西安脉冲堆大空间中子辐照实验平台辐射场参数测量

西安脉冲堆于2010年建成了大空间中子辐照实验平台。本文介绍了该实验平台辐射场设计参数、辐射场测量方法和实测结果。采用蒙特卡罗方法计算了实验平台内中子初始谱。利用多箔活化法测量了中子能谱,解谱方法采用遗传算法,并与SAND-Ⅱ解谱方法进行了对比,对比结果较为一致,证明了遗传算法解谱的有效性。应用热释光剂量计测量了γ射线吸收剂量率。测量结果表明,该实验平台辐射场参数符合设计要求。     

强流电子束在角向磁场中产生的硬X射线测量

利用X射线吸收片以及和剂量片相结合的方法，测量了强流电子束在角向磁场中产生的硬X射线的剂量和能谱分布；采用仅对光子能量124keV以下的X射线相应灵敏的PIN半导体探测器，测量了硬X射线时间谱；研究了硬X射线的产生与靶厚、磁场电流的关系。     

HPGe测量连续硬X射线能谱的解谱方法研究

结合数值模拟得到的单能光子在HPGe探测器上能量响应函数，用改进的剥谱法对测量得到的连续硬X射线能谱进行解谱。扣除测量谱中康普顿、反散射等效应产生的计数对测量能谱的影响，得到了仅反映探测器对光电效应的能量响应的能谱。最后，通过效率修正，完成了测量谱到实际能谱的还原,为连续硬X射线能谱解析提供了可靠方法。     

热释光探测器在脉冲硬X射线能谱测量中的应用

介绍了TLD－3500热释光读出器和GR－100M型热释光剂量片构成的探测器在脉冲硬X射线辐射参数测量中的应用。详细论述了采用滤波荧光法与热释光探测器相结合测量10－10keV的硬X射线能谱的物理思想，在综合考虑了测量环境的具体情况下，设计研制了硬X射线测量系统，建立了热释光探测器对硬X射线绝对能量响应的标定方法。该方法已成功用于脉冲辐射装置“强光1号”的测量，并得到了实测数据。     

叠层式探测器响应函数的理论计算和实验验证

光子能谱是脉冲辐射场中的重要参数.叠层式组合探测器可用于测量脉冲辐射场光子注量谱,而组合探测器对各种不同能量的光子的响应函数是光子能谱解谱的基础.本文用MCNP/4C对其响应函数进行了模拟计算,并采用热释光探测技术对典型能量点的γ射线的响应函数进行了实验验证.结果表明,叠层式组合探测器响应函数的理论模拟值和实验测量结果在实验测定精度内符合良好.     

脉冲X射线次级标准电离室研制及量传技术研究

为解决脉冲X射线参考辐射场剂量准确定值及校准的技术难题，本文结合理论计算、蒙特卡罗模拟和实验的方法研制了脉冲X射线次级标准电离室并建立了ms级脉冲X射线参考辐射场，开展了主动式电离辐射剂量仪的脉冲X射线响应测试工作。实验结果表明，目前在售主流主动式剂量计的脉冲剂量响应偏低甚至给出错误读数，不适用于短脉冲、高剂量率辐射场的剂量测量和预警，会对人员安全造成较大隐患，因此应研发适用于脉冲X射线的主动式电离辐射剂量仪并推广脉冲X射线计量校准工作。     

HPGe测量连续硬X射线能谱的方法研究

采用数值模拟与实验测量相结合的方法,完成了探测系统刻度,得到了该探测器对单能光子的能量全响应函数,在此基础上探索出改进的剥谱法,对测量得到的连续硬X射线能谱进行解析,扣除了测量谱中非光电效应对每道计数的贡献,复现了测量位置处的实际能谱,并对该能谱测量方法进行了误差分析,提出了进一步完善措施。     

新型超快光电辐射探测器研制

针对超快脉冲辐射测量的需求，开发了一种具有超快时间响应、大线性电流输出的新型光电探测器件——超快大电流光电管。利用脉冲氙灯、飞秒激光器对该光电探测器件的最大线性电流输出、时间响应等特性参数进行了实验测量。同时，利用该探测器件与超快闪烁体耦合构成的超快脉冲辐射探测器对亚纳秒脉冲X射线源时间谱进行了测量。结果表明，该光电探测器件对脉冲的响应前沿为251ps、半高宽小于500ps，在其典型电压下具有3A以上线性电流输出，对于亚纳秒脉冲X射线束等脉冲辐射场的测量是一较为理想的探测器件。     

脉冲X射线次级标准电离室研制及量传技术研究

为解决脉冲X射线参考辐射场剂量准确定值及校准的技术难题,本文结合理论计算、蒙特卡罗模拟和实验的方法研制了脉冲X射线次级标准电离室并建立了ms级脉冲X射线参考辐射场,开展了主动式电离辐射剂量仪的脉冲X射线响应测试工作。实验结果表明,目前在售主流主动式剂量计的脉冲剂量响应偏低甚至给出错误读数,不适用于短脉冲、高剂量率辐射场的剂量测量和预警,会对人员安全造成较大隐患,因此应研发适用于脉冲X射线的主动式电离辐射剂量仪并推广脉冲X射线计量校准工作。     

