较.结果表明,圣戈班的...     

脉冲中子全能谱测井闪烁探测器响应特性的蒙特卡罗模拟

利用蒙特卡罗方法模拟研究NaI和BGO晶体探测器对不同γ射线的响应。模拟结果表明,BGO晶体的光电峰和第一逃逸峰对计数贡献大,而NaI晶体的逃逸峰贡献大。对于井眼和地层流体分别为油和水砂岩地层,模拟改变NaI和BGO晶体探测器的直径和长度时的非弹性散射γ射线响应能谱,采用不同能窗处理方法对地层流体的分辨能力不同,选取光电峰和第一、第二逃逸峰对应的能量窗时,BGO晶体探测器比NaI晶体探测器测量的C/O（C与O的元素含量比）差值大,但受尺寸的影响不大;采用光电峰对应的能量窗时,BGO晶体探测器测量的C/O差值比NaI的大得多,且随尺寸的增加差值增大;能量道的漂移对C/O值影响较大,而能量分辨率对差值影响相对较小。     

中子感生瞬发γ射线能谱的蒙卡模拟

中子感生瞬发γ射线分析(PGNAA)中使用蒙卡技术模拟物料与中子反应后产生的瞬发光子在NaI(T1)探测器中的响应一直是一个难点。介绍了用于PGNAA的专用蒙卡程序NPTrans．NPTrans能够进行中子、光子级联输运并能够给出光子在NaI(T1)探测器中的响应。给出了蒙卡模拟能谱与实验数据的比较。NPTrans的开发经验为其他研究开发专用的蒙卡程序提供了一定的借鉴。     

中子诱发TNT中轻核素反应的混合γ能谱模拟

用MCNP模拟了Am-Be中子源诱发土壤环境中爆炸物各组成核素形成的瞬发γ射线在Nal(T1)和BGO探测器中的能谱,得到H、C、N、O核素特征峰计数随爆炸物质量的变化关系,研究了土壤湿度对γ能谱的影响.通过对中子诱发爆炸物的瞬发γ能谱分析,发现N、C核素特征γ射线全能峰计数之比能较好识别含水环境下的爆炸物.     

NaI闪烁体的快中子辐照损伤

中子瞬发γ活化分析(Prompt Gamma Neutron Activation Analysis,PGNAA)是工业物料成分检测的最主要方法之一,该方法通过大体积NaI闪烁体探测器测量物料被中子活化后的瞬发γ能谱来分析物料成分。测量过程中,NaI晶体处于较强的快中子场中,该快中子场对晶体的辐照损伤是影响NaI探测器性能的最主要因素,而NaI探测器的稳定性直接决定了PGNAA整体设备的性能。本文基于中国工程物理研究院CFBR-Ⅱ(China Fast Burst Reactor Ⅱ)型反应堆,精确地测量了NaI闪烁体在裂变中子场的10~8 cm~(-2)、10~9 cm~(-2)、10~(10) cm~(-2)、10~(11)cm~(-2)、10~(12) cm~(-2)、10~(13) cm~(-2)、10~(14)cm~(-2)共7个中子注量照射后,NaI闪烁体组装的闪烁体探测器的性能变化。测量结果表明,NaI探测器除有较强的中子活化效应外,能量分辨率未发生显著变化,这为PGNAA设备中探测器的中子屏蔽设计和寿命估计提供了重要参数。     

爆炸物检测中的模拟计算

为优化基于伴随α粒子技术的爆炸物检测系统中的γ探测器和数据分析软件,利用蒙特卡罗程序EGSnrc对γ探测器的探测效率和能量响应分别进行了模拟。NaI(Tl)、BGO等几种无机闪烁体γ探测器探测效率的模拟计算结果为探测器的优化选择提供依据;对碳、氧单质元素、硝酸氨、模拟炸药样品在14MeV中子作用下的特征γ射线,在Φ5″×8″NaI(Tl)探测器的能量响应模拟计算结果进行了分析,并与实验测量能量响应进行了比较。结果表明,模拟方法可靠,应用该方法可对其他的单质材料来进行响应计算以建立响应函数数据库。     

