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14 MeV 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(Tl)和BGO两种探测器测量γ能谱;NaI(Tl)探测器在测量14N的热中子辐射俘获γ 10.835 MeV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、NQ 3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.     

煤对γ射线的吸收与散射及对中子瞬发γ能谱的修正

研究了煤对不同能量γ射线的吸收和散射规律，并结合煤体的中子场分布，实现了对元素的中子感生瞬发γ能谱的修正。     

利用小波滤波方法对γ能谱进行处理

最小二乘平滑滤波是目前用来对带有统计涨落的γ能谱进行处理的主要方法，这种方法可以很好地去除γ能谱中的统计涨落。它的缺点是有可能使γ能谱的形状发生畸变。本文应用小波滤波对复杂的γ能谱进行滤波处理。由于小波变换的多分辨率特性，使得滤波既做到了对能谱统计涨落的消除，又保持了γ能谱的形状。     

光中子爆炸物成像的一种还原方法

针对光中子成像中的模糊图像还原问题,研究了模糊来源,建立了一种物理数学模型。在此基础上,分别使用非约束条件下以及约束条件下的迭代算法,对数学模型进行求解。模拟及实验数据反解结果表明,约束条件下的反解算法能有效地消除成像中的模糊重叠现象,有利于更加清晰准确地判断被探测物的性质。     

利用轫致辐射X射线进行正电子分析的研究

针对现有的正电子分析方法无法分析材料内部缺陷的缺点,提出了一种新的正电子分析方法--光致正电子分析.利用加速器打靶产生的轫致辐射X射线照射样品,通过光子在材料内部发生的电子对效应来产生正电子,然后测量511 keV湮没光子进行正电子分析.通过模拟计算定量研究了该方法用于正电子分析的灵敏度、屏蔽条件等问题;建立了一套实验...     

光中子源的优化设计

文章研究了基于9MeV电子加速器的光中子源的优化设计问题,提出了使X射线最有效地转换为中子的光中子转换靶的最优形状。利用蒙卡程序MCNP5设计了体积为20L的重水光中子转换靶,当加速器的平均电流为100μA时,中子产额可达2.3×10^11n／s。通过增加特定形状的石墨反射层使更多的中子向前发射,正前方10m处中子注量率可达8.55×10^4n／（cm^2·s）。文中还计算了出射中子的能谱、空间分布和时间特性。     

基于高能X射线散射的高原子序数物质探测方法

针对核材料的探测问题,利用其高原子序数（Z）的特性,提出了基于散射能谱解析识别物质原子序数的方法。该方法通过对X射线与物质相互作用所产生的散射光子的测量和分析来进行物质识别,这些光子包括正电子湮没光子、轫致辐射光子和康普顿散射光子,携带了物质原子序数的信息。蒙特卡罗模拟计算结果表明,该方法能够分析核素的原子序数,尤其对核材料等高Z物质的分析更为有效。采用LaBr₃(Ce)探测器测量了基于7MeV电子直线加速器的多个样品的散射能谱,结果表明,该方法能有效区分高原子序数物质。     

^241Am—Be源在煤中所形成中子场的参数拟合

研究了7种煤中主要元素对^241Am—Be中子源在煤中形成中子场的影响．给出了描述中子场中快中子和热中子数量变化曲线的经验公式和拟合参数。     

基于150 MeV电子束的光中子特性模拟分析

高能中子源是研究高能太空宇宙射线中子对人体和电子仪器辐射损伤的必备装置,基于高能电子加速器的光中子源是目前能够提供较高能量白光中子的方式之一。本工作以清华大学先进加速器实验室的激光电子加速器束流参数为基础,借助Geant4对产生的光中子的能量特性、产额特性、角分布特性、时间特性进行了分析。模拟结果表明,Φ2 cm×2 cm的圆柱体Ta靶时,150 MeV电子束流可产生最高能量约为110 MeV、中子产额约为1.2×10~5n/10~7e-、出射时间在0~100 ns之间呈负指数分布的几乎各向同性的光中子。根据拟合的中子能量-出射时间离散指数函数,估算得到对产生的1~100MeV中子,在飞行距离为5m时中子飞行时间的时间分辨率好于2.23%。本工作为该加速器的光中子产生和实验测量工作提供了参考依据。     

特快中子测量中探测器角度模拟与屏蔽条件实验研究

采用Geant4对100 Me V电子轰击Ta靶产生的中子和光子的能量和角度分布规律进行模拟研究,对特快中子和光子能量和数量的角度分布情况比较分析,确定了探测器的探测角度;结合中子能量测量原理与实验现场实际情况,确定了探测位置。在基础铅屏蔽条件下,对比不同厚度前向屏蔽铅的光子脉冲宽度分布,确定了特快中子能谱测量的最佳屏蔽铅条件。