吸收法在强激光与固体靶所致脉冲X射线能谱测量中的研究进展北大核心CSCD

脉冲X射线能谱测量,对于强激光装置中的物理诊断以及辐射防护具有重要意义。脉冲X射线具有脉冲时间短、注量大、能谱范围宽等特点,常规脉冲测量技术往往受到探测器死时间、堆积效应的限制而无法适用。目前多个国家都建立了强激光装置的研究平台,并开展X射线能谱测量相关研究。本文首先介绍了基于吸收法原理且适用于中低能脉冲X射线的测量方法:Ross Pair法和衰减法。然后针对这两种方法从5个方面(探测器结构、滤片材料、探测介质选择、散射控制以及解谱方法)综述了脉冲X射线吸收谱仪的研究进展,并分析了各自的适用性。目前激光装置中脉冲X射线能谱的测量还面临着能量分辨率不理想、结果不确定度无法量化和被动式能谱测量操作不便等问题。随着激光装置的不断升级,脉冲X射线注量以及打靶频次将不断增加,对探测器的耐辐照性能以及响应速度提出了更高的要求。     

基于能谱等效的合金补偿方法研究

针对连续能谱X射线厚度测量中的合金补偿问题,利用能谱等效思想,根据单能射线下合金补偿系数与射线能量之间及连续能谱射线下合金补偿系数与材料厚度之间均存在单值对应关系,以合金补偿系数为参考,将连续能谱射线下的合金补偿问题转化为单能射线下的合金补偿问题。提出了系统标定、厚度标定、单能标定及能量等效的具体方案。利用蒙特卡罗程序建立了适用于X射线厚度测量的仿真模型,对能谱等效结果进行了验证。结果表明,30种不锈钢材料板按能谱等效结果进行合金补偿后,厚度测量相对误差90%以上小于0.1%,表明基于能谱等效思想的合金补偿方法可行性高、适用性广。该方法中的能谱等效结果对连续能谱射线硬化研究有参考意义。     

高速SPI通信在多道能谱仪中的实现

基于在ARM+FPGA多道能谱仪中,ARM与FPGA之间的通信速度对数据采集的实时传输具有重要影响,因此本文将SPI通信应用于两者之间进行数据传输,利用ARM自带SPI接口和FPGA上编写SPI模块实现彼此间高速通信,经过仿真、验证和实际应用测试表明该方法能使仪器正常稳定高速工作,而且可移植性强。     

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。     

基于广义最小二乘法原理的中子能谱解谱程序开发及验证

中子能谱是反应堆的一项重要参数,为验证理论计算,常使用阈探测器活化法对中子能谱进行实际测量。为解决由于活化片数量小于能群数量而引起的解谱问题并获得较高的解谱精度,基于广义最小二乘法原理开发了解谱程序NSAGLS。使用IAEA给出的例题进行了验证,结果表明该程序能够得到正确的解谱结果。该程序可用于反应堆中子能谱的解谱,并能够考虑输入谱、核反应截面及测量活度不确定度信息对解谱结果的影响。     

应用小波分析估计核磁共振测井信噪比

核磁共振的信噪比在T2谱反演中起着重要作用,但是常规的估计方法依赖于奇异值的截断值选取以及控制方程组的系数矩阵,因而给噪声方差的估计带来一定的任意性,并且不能自适应于信号的变化。提出了一种小波估计方法,该方法估计的噪声方差仅仅与信号有关,与控制方程组无关,并且能够自适应于信号的变化,由其给出的噪声信号具有高斯分布特性。     

基于边际谱的功率谱估计方法

针对传统傅里叶谱估计方法不适合非平稳信号和对短信号谱分析能力弱的问题,提出一种基于边际谱的功率谱估计方法,给出了边际谱的求解过程,证明了边际谱的线性性质,并在与Fourier谱比较的基础上给出了边际谱的物理意义和频率分辨率.详细讨论了谱估计的算法和步骤,并用短信号和非平稳信号进行了仿真验证.理论与仿真结果表明:在短信号...     

脉冲硬X射线能谱软化方法数值分析

基于轫致辐射原理,提出了通过轫致辐射靶优化设计软化脉冲硬X射线能谱的方法。采用MCNP程序模拟了复合薄靶和反射靶的输出参数,分析了复合薄靶中转化靶和电子吸收材料厚度对脉冲硬X射线能谱、转换效率以及透射电子份额的影响;给出了反射靶透射和反射X射线能谱、转换效率的差异及其随电子入射角度的变化规律。根据模拟结果分析了两种方法的可行性,并进行了实验验证,为轫致辐射靶的优化设计提供参考。     

X射线管原始谱和透射谱的测量及应用

本文基于COMET公司MXR225/22型X射线管,使用高纯锗探测器测量了X射线管大、小焦点几种管电压的X射线原始谱,并测量了小焦点下的初始透射谱,在此基础上测量了X射线穿过几种不同材质(铝、钛、铁和铜)吸收片的透射谱。结果表明：X射线管大、小焦点能谱近似相同,低能端X射线比重较大,原始谱中包含铜、银、钨和铅元素的特征峰;初始透射谱低能端硬化明显,并随着管电压升高,高能端所占比重增大,钨特征峰变得明显,X射线平均能量升高,能谱的X射线强度最大区域在最高能量的1/3附近;金属吸收片对X射线硬化明显,硬化效果强烈依赖于其原子序数。相关结果已在工业CT硬化校正中应用,重建图像质量得到改善。     

计算X射线通量的几种方法的比较

综述了目前计算X射线在材料中通量的几种方法:利用质量衰减系数直接计算的理论方程和描述粒子运动统计规律的蒙特卡罗方法.分别采用理论方程、蒙特卡罗软件MCNP4C和EGSnrc三种途径计算了黑体谱X射线穿过几种常用复合材料的透射率和透射谱,根据计算过程和计算结果,结合相关参考文献,分析比较了理论方程与蒙特卡罗软件之间、两种蒙特卡罗软件MCNP4C和EGSnrc之间的差异.