中子探测

摘要： 中国散裂中子源的建成,填补了中国脉冲中子源及应用领域的空白,标志着中国在中子技术方面达到国际先进水平。基于此,文章概述了中子技术在多学科领域的应用,并将闪烁材料分为有机闪烁材料和无机闪烁材料进行总结,重点梳理了国内外常用及新型闪烁材料在中子探测方面的研究现状及应用情况,特别是对比总结了不同中子探测用闪烁材料的性能差异。最后,文章对中子探测闪烁材料及其改进方案进行归纳分析,并对其发展趋势进行展望,以期为中国中子探测技术及闪烁材料的发展提供参考。

摘要： 为解决溴化镧无法用于实验室外中子探测问题,本文采用理论分析、蒙特卡罗模拟与实验室测量相结合的方法,从微观物理过程入手,分析了中子与溴化镧相互作用类型、反应截面及反应产物。结果表明:可利用中子与溴化镧晶体发生非弹性散射产生的退激γ射线,实现溴化镧探测器直接测量中子。研究成果为溴化镧中子探测奠定了物理基础,也为其用于中子/γ混合辐射场测量提供了前提条件。

摘要： 闪烁体光纤中子探测技术将中子信号转换为光信号实现中子射线的测量,在核反应堆中子学特性测量、粒子物理试验、中子照相等领域具有广泛的应用前景.文章介绍了当前常见的闪烁体光纤中子探测器结构设计,以及该技术在国内外的应用情况,重点分析了影响中子探测性能和中子照相成像效果的关键因素.

摘要： 论文旨在实测评比用于中子探测的EJ254塑料闪烁体、EJ339液体闪烁体和EJ276塑料闪烁体的n-γ甄别性能,因此搭建了以有机闪烁体、光电倍增管、数字化系统为组合的实验装置,利用脉冲形状甄别方法中的电荷比较法对三种闪烁体的n-γ甄别性能进行了实验测量.最终得到EJ339液体闪烁体的n-γ甄别性能最好的结论.

摘要： 使用MC工具包Geant4模拟了:(1)0.0253 eV的热中子在hBN中的吸收以及次级粒子的能量沉积,得到了能谱,并计算了hBN对热中子的探测效率;模拟了天然hBN和^(10)B100%富集的h^(10)两种材料;初步验证了hBN作为固态热中子探测器材料的可行性。(2)0.662 MeV的γ射线在h^(10)BN中的能量沉积,证明了hBN对γ射线的低响应。(3)14 MeV的快中子经高密度聚乙烯慢化后在h^(10)BN中的吸收以及次级粒子的能量沉积,并计算了中子能谱响应。

摘要： Cs_(2)LiLaBr_(6)∶Ce(CLLB∶Ce)晶体n/γ双读出闪烁性能优异,其实用化瓶颈在于大尺寸、高光学质量晶体的生长。本研究采用非化学计量比配比,避开CLLB∶Ce非一致熔融组分区域,通过改进研制坩埚下降法晶体生长炉,并优化温度场和降低坩埚下降速度等晶体生长工艺,从而克服组分过冷,保持生长界面稳定,得到了直径1英寸(1英寸=2.54 cm)的CLLB∶Ce晶体毛坯,等径透明部分长度达40 mm,单晶比例由52%提高至79%,可见光区光学透过率达到70%以上。在^(137)Cs激发下能量分辨率达3.7%,在^(252)Cf激发下晶体的品质因子达到1.42,可以很好地甄别中子和γ射线。

摘要： 面对3He气体资源严重短缺的国际形势,2018年基于6Li+CdTe新型中子探测器方案被提了出来,其具备热中子探测效率高、γ灵敏度低及可与3He气体中子探测器相比拟的特点,有很好的应用前景.本文分析6Li+CdTe中子探测器的结构和工作原理,采用MCNP6软件对6Li+CdTe中子探测器进行物理建模并且对其物理性能、结构参数、中子慢化体设计等进行模拟计算,并就该探测器在特殊核材料监测系统中的应用开展了探索研究.结果显示:CdTe吸收层的最佳厚度为10μm;当6层6Li+CdTe的中子探测单元叠加时,6Li转化层的最佳厚度为60μm,此时热中子探测效率超过50％;探测系统的尺寸达到4 m×32 cm时,可以满足特殊核物质监测的要求.整个模拟研究获得了探测器最佳工作参数以及辐射监测系统设计方案,对特殊核材料在线中子监测装置的实验研究具有指导意义.

