压水堆堆内中子探测器响应函数特性研究

中子探测器响应函数是中子探测器周边区域对其读数贡献的分布函数,是将反应堆物理数值模拟计算结果与探测器实际电流相结合的有效途径。本文对中子探测器响应函数的计算公式进行了推导,并采用蒙特卡罗方法计算堆内固定式中子探测器的响应函数。针对影响中子探测器响应函数的相关因素进行了数值分析,分析结果表明,对中子吸收特性影响较大的因素,如硼酸、控制棒、可燃毒物等,对中子探测器响应函数的影响较大,需在实际的反应堆监测中着重考虑,本文中未考虑的因素影响也可采用本文类似的方法进行研究分析。     

压水堆堆内中子探测器响应函数特性研究

中子探测器响应函数是中子探测器周边区域对其读数贡献的分布函数，是将反应堆物理数值模拟计算结果与探测器实际电流相结合的有效途径。本文对中子探测器响应函数的计算公式进行了推导，并采用蒙特卡罗方法计算堆内固定式中子探测器的响应函数。针对影响中子探测器响应函数的相关因素进行了数值分析，分析结果表明，对中子吸收特性影响较大的因素，如硼酸、控制棒、可燃毒物等，对中子探测器响应函数的影响较大，需在实际的反应堆监测中着重考虑，本文中未考虑的因素影响也可采用本文类似的方法进行研究分析。     

诱发裂变中子场及其功率谱密度比值测量法

用随机过程主方程近似指出诱发裂变发射的中子形成１个随机中子场,随机场内中子的探测器信号具有相关性。提出功率谱密度比值测量法。该比值随裂变核含量与探测器夹角不同有明显变化,与诱发型变发射ｖ个中子的几率分布有关。     

辐射驱动低产额中子诊断数据处理

本文介绍了在“神光”装置上用塑料闪烁探测器测量辐射驱动内爆低产额中子的数据处理方法,将实验数据输入计算机模拟出了所测中子产额几率分布公式及曲线,对测量结果的可信号度进行了分析讨论。     

中子散射对裂变中子谱测量的影响(英文)

介绍了用飞行时间方法测量裂变中子谱时中子在裂变碎片探测器上和周围材料上散射的影响。对裂变碎片探测器和中子探测器之间空气层及测量室的墙壁上散射的影响,用飞行时间方法进行了测量,也用Monte Carlo方法进行了计算,并对用两种方法得到的结果进行了比较。结果表明,中子散射对裂变中子谱的影响是相当重要的,它能明显地改变裂变中子谱的形状。     

中子散射对裂变中子谱测量的影响

介绍了用飞行时间方法测量裂变中子谱时中子在裂变碎片探测器上和周围材料上散射的影响。对裂变碎片探测器和中子探测器之间空气层及测量室的墙壁上散射的影响,用飞行时间方法进行了测量,也用Monte Carlo方法进行了计算,并对用两种方法得到的结果进行了比较。结果表明,中子散射对裂变中子谱的影响是相当重要的,它能明显地改变裂变中子谱的形状。     

高压~4He气体闪烁体中子探测器的物理设计

高压4He气体闪烁体中子探测器是一种具有快响应、高n-γ甄别比和较高探测效率等特点的新型快中子探测器。本工作采用了蒙特卡罗方法研究了4He气体压强和几何尺寸对高压4He气体闪烁体中子探测器的性能影响规律,并开展了探测器结构的优化设计。研究结果表明,气压增大可线性增加中子本征探测效率;探测器长度增加会降低中子的探测效率;探测器管径增加会使中子探测效率提高。当气压取120 atm,长度和管径分别取200 mm和44 mm时,探测器对近裂变谱中子(平均能量1.05 Me V)的探测效率为4.28%,为后续探测器制备提供理论指导。     

