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。     

~6LiI/~(nat)LiI闪烁体探测器效率的模拟计算及实验测量

碘化锂晶体闪烁体具有中子测量效率高、探测器尺寸小等优点,它是目前相当成熟和用途广泛的探测器,在中子测量及环境监测等各方面均有广泛应用,它由闪烁体、光导、光电倍增管、高压四部分组成。本工作利用Monte Carlo程序研究了6LiI/natLiI闪烁体探测器尺寸与探测效率的关系,并通过GEANT4及MCNP程序模拟计算了高富集度的6LiI晶体和天然LiI晶体及纯7LiI晶体的探测效率。从理论模拟结果可以看出10 mm厚度的两种探测器对热中子探测效率都很高,6LiI达到98%,而natLiI也能达到65%。利用反应堆热中子刻度了6LiI/natLiI闪烁体探测器的热中子探测效率,考虑了铅砖及高密度聚乙烯的散射,以及环境中子的贡献后,实际测量6LiI探测器探测效率在90%左右,natLiI探测器探测效率在70%左右。     

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。      

微小角中子散射谱仪的高分辨中子闪烁体探测器研究

微小角中子散射谱仪是中国散裂中子源(China spallation neutron source,CSNS)工程目前在建的谱仪之一,为了实现微小角散射模式下中子衍射的精确测量,要求中子探测器的位置分辨≤2 mm、探测效率≥60%@0.4 nm。在此物理精度需求下,研制了基于⁶LiF/ZnS(Ag)闪烁屏、波移光纤阵列和硅光电倍增管(Silicon Photomultiplier,SiPM)结构的位置灵敏型闪烁体探测器,以实现热中子的高效率和高分辨实时探测。探测效率测试以标准3He管的入射中子数归一化计算得到,位置分辨通过含有“CSNS”字样的含硼铝板验证。本文详细研究了0.5 mm直径波移光纤的光传输性能,对比了不同硅光电倍增管的增益和热噪声特性,并以此设计了有效面积为300 mm×300 mm的探测器工程样机。经测试,该探测器的位置分辨为1.2 mm×1.2 mm,探测效率为(61.8±0.2)%@0.4 nm,达到了工程设计指标,满足了CSNS工程微小角谱仪的中子衍射测量需求。     

~6Li玻璃闪烁体中子脉冲的等效电子能量

ST-602型铈(Ce)激话的~6Li玻璃闪烁体是探测慢中子、特别是热中子的高效率探测器。3mm厚的这种闪烁体对热中子的探测效率可达90％以上,但它对γ射线的探测效率也较高,这对于中子探测来说是极为不利的。因为中子束经常伴随γ射线。为了合理使用~6Li玻璃闪烁体探测中子并有效地甄别掉γ射线,为了正确地选择γ射线的能量,以便使~6Li玻璃探测器能同时用作γ射线和中子的探测元件,因此研究中子、电子(或     

裂变材料中子-伽马脉冲形状甄别几何条件影响的模拟分析

快中子多重性分析技术是当前核材料衡算领域的热门研究方向。针对中子伽马脉冲形状甄别的效果在探测距离很近时明显变差的实验现象展开了研究。使用GEANT4工具箱模拟了液体闪烁体探测器测量裂变中子伽马的粒子输运过程,并基于计算机模拟数据分析了使用BC-501A液体闪烁体探测器测量裂变中子时,裂变物质与探测器的距离(几何效率)对中子-伽马甄别效果的影响。分析的结果与实验现象相符,表明在基于液体闪烁体探测器的核材料属性测量中,若单个探头的探测效率较高,裂变中子伽马脉冲叠加会严重影响甄别结果和测量计数。     

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。     

宽能谱高灵敏含硼塑料闪烁体探测器理论设计

为提高含硼塑料闪烁体探测器对0.02-0.25 MeV能区中子的探测效率,提出了在含硼塑料闪烁体外包围聚乙烯慢化体的结构设计,并用MCNP程序模拟计算含硼塑料闪烁体探测器的探测效率,给出了探测效率与前端和侧面聚乙烯慢化体厚度的关系.结果表明,通过侧面聚乙烯慢化体的添加,可以大大提高含硼塑料闪烁体探测器对0.02-0.2...     