摘要： 根据在涂硼CsI(Tl)探测器中产生的γ射线、中子脉冲信号的特征,利用电荷比较法、上升时间法、频率梯度法、向量投影法、聚类分析法、神经网络法完成了n/γ射线甄别.结果 表明了这些方法均可以实现对涂硼CsI(Tl)探测器的中子甄别,这为今后搭建涂硼CsI(Tl)探测器的中子实时甄别系统打下基础.

摘要： 基于中国原子能科学研究院高压倍加器开展中子单粒子效应模拟试验的中子探测研究.为了保证单粒子效应截面测量的准确性,需建立可靠的中子探测方法.对国际上开展中子单粒子效应试验研究的实验室所采用的中子注量探测方法进行了调研,比较了这些中子探测方法以及相应探测器的特点.学习BF3和3He正比计数器加慢化体探测中子的方法,验证了这种探测方法可以为100MeV质子回旋加速器的准单能中子注量测量系统的设计和研制提供参考.

摘要： 为改善GdI3:Ce闪烁体在探测中子过程中的γ抑制能力,使用Geant4和XCOM计算了其γ线性吸收系数,并通过模拟计算与实验测量研究了铅屏蔽法抑制γ的有效性.结果表明:GdI3:Ce闪烁体在探测中子过程中易受低能γ射线的干扰;随着铅层厚度的增加,100keV～1MeV的γ射线对中子探测的干扰减小,而3～10MeV的γ射线的干扰呈先增加后减小的趋势.对252Cf中子源的实验测试发现,在碘化钆闪烁体外围添加铅层后,中子峰得以显现;随着铅层厚度的增加,中子峰内净计数减小,而净计数与本底计数的比值上升.模拟和实验结果均表明,在使用GdI3:Ce闪烁体探测中子时,应根据中子探测效率和信噪比的优化确定γ屏蔽铅层的厚度.

摘要： 作为中国第一台散裂中子源-中国散裂中子源(CSNS)即将开工建设。CSNS靶站有三个慢化器，共提供18条中子孔道，第一期拟建设三台中子谱仪，分别是高通最粉末衍射仪、小角散射仪和多功能反射仪。中子探测器是中子谱仪的重要组成部分，其设计方案和工作参数直接关系到中子谱仪的性能。为此，中子探测器组花了很长时间，做了大量的调研和预制研究工作，最终为三台一期建设的谱仪设计了满足相应物理要求的中子探测器。本文详细介绍了第一期三台谱仪中子探测器的设计方案和预期的性能指标。

摘要： 在中子探测实验中,中子的出现往往伴随着较强的γ本底,而中子探测器往往对γ也敏感,因此区分中子和γ事件是中子探测的关键.一般情况下选用液体闪烁探测器来进行探测,在脉冲形状甄别(PSD)[1]的方法上采用电荷比较法[2]来区分n和γ.由于探测器都存在一个能量分辨率问题,对低能量的脉冲甄别效果不是很好,考虑到MATLAB在处理图像方面具有强大的功能,因此借用其在图像处理方面的优势,对得到的散点图进行伪彩色处理,再通过对边界和骨架的提取,得到中子和γ的形状图,通过拟合的方法实现n-γ的甄别.本文所研究的就是对获取的n-γ图像进行边界和骨架的提取,然后对它进行拟合,划出γ的形状图和中子的形状图,达到对n和γ进行甄别.

摘要： 基于GEANT4软件包,实现了BC501A型液体有机闪烁探测器对0.5-6.0MeV之间单能中子的探测响应的数值模拟,获得了BC501A探测器对各单能中子的探测响应函数以及探测效率随中子能量变化的曲线.与同类结果的对比表明,响应函数的计算结果与文献公布的结果整体相符,但是在脉冲高度分布的形状上稍有差异,中子探测效率的计算结果也同文献中的数据一致.

摘要： 设计建立了用于声空化核效应的中子测量系统,该系统由ST-451液闪探测器和BF3正比计数管组成,各中子谱仪的仪器精度<2.42%.测定了声空化核效应实验室各测量点的中子通量,了解实验室墙壁和地面对出射中子的散射,选定散射中子相对较弱的位置作为声核中子测量点.利用SHIELD程序模拟了不同材料的中子屏蔽效果,选用了4cm铁和20 cm含硼石蜡组成屏蔽体.测定了影屏蔽以及影屏蔽结合BF3正比计数管环绕屏蔽两种方式的散射修正因子Fs,提出以统计显著性增量(statistically significant increases,S.S.I)S.S.I≥3-√Fs作为超声中子计数相对于非超声中子计数的增量△C是否具有统计意义的判据.估算了有效声核中子发生率为7.0×101～8.0×105 s-1.

