14 MeV快中子照相用光纤转换屏研究

快中子照相技术因其超强的样品透视能力而成为射线无损检测技术近年来研究的热点,转换屏是中子照相装置的关键部件。光纤转换屏是一种新型的快中子照相转换屏,较大程度兼顾了光纤阵列的高探测效率和荧光屏的高成像质量,具有很好的应用前景。本文以D-T加速器为中子源,用ZnS和环氧树脂以及光纤研制了快中子照相光纤转换屏,耦合科学级CCD数字成像系统,进行了快中子数字照相技术研究,获取了不同光纤排列方式的光纤转换屏积分曝光图像,同时测量了快中子荧光屏和塑料闪烁体等其他快中子照相用转换屏的发光效率,实验结果表明,光纤转换屏的发光效率高于其他类型转换屏的。     

14 MeV快中子照相用光纤转换屏研究

快中子照相技术因其超强的样品透视能力而成为射线无损检测技术近年来研究的热点,转换屏是中子照相装置的关键部件。光纤转换屏是一种新型的快中子照相转换屏,较大程度兼顾了光纤阵列的高探测效率和荧光屏的高成像质量,具有很好的应用前景。本文以D-T加速器为中子源,用ZnS和环氧树脂以及光纤研制了快中子照相光纤转换屏,耦合科学级CCD数字成像系统,进行了快中子数字照相技术研究,获取了不同光纤排列方式的光纤转换屏积分曝光图像,同时测量了快中子荧光屏和塑料闪烁体等其他快中子照相用转换屏的发光效率,实验结果表明,光纤转换屏的发光效率高于其他类型转换屏的。     

快中子转换屏发光性能研究

以中子转换屏发光机理建立数学模型,计算了LiF-ZnS中子转换屏的各项参数对成像性能的影响。用不同种类荧光粉制备了多块不同厚度和材料成分的快中子转换屏进行性能测试,实验结果显示,14 MeV快中子转换屏最佳厚度为3 mm左右,ZnS和粘合剂的最佳重量比为1:1–2:1。对快中子转换屏和塑料闪烁体等中子探测屏的性能进行了实验测试和对比,给出了各种探测屏的性能差异和适用范围。     

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...     

用4.5MV静电加速器开展快中子照相的研究

用国产原材料研制了一种适用于快中子照相的关键部件——快中子转换屏。利用⁹Be(d，n)反应在北京大学4.5MV静电加速器上产生低于7MeV能区的快中子，采用胶片成像法进行了快中子照相的初步实验。借助带不同孔径的Fe等不同材料制作的不同厚度的试验样品，对快中子胶片成像法的基本性能进行了初步测试和研究。实验结果表明，研制的快中子转换屏能够满足快中子照相的需要。     

闪烁体薄膜在线测量质子束流强度

质子单粒子效应实验研究和质子加速器研究中,质子束流强测量关系着实验结果的可靠性和准确性。法拉第筒、金硅面垒探测器、金刚石探测器等传统探测方法均为拦截式测量,无法实现束流的在线测量。本文用闪烁体薄膜在线监测质子束流强。质子束流穿过薄膜闪烁体,沉积部分能量使其发光,用光电倍增管收集光信号,从而得到束流的强度信息。通过质子与闪烁体材料相互作用的理论计算得到闪烁体材料对质子束流的响应关系。在北大2×6 MeV串列加速器上对3–10 MeV的质子束流进行了实验测量,验证了其响应关系。     

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。     

BC501液体闪烁体对n-γ及能量的分辨与其尺寸的关系

BC501液体闪烁体广泛应用于探测快中子，但测量伴随着很高的γ本底。为寻找具有较好的n-γ及能量分辨的BC501闪烁体，利用脉冲上升时间法，对几种不同尺寸的BC501闪烁体进行n-γ及能量分辨测量。在下阈0.75和1MeV下，分别测量了Am-Be中子源的n-γ分辨谱以及相同条件下的γ上升时间-幅度谱。测量了d-T中子源14MeV的反冲质子脉冲高度分布。对不同尺寸BC501闪烁体的n-γ及能量分辨进行了比较。实验表明，综合考虑n-γ和能量分辨，闪烁体的体积不应太大，长度应在保证效率的条件下适中选择。      

新型热中子转换屏研制

正中子闪烁体转换屏是中子照相装置的核心关键部件,其作用是实现不可直接探测的中子信号到光信号的转换。目前商业化的6LiF/ZnS(Ag)转换屏的探测效率以及空间分辨率等性能已难以满足需求。本项目开发了高分子聚合物光学基底材料和固体颗粒复合材料制备工艺,开发出多种闪烁屏制备方法,包括喷涂法、压片法和漆膜法等。利用蒙特卡罗模拟方法计算了不同晶粒尺寸的中子吸收材料和荧光材料对辐射能量的吸收情况,为闪烁体的实际制备选择晶粒尺寸提供了理论依据。研制了闪烁屏性能测试装置,改进了中子照相系统整体空间分辨率计算方法,研究分析     