中子图像探测器的量子探测效率

为研究由中子-可见光图像转换屏、光学系统以及CCD相机组成的中子图像探测器的成像性能,根据探测效率、量子增益和调制传递函数等性能评价参数,分析了中子探测效率与闪烁体厚度的关系以及薄板型和阵列型闪烁体与CCD相机之间采用不同耦合方式下的量子增益,并给出了透镜耦合条件下的调制传递函数及相应的量子探测效率,最后全面分析了中子图像探测器的等效噪声量子数。     

补偿中子法测井玻璃闪烁体对

研制成功煤(石油)井补偿中子法测井用的中子闪烁体对——ST1604、ST1605。其中子灵敏物质分别是Φ3、Φ4的多柱型~6Li玻璃闪烁体,对热中子的透射探测效率分别为50—60％和～100％,而对~(60)Coγ射线探测效率<0.3％。此产品也可作其他强γ场中的高灵敏中子探测器。     

基于6Li+CdTe的新型中子探测器的优化设计研究

面对~3He气体资源严重短缺的国际形势,2018年基于~6Li+CdTe新型中子探测器方案被提了出来,其具备热中子探测效率高、γ灵敏度低及可与~3He气体中子探测器相比拟的特点,有很好的应用前景。本文分析~6Li+CdTe中子探测器的结构和工作原理,采用MCNP6软件对~6Li+CdTe中子探测器进行物理建模并且对其物理性能、结构参数、中子慢化体设计等进行模拟计算,并就该探测器在特殊核材料监测系统中的应用开展了探索研究。结果显示:CdTe吸收层的最佳厚度为10μm;当6层~6Li+CdTe的中子探测单元叠加时,~6Li转化层的最佳厚度为60μm,此时热中子探测效率超过50%;探测系统的尺寸达到4 m×32 cm时,可以满足特殊核物质监测的要求。整个模拟研究获得了探测器最佳工作参数以及辐射监测系统设计方案,对特殊核材料在线中子监测装置的实验研究具有指导意义。     

基于MPD-4电子学插件的液体闪烁体中子光响应特性实验研究

中子光响应函数是液体闪烁体探测器的重要参数,准确的光响应函数和探测阈值是精确确定中子探测效率的基础。近年来,专门用于液体闪烁体中子探测器的高集成度新型电子学插件（Mesytec公司的MPD-4）广泛应用于中子探测系统中,该电子学插件集成了脉冲高度（PH）、脉冲形状甄别（PSD）和恒比定时（CFD）测量功能,且1个NIM插件即可实现4路探测器的同时测量。对于同一中子探测器,利用这一电子学系统与传统电子学系统对中子的光响应函数进行了实验比对,结果表明,两套系统得到的中子光响应函数具有明显的差异。因此,在使用MPD-4电子学系统进行中子探测的实验中,需对光响应函数进行重新标定。     

基于MPD-4电子学插件的液体闪烁体中子光响应特性实验研究

中子光响应函数是液体闪烁体探测器的重要参数,准确的光响应函数和探测阈值是精确确定中子探测效率的基础。近年来,专门用于液体闪烁体中子探测器的高集成度新型电子学插件(Mesytec公司的MPD-4)广泛应用于中子探测系统中,该电子学插件集成了脉冲高度(PH)、脉冲形状甄别(PSD)和恒比定时(CFD)测量功能,且1个NIM插件即可实现4路探测器的同时测量。对于同一中子探测器,利用这一电子学系统与传统电子学系统对中子的光响应函数进行了实验比对,结果表明,两套系统得到的中子光响应函数具有明显的差异。因此,在使用MPD-4电子学系统进行中子探测的实验中,需对光响应函数进行重新标定。     

~3He正比计数器探测效率模拟及灵敏度刻度

利用Monte Carlo程序研究了3He正比计数器慢化体厚度与探测效率的关系,单能中子及Hess谱中子模拟给出5 cm的聚乙烯慢化体优化厚度。利用天然中子本底对探测器装置进行测试,并对探测器灵敏度进行了刻度。     