温度对自给能中子探测器信号影响模拟研究

为探讨自给能探测器在使用现场温度改变对探测器灵敏度的影响,研究了自给能中子探测器在不同温度工况下电流信号与中子注量率的关系。中子注量率加权微观截面的计算,用以说明不同温度下探测器特性。结果表明:探测器灵敏度并非一个固定常数,在不同工况下需要进行校正。     

贝叶斯理论在脉冲裂变中子能谱诊断中的应用

本文建立了以贝叶斯理论为基础的脉冲裂变中子能谱的数值迭代计算方法,解决了脉冲裂变中子能谱测量的技术难题。对脉冲裂变中子空间输运、物质衰减、探测器灵敏度等进行了分析,将脉冲裂变中子能谱在空间传输中的飞行展宽时间谱理解为出壳时间谱在不同测点的概率分布函数,脉冲中子在不同测点的信号强度分布是出壳时间谱和脉冲中子能谱飞行展宽时间谱的卷积信号,将物质衰减、探测器灵敏度响应等转换环节对中子能谱的影响因子进行了分别处理,消除了通道物质对中子能谱衰减和探测器非线性灵敏度等因素对脉冲裂变中子能谱解谱的影响。研究结果表明,对距辐射源5 m和10 m处的中子波形进行数值处理,均能获得理想的脉冲裂变中子能谱,当考虑传输系统响应函数对中子波形影响时,仍能获得较理想的中子能谱。     

中子辐射对P型HPGe探测器的影响

采用钚碳源(PuC)来刻度HPGe探测器,通过实验结果分析,探讨了快中子对HPGe探测器的损伤的影响以及石蜡材料对屏蔽中子的效应;研究了中子能量注量对P型高纯锗探测器HPGe的能量分辨率的影响,以及其能量分辨率随屏蔽材料厚度的变化关系。     

Performance simulation and structure design of Binode CdZnTe gamma-ray detector

A new electrode structure CdZnTe （Cadmium Zinc Telluride） detector named Binode CdZnTe has been pro- posed in this paper. Together with the softwares of MAXWELL, GEANT4, and ROOT, the charge collec- tion process and its gamma spectrum of the detector have been simulated and the detector structure has been optimized. In order to improve its performance further, Compton scattering effect correction has been used. The simulation results demonstrate that with refined design and Compton scattering effect correction, Binode CdZnTe detectors is capable of achieving 3.92% FWHM at 122 keV, and 1.27% FWHM at 662 keV. Com- pared with other single-polarity （electron-only） detector configurations, Binode CdZnTe detector offers a cost effective and simple structure alternative with comparable energy resolution.     

组合PIN探测器对γ、中子脉冲辐射补偿效果研究

提出了一种新的硅PIN探测器组合结构,使其适用于n、γ混合脉冲辐射场中脉冲中子的测量。分别利用三通道脉冲γ发生器和DPF脉冲中子发生器对组合PIN探测器的γ和中子辐射补偿效果进行了测量研究,实验结果表明组合PIN探测器的γ和中子辐射补偿效果均达97％以上。     

去射线效应堆外探测器响应函数计算研究

堆外探测器响应函数表征了堆芯活性区各位置处的裂变中子对堆外探测器响应的贡献，通过共轭S_N输运计算可快速得到堆外探测器的响应函数。然而，堆外探测器远离堆芯且相对于堆芯体积很小，S_N方法的计算结果会受到射线效应的影响。为解决堆外探测器响应函数计算中的射线效应问题，研究了共轭首次碰撞源射线效应消除方法。此外，为克服共轭首次碰撞源方法在三维堆芯计算中面临的计算量大、内存需求高等问题，研究了共轭首次碰撞源的并行化计算方法和动态内存管理方法。基于韩国Kori-1压水堆的计算结果表明：共轭首次碰撞源S_N方法和多群蒙特卡罗方法具有相当的计算精度，但计算效率高1个量级。     