含硼塑料闪烁体的中子-γ甄别

含硼塑料闪烁体在中子探测方面具有许多优良特性,由于~(10)B具有很高的慢中子俘获截面,氢具有很高的快、慢中子散射截面,因此能够实现对慢中子和快中子的同时探测。为有效区分中子和γ事件,用过零时间法对含硼塑料闪烁体BC454的中子-γ甄别能力进行了实验测量。三组对比实验的结果表明,脉冲上升时间谱存在三个明显的高斯分布,它们从左到右依次分别对应于γ射线、快中子和慢中子,因此BC454具有一定的中子-γ甄别能力,能够进行快、慢中子的同时测量。     

Geant4模拟计算新型载6~Li塑料闪烁体的中子能量响应

载6Li的塑料闪烁体是为提高塑料闪烁探测器对低能中子的探测灵敏度,根据中子灵敏度补偿原理而研制的新型塑料闪烁体。采用geant4软件,模拟计算了新型载6Li的塑料闪烁体的中子能量响应,获得了几种不同6Li浓度及不同厚度的掺6Li塑料闪烁体的中子能量响应曲线,并与原有材料的实验结果进行了对比。计算结果表明,6Li核素的加入对闪烁体低能中子段的能量响应确有较好的改善作用,新型闪烁体具有很好的特性以实现探测器中子能量响应的坪特性。     

塑料闪烁体探测器性能比较

采用MC模拟了对溶剂BC408、PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)、PS(聚苯乙烯)、乙烯基甲苯、LiME(甲基丙烯酸锂)共5种材质的塑料闪烁体在不同射线能量下的性能参数测试,并将实验数据进行对比,进而选出光产额与探测效率较高的产品。实验结果表明:BC408塑料闪烁体在能量区间为0～0.662 MeV的射线照射下的光产额与探测效率皆比其他4种材质更为稳定,适用性更强。此次试验结果可为使用选取探测器提供参考。     

D-T快中子照相准直屏蔽体设计及中子束特性的模拟研究

设计一个用于氘氚(D-T)快中子照相的准直屏蔽体系统,对D-T中子发生器快中子在准直屏蔽体材料中输运的MCNP模拟研究,给出准直中子束的中子能谱、注量率及均匀性、γ射线能谱和γ射线注量率等重要参数.模拟结果显示,用D-T中子发生器中子源和合理的准直屏蔽体系统可得到快中子照相所需的准直快中子束.     

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。      

高能中子照相转换屏性能初步研究

高能中子照相技术因其超强的样品透视能力而成为射线无损检测技术近年来研究的热点,转换屏是中子照相装置的一种关键部件。目前耦合科学级中子数字相机系统用到的高能中子照相转换屏主要有塑料闪烁体、光纤阵列、压制荧光屏和光纤转换屏等,其性能差异很大,需进行性能测试以确定不同转换屏的应用特点或场景。本文针对传统中子照相转换屏探测效率的定义问题,在物理原理基础上对其定义进行了修正,通过实验方法对各类转换屏的高能中子探测效率、空间分辨力等性能指标进行了测试。结合实验系统参数对转换屏绝对效率进行了反推计算,结果表明:压制荧光屏和光纤转换屏分别具有最高的空间分辨率和探测效率。     

基于高压倍加器的快中子照相技术研究

本文详述了所建立快中子照相系统的性能和实验测试。依托中国原子能科学研究院的600kV高压倍加器,设计加工了线中子源和高L/D复合屏蔽准直器,开展了14 MeV快中子照相系统对聚乙烯、铝、铁和铅材料的空间分辨能力的实验研究。实验中分别采用了厚刀口法和狭缝指示器法,两种方法得到的实验数据相符合。研究结果表明,该快中子照相系统对单一材料能达到优于1mm的空间分辨能力,与理论计算结果相一致。     

ST-401型塑料闪烁微粒球的制备和应用

塑料闪烁微粒球是有机固体闪烁体的一种,国外已有商品出售,广泛用于快中子计数、低能β计数和氚的测量。我们用悬浮聚合法,制备出直径为0.1—1.0毫米的塑料闪烁微粒球,用于~3H水的连续监测,满足了需要,填补了国内空白。这对反应堆与后处理工厂的安全运转和辐射防护都有一定的实际意义。     

快中子探测器的效率刻度

本文叙述了用n-p散射方法刻度快中子探测器效率的基本原理、实验方法和测量结果。400 keV氘束轰击T-Ti靶,由T(d,n)~He反应得到15.2 MeV的中子,散射体是一个圆柱塑料闪烁体(φ2.2×3cm),飞行距离2m,时间分辨率约1.5ns,效率测量的能区范围为1—14MeV,对多次散射和几何条件作了修正,总的误差约2%。     

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.     

新型放射性气溶胶总β测量组合探测器设计

安全壳内放射性气溶胶总β测量为壳内污染情况及一回路系统承压边界有无破坏、泄漏提供判断依据。对β射线敏感的塑料闪烁体对γ也敏感,γ本底扣除是总β测量中的难题。新型组合探测器用塑料闪烁体作为总β测量主探测元件,BGO作为γ测量从探测元件。根据两种闪烁体光衰减时间差可实现它们各自输出信号的甄别与计数,参照BGO中产生的脉冲计数扣除塑料闪烁体中γ本底。本工作推导出探测器中两种闪烁体对γ绝对探测效率的计算公式,用蒙特卡罗方法模拟,确定γ分别在BGO与塑料闪烁体中引起脉冲数的比例。结果表明,该组合探测器能使γ本底降低约1个数量级。