中子照相数值模拟与实验的对比

介绍了热中子照相的MCNP数值模拟方法,模拟了300＃反应堆Maxwell谱热中子束穿透样品射到转换屏的过程,给出了热中子对铝、铅、铁、铜的穿透能力,分析了引起模拟与实验结果不同的原因。通过模拟得到了清晰的图像,对比数值模拟与在300#反应堆中子照相装置上的实验结果,数值模拟结果图像与实验结果图像非常相似;散射中子对图像的影响也符合相同的规律,随着样品与转换屏之间的距离的增大,散射中子对结果图像的影响越来越小,当样品与转换屏之间的距离为样品尺寸的2倍时可以忽略散射中子的影响。     

数值模拟高能中子照相

 模拟了14 MeV中子在穿透样品后与闪烁体光纤的作用。对每根光纤中的能量沉积进行了计算,并转换成可见光(496 nm)光子数。在模拟实验中,分析了影响图像质量的因素。计算了散射中子本底与闪烁体和样品(聚乙烯)间距的关系。当间距为cm量级时,散射中子本底对图像的影响很小。计算表明系统对样品的甄别厚度与入射中子总数有关,在一定范围内近似与中子总数的对数成线性关系。通过模拟结果给出了理想平行中子束入射情况下系统的平面分辨率。     

数值模拟高能中子照相

模拟了14 MeV中子在穿透样品后与闪烁体光纤的作用。对每根光纤中的能量沉积进行了计算,并转换成可见光(496 nm)光子数。在模拟实验中,分析了影响图像质量的因素。计算了散射中子本底与闪烁体和样品(聚乙烯)间距的关系。当间距为cm量级时,散射中子本底对图像的影响很小。计算表明系统对样品的甄别厚度与入射中子总数有关,在一定范围内近似与中子总数的对数成线性关系。通过模拟结果给出了理想平行中子束入射情况下系统的平面分辨率。     

14MeV中子照相中散射中子对成像影响的Monte Carlo模拟

依据实验参数，建立了14MeV快中子照相的物理模型，并利用Monte Carlo方法对照相过程进行了模拟. 分析了经聚乙烯样品散射的中子对快中子图像的影响随样品与探测器间距及样品参数的变化. 计算结果表明，样品与探测器的距离d<5cm时，样品中的散射中子对图像的影响强烈依赖于d，而当d>20cm时，样品散射中子对图像的影响可忽略；当样品密度为3—5g/cm³时散射中子对图像的影响相对最大；样品宽度越大，图像中的散射成分越多，当宽度在3cm以上时散射成分的强度趋于饱和. 关键词： 14MeV中子 快中子照相 散射中子 Monte Carlo模拟     

中子散射对快中子照相质量影响的分析

通过一内空的圆柱体模型，对在快中子照相时由样品引起的散射中子强度与样品形状和探测距离之间的关系进行模拟，并用^241Am—Be作中子源对散射中子的影响进行实验验证。结果表明，在快中子照相时，由样品引起的散射中子的强度与探测距离以及样品形状有关。对于同一样品，探测距离增加，散射中子的影响则降低。The relationships between intensities of scattered neutrons by specimens and their shapes and detecting distances have been simulated using a hollow cylinder model, and the results were validated by experiments of fast neutron imaging using ^241Am-Be neutron source. The results showed that the intensities of scattered neutrons are closely related to the detecting distances and sample＇ s shapes. The influences of scattered neutronns in fast neutron imaging will be reduced while detecting distances increased.     

中子照相CCD成像系统反射镜引入本底分析

在基于CCD相机的中子照相系统中,反射镜距离闪烁屏太近就会将部分荧光反射回闪烁屏,将闪烁屏照亮,入射中子束的少部分还会被反向散射回闪烁屏,形成图像本底叠加在图像上,对定量分析和CT重建结果产生影响。为此建立了反射镜所引入反射分量的计算方法,可根据闪烁屏受照分布和反射镜参数计算反射分量的分布,并对中子反向散射进行了蒙特卡罗模拟,计算结果与实验测量的本底分布规律相符。     

中子照相CCD成像系统反射镜引入本底分析

 在基于CCD相机的中子照相系统中,反射镜距离闪烁屏太近就会将部分荧光反射回闪烁屏,将闪烁屏照亮,入射中子束的少部分还会被反向散射回闪烁屏,形成图像本底叠加在图像上,对定量分析和CT重建结果产生影响。为此建立了反射镜所引入反射分量的计算方法,可根据闪烁屏受照分布和反射镜参数计算反射分量的分布,并对中子反向散射进行了蒙特卡罗模拟,计算结果与实验测量的本底分布规律相符。     