利用~(252)Cf快电离室裂变γ射线测量NaI(Tl)定时精度

为了测量γ射线入射NaI(Tl)探测器的定时相对不确定范围,利用纳秒响应252Cf快电离室,通过252Cf裂变γ射线和中子飞行时间谱测量,由γ射线峰时间宽度获得探测器定时精度。采用BC501液体闪烁探测器和NaI(Tl)探测器,γ峰的FWHM分别为1.2 ns和1.7 ns,NaI(Tl)探测器的定时精度FWTM能够达到3.5 ns。     

中子感生瞬发γ射线在线分析技术的进展(1988～2002)

对1988—2002年间中子感生瞬发γ射线在线分析(Neutron Induced Prompt Gamma—ray Analysis，NIPGA)技术的发展进行了叙述。目前分析技术已进入脉冲快热中子的非弹反应和俘获反应联合分析(Pulsed Fast—Thermal Neutrons Analysis，PFTNA)阶段。采用的中子发生器寿命已突破10000h，多道谱仪已发展成全数字化整体式现场用谱仪，HPGe探测器的相对探测效率达100％，常温高分辨的TeZnCd探测器已开始应用。在软件方面已采用蒙特卡罗—库最小二乘法解决了中子活化瞬发γ射线分析(Prompt Gamma Neutron Activation Analysis，PGNAA)中的非线性反转问题。     

主动法探测炸药成分的实验研究

阐述了采用主动法探测炸药的原理,分析了屏蔽体、自然界本底和反应截面对炸药中1H,12C,16O和14N核素的测量影响。并利用252Cf中子源辐照模拟炸药半球,采用高纯锗γ探测器探测由中子与1H,12C,16O和14N核素发生(n,γ)俘获反应产生的射线。利用MC-NP对炸药中产生γ射线的概率进行了计算,并采用相对效率法进行了实验结果的分析。实验结果表明:主动法探测炸药成分(1H和14N)是可行的。     

高通量堆16N在线监测仪MC模拟研究

本文提出一种基于NaI(Tl)探测器与BGO探测器进行反符合测量~(16)Nγ散射能谱,以实现对高通量工程试验堆一次水~(16)N比活度在线监测的方案。采用MCNP5程序与GEANT4工具包对~(16)N监测仪测量装置的屏蔽体、过滤器与BGO晶体尺寸优化及~(16)N散射谱测量进行蒙特卡罗模拟,并选择实验测量~(137)Csγ源散射谱进行对比验证。模拟分析表明:在选择合适厚度的铅屏蔽体、锡过滤器以及BGO厚度下可以提高~(16)Nγ谱峰康比。     

探测快中子的新技术

本文概述了近年来探测快中子的新技术，它们分别是：抑制γ射线、热中子和带电粒子的符合谱仪；高分辨宽能量范围正比计数器的＾３Ｈｅ夹心谱仪；含氢的纤维闪烁体用于抑制γ射线、中子位置分布和中子能谱测量；及含锂的纤维玻璃闪烁体用于长中子计数器测平均中子能量；中子的直接探测；用于中高能和重离子核物理的多元件阵列快中子探测器和极化仪；用于核核查的中子源影像探测器；高入射氘核能量和高能中子的伴随粒子技术等７个方面     

用于测石油井的高纯锗探测器的研制

测量石油井内油层、水层及油水混合层的位置(由测量快中子非弹性散射γ射线,确定碳氧比值来实现),对石油开采意义很大。NaI(Tl)探头较早被用作这一目的,它可做成很大体积的探测器,有较高的探测效率,但能量分辨率较差,测试精确度不够高。用锗γ射线探测器能达到较高的测试精确度,但如果体积较小,则探测效率较低。     

一台测量快中子辐射俘获截面的大液体闪烁探测器

为了测量快中子辐射俘获截面,我们研制了一台测量γ射线的球形液体闪烁探测器,其直径为1m,容积680l。该探测器属4π几何类型,探测器效率达80％以上。为了降低本底,除了用10cm厚的铅和40cm厚的石蜡建成屏蔽室外,还采用符合方法,使本底计数小于100cps。探测器已经在2.5MeV脉冲质子静电加速器上测量了金、钽和铥等元素的辐射俘获截面。