Local polarization phenomena in In-doped CdTe X-ray detector arrays

Local polarization phenomena have been studied in detector arrays with the detector element size of 500 μm×500 μm, which are fabricated from high-resistivity In-doped CdTe crystals grown by the vertical Bridgman technique. It has been found for the first time that a polarization effect, which is characterized by a progressive decrease of the pulse counting rate with increasing photon fluence, strongly depends on the detector elements, that is, the portion of crystals used. The influence of several parameters, such as the applied electric field strength, time, and temperature, on this local polarization effect is also investigated. From the photoluminescence measurements of the inhomogeneity of In dopant, it is concluded that the local polarization effect observed here originates from an deep level associated with In dopant in CdTe crystals     

使用Geant4模拟CAPture电极CdZnTe探测器对γ射线的响应

采用CAPture电极CdZnTe探测器获取X射线注量谱,为建立ISO 4037-1：1996标准以外的参考辐射和计算辐射场特殊剂量物理量的约定真值提供基础。CdZnTe探测器的主要缺点是由于空穴迁移率寿命积过小,导致电荷收集不完全,全能峰左侧出现低能尾。CAPture电极CdZnTe探测器采用扩展阴极降低阴极附近区域的电场强度,弱化空穴输运对电荷收集效率的影响,实现对低能尾的抑制。但由于探测器内的电场不再均匀,电荷收集效率无法用Hecht方程计算。本文根据Shockley-Ramo原理建立了CAPture电极CdZnTe探测器电荷收集效率计算公式,用有限元分析软件模拟了探测器内的电场分布。进而用Geant4软件开展了蒙特卡罗仿真计算,确定了载流子迁移率寿命积,并取得了与实测结果基本一致的脉冲幅度谱,为建立探测器的响应矩阵奠定了基础。     

国产Si（Li）探测器测量范围向低能扩展的分析

本文从实验和理论两方面讨论了Ｓｉ（Ｌｉ）探测器，前置放大器的噪声对Ｓｉ（Ｌｉ）探测器的探测范围的影响，分析了我国最近Ｓｉ（Ｌｉ）探测器、前置放大器的噪声情况，得出我国目前探测器系统的噪声技术可以实现Ｏ、Ｆ等轻元素的测量，并计算了要测量Ｃ、Ｎ元素时探测器系统的极限噪声值。同时分析了低能Ｘ射线对窗的透射情况，得出国产Ｓｉ（Ｌｉ）探测器的窗必须减薄才能测量Ｃ、Ｎ、Ｏ元素。     

基于高能γ源的CdZnTe成像探测器极化效应研究

应用第一类边界条件泊松方程,推导了碲锌镉(CdZnTe)探测器晶体内部电势分布,研究了CdZnTe探测器在¹³⁷Cs高能γ源成像探测过程中的极化效应。数值计算与实验结果表明：在低辐射注量率条件下,即CdZnTe晶体内部载流子电荷密度较低时,内部电势分布主要受外加偏压影响,晶体内部电势与偏压为线性关系,电场呈均匀分布。在高辐射注量率条件下,即晶体内部载流子电荷密度较高时,内部电势分布出现极化区域,电场分布发生扭曲,电子载流子向辐照区域外侧迁移,形成辐照中心无信号而辐照边缘区域仍有响应信号的极化探测图像。极化效应造成CdZnTe探测器探测性能严重退化,辐照边缘区域像素事件计数下降约70%。     

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%。     

高能工业CT探测器能谱响应影响校正研究

高能X射线工业CT探测器系统的能谱响应是一重要的特性参数。用实验方法测定探测器的能谱响应曲线存在很多困难。本工作利用Monte-Carlo模拟程序计算了CdWO₄探测器模块的能谱响应曲线,分析了9MeV驻波电子直线加速器X射线束的能量、剂量角分布以及X射线束能谱硬化对探测器模块探测效率的影响,为线阵探测器系统的一致性校正、非线性校正等提供了理论计算参数,并应用于工业CT图像校正,取得了满意的效果。