中子照相CCD成像系统反射镜引入本底分析

在基于CCD相机的中子照相系统中,反射镜距离闪烁屏太近就会将部分荧光反射回闪烁屏,将闪烁屏照亮,入射中子束的少部分还会被反向散射回闪烁屏,形成图像本底叠加在图像上,对定量分析和CT重建结果产生影响。为此建立了反射镜所引入反射分量的计算方法,可根据闪烁屏受照分布和反射镜参数计算反射分量的分布,并对中子反向散射进行了蒙特卡罗模拟,计算结果与实验测量的本底分布规律相符。     

快中子照相模拟分析与实验验证

首次系统地推导出快中子照相像素值形成解析式, 建立图像反差不等式, 并利用该不等式首次对图像对比度与源强、照射时间和散射之间的关系进行说明. 并在像素值解析式基础上编制快中子照相模拟程序, 利用该程序对空间分辨率和图像对比度进行模拟, 并与实验对照, 研究结果表明空间分辨率模拟效果好于实验, 图像对比度模拟效果与实验相当. 最后通过对狭缝、方孔以及多材质组成的复杂样品模拟并与实验对照, 结果显示模拟效果与实验照片在反差灵敏度效果上非常一致, 该模拟计算方法可为实验设计和工程应用提供参考.     

A new high P-T cell for neutron diffraction up to 7 GPa and 2000 K with measurement of temperature by neutron radiography

Abstract

This paper reports developments to enable neutron diffraction at simultaneous high temperatures and pressures using the Paris-Edinburgh cell. These include a new design of a cell assembly with internal heating. One of the novel features of our system is the use of neutron radiographic methods for measurement of temperature. Fully refinable neutron diffraction patterns obtained by time of flight technique with our apparatus are found to be of comparable quality to previous high-pressure studies at ambient temperatures. In this paper we describe the procedures for the generation and measurement of pressure and temperature and illustrate the quality of the data which can be obtained. The present system may be used on a routine basis for experiments up to 7 GPa and temperature approaching 2000 K. Current attempts are discussed for extending these measurements to a wider domain of pressures and temperatures.     

Development of neutron detectors and neutron radiography at Bhabha Atomic Research Centre

Design and development of neutron detectors and R&D work in neutron radiography (NR) for non-destructive evaluation are important parts of the neutron beam and allied research programme of Solid State Physics Division (SSPD) of Bhabha Atomic Research Centre (BARC). The detectors fabricated in the division not only meet the in-house requirement of neutron spectrometers but also the need of other divisions in BARC, Department of Atomic Energy units and some universities and research institutes in India and abroad for a variety of applications. The NR facility set up by SSPD at Apsara reactor has been used for a variety of applications in nuclear, aerospace, defense and metallurgical industries. The work done in the development of neutron detectors and neutron radiography is reported in this article.      

高灵敏度的快中子照相系统

快中子照相系统由闪烁光纤阵列和科学级可见光CCD等元件组成. 14 MeVD-T聚变中子在穿透样品后进入50 mm×50 mm闪烁光纤阵列，中子辐射转换为中心波长496 nm的绿光. 光纤阵列长100 mm，光纤截面500 μm×500 μm，100×100根闪烁体光纤组成阵列. 阵列对14 MeV中子探测效率经估算可达21.4%. CCD与光纤阵列之间采用反射镜和透镜耦合方式，使CCD避开中子源直接辐照. 综合考虑光纤尺寸、CCD记录噪声及中子源与受照样品几何关系等因素，理论上系统可获得整体分辨率1.5 mm的中子图像. 在K400直流加速器中子源上进行了初步实验，获得了中子图像.     

快中子照相中的点扩展函数计算

快中子照相中,基于反冲核原理探测快中子的有机闪烁体平板是普遍采用的快中子辐射转换体。模拟了D-T中子垂直入射BC400闪烁体平板,计算了不同厚度平板闪烁体的点扩展函数,对14.1 MeV快中子照相中闪烁体固有分辨率随厚度的变化进行了研究。计算结果表明,在不考虑二次中子与闪烁体作用及背景噪声等情况时,点扩展函数几乎不依赖于闪烁体厚度。同时,计算还表明在一定的分辨率范围内,由于荧光收集效率的限制,闪烁体厚度增加并不会改善图像对比度。     

快中子照相中的点扩展函数计算

 快中子照相中,基于反冲核原理探测快中子的有机闪烁体平板是普遍采用的快中子辐射转换体。模拟了D-T中子垂直入射BC400闪烁体平板,计算了不同厚度平板闪烁体的点扩展函数,对14.1 MeV快中子照相中闪烁体固有分辨率随厚度的变化进行了研究。计算结果表明,在不考虑二次中子与闪烁体作用及背景噪声等情况时,点扩展函数几乎不依赖于闪烁体厚度。同时,计算还表明在一定的分辨率范围内,由于荧光收集效率的限制,闪烁体厚度增加并不会改善图像对比度。