LaBr3(Ce)探测器探测效率影响因素研究

LaBr₃（Ce）晶体是一种性能优异的新型无机闪烁体,是制作闪烁体探测器的优异材料。LaBr₃（Ce）探测器在核测井、环境监测、核医学等领域得到了广泛应用。探测器的探测效率是探测器设计和研制的一个重要指标,利用Geant4工具包建立LaBr₃（Ce）探测器的探测模型,对影响探测器的探测效率的相关因素进行研究。结果表明：探测效率与晶体截面形状、尺寸有关：矩形截面的探测效率低于圆形和方形截面,而且晶体径向尺寸越大而长度越短,探测效率越高;LaBr₃（Ce）探测器的探测效率与射线的能量有关：能量越高,探测效率越低;同时,若是发散的放射源,与探测器间距越小闪烁体的探测效率越高。通过探测器探测效率的影响因素分析,对基于LaBr₃（Ce）探测器研究和设计具有一定的参考价值和指导意义。     

ST-602型玻璃闪烁体热中子绝对效率测定

一、引言玻璃闪烁体是五十年代末、六十年代初发展起来的一类核辐射探测器。~6Li玻璃闪烁体是一种很理想的低能中子、特别是热中子探测器。中子探测器的性能通常以其对某一能量,或某几个能量的中子的效率来评价。各种类型的中子探测器,特别是慢中子探测器皆以探测效率作为主要核性能指标。本文将介绍ST-602型铈(Ce)激活~6Li玻璃闪烁体(下     

掠入射涂硼多丝正比室中子探测器设计及其性能模拟

针对国内中子散射谱仪对高效率高位置分辨的热中子探测器需求,对基于多层掠入射涂硼多丝室的新型位置灵敏中子探测器进行了模拟研究。利用蒙特卡洛模拟软件Geant4对探测器的中子探测效率、位置分辨率以及基材对中子的散射进行了模拟仿真。结果表明,采用掠入射多层结构可以实现较高的中子探测效率和位置分辨率。当掠入射角度为5°时,采用3层结构可以对波长2.5 A的热中子实现62%的探测效率;对于2 mm的阳极丝间距,掠入射结构下探测器的位置分辨(FWHM)可达0.286 mm。     

一种新型中子高效率探测器技术研究

根据现有的中子探测器多采用气体探测材料,普遍存在体积大,效率不高和响应时间长的缺点,结合中子探测的最新发展,用蒙特卡罗方法通用软件MCNP(4B版本)对中子探测材料和结构进行了研究,并在此基础上设计出了一种新型中子探测器模型,对它的探测性能进行了数值仿真。该新型中子探测器的设计不论是对民用还是对军用都将有着十分重要的意义。     

GdI3:Ce闪烁体中子探测性能测试与改进研究

为改善GdI₃:Ce闪烁体在探测中子过程中的γ抑制能力,使用Geant4和XCOM计算了其γ线性吸收系数,并通过模拟计算与实验测量研究了铅屏蔽法抑制γ的有效性。结果表明：GdI₃:Ce闪烁体在探测中子过程中易受低能γ射线的干扰;随着铅层厚度的增加,100 keV~1 MeV的γ射线对中子探测的干扰减小,而3~10 MeV的γ射线的干扰呈先增加后减小的趋势。对²⁵²Cf中子源的实验测试发现,在碘化钆闪烁体外围添加铅层后,中子峰得以显现;随着铅层厚度的增加,中子峰内净计数减小,而净计数与本底计数的比值上升。模拟和实验结果均表明,在使用GdI3:Ce闪烁体探测中子时,应根据中子探测效率和信噪比的优化确定γ屏蔽铅层的厚度。     

双端输出塑料闪烁体探测器的符合关联测试

利用双端信号输出的塑料闪烁体与灵敏度高、时间响应快的硅光电倍增管构成塑料闪烁体探测器探头,并与后端的数字化转换器等电子学系统搭建成塑料闪烁体探测器系统。为了研究不同数据处理方法对真事件探测效率和能量分辨率的优化,分别使用标准γ源60Co和137Cs对塑料闪烁体探测器系统进行测试。研究了关联事件的符合时间窗对探测器真事件探测效率的影响,分析了波形的积分长度与脉冲信号甄别(Pulse Shape Discrimination,PSD)开窗法对能谱能量分辨率的改进。结果表明,在关联事件的符合时间窗为15 ns时,真事件探测效率最佳,当波形积分长度为80 ns时,通过PSD开窗后能量分辨率由原来的53.38%优化为42.21%。