摘要： 在临近空间辐射环境的诸多因素中，中子对飞行器的安全、可靠运行以及人员健康的威胁最为严重。本文介绍了临近空间中子的来源及其对飞行器和人体的危害，指出临近空间中子探测研究的重要意义，并简要阐述了临近空间中子探测的原理与方法，最后探讨了临近空间中子探测领域所涉及的几个关键问题。

摘要： 为了满足核电站新型硼浓度探测装置的中子探测效率和辐射防护要求，采用核电站序建立物理模型，模拟中子源在辐射场中的输运。对计算模型进行评估改进得到最优化屏蔽方案，为探测装置的设计提供依据。并将模拟计算结果与实测数据做比较，两者吻合较好，满足探测装置表面的最大剂量要求。

摘要： 在强辐射环境下探测中子时,探测器输出的脉冲信号时常会出现堆积的现象,从而导致脉冲波形和中子能谱的失真.针对脉冲堆积问题,本文提出了一种数字化的脉冲堆积的判别与校正方法,首先通过计算脉冲信号一阶微分中的下冲过零点个数来判别脉冲堆积,然后基于实时构建的四种标准堆积脉冲模型(n+n、γ+γ、n+γ、γ+n)还原构成堆积的原始脉冲.实验结果表明,该法能准确地判别脉冲堆积事件,在堆积脉冲时间间隔仅为20ns时仍能有效地还原原始脉冲,在提高了中子有效计数率的同时也校正了畸变的中子能谱.

摘要： 在强辐射环境下探测中子时,探测器输出的脉冲信号时常会出现堆积的现象,从而导致脉冲波形和中子能谱的失真.针对脉冲堆积问题,本文提出了一种数字化的脉冲堆积的判别与校正方法,首先通过计算脉冲信号一阶微分中的下冲过零点个数来判别脉冲堆积,然后基于实时构建的四种标准堆积脉冲模型(n+n、γ+γ、n+γ、γ+n)还原构成堆积的原始脉冲.实验结果表明,该法能准确地判别脉冲堆积事件,在堆积脉冲时间间隔仅为20ns时仍能有效地还原原始脉冲,在提高了中子有效计数率的同时也校正了畸变的中子能谱.

摘要： 在强辐射环境下探测中子时,探测器输出的脉冲信号时常会出现堆积的现象,从而导致脉冲波形和中子能谱的失真.针对脉冲堆积问题,本文提出了一种数字化的脉冲堆积的判别与校正方法,首先通过计算脉冲信号一阶微分中的下冲过零点个数来判别脉冲堆积,然后基于实时构建的四种标准堆积脉冲模型(n+n、γ+γ、n+γ、γ+n)还原构成堆积的原始脉冲.实验结果表明,该法能准确地判别脉冲堆积事件,在堆积脉冲时间间隔仅为20ns时仍能有效地还原原始脉冲,在提高了中子有效计数率的同时也校正了畸变的中子能谱.

摘要： 本公开涉及中子探测技术，公开一种中子探测器及中子探测方法，中子探测器包括：中子探测阴极；以及容纳中子探测阴极以及阳极或阳极阵列的真空容器；中子探测阴极包括热中子俘获材料，入射热中子后能转换产生能直接探测的电子，中子探测阴极包括：支撑基板、电极层和中子俘获层，电极层位于支撑基板和中子俘获层之间；中子俘获层包含中子俘获材料，且中子俘获材料俘获中子后释放电子；支撑基板材质为中子透射材料，中子从中子俘获层朝向支撑基板的方向入射至中子俘获层，中子俘获层产生的电子从支撑基板朝向中子俘获层的方向上释放出；以此能对中子经过该俘获层转换的电子进行准确的倍增探测或者直接探测，进而实现对热中子的灵敏探测。

摘要： 本发明涉及阳极丝抗震性能改善的中子探测管和中子探测设备。具体地，提供了中子探测管包括：阴极管，其内限定有轴向延伸的管腔，管腔内壁具有中子敏感材料；在阴极管管腔中轴向延伸的阳极丝；绝缘套，其一部分气密密封地沿轴向插入阴极管的一端，而且其内限定有通向阴极管管腔的第一中央内孔；以及拉伸弹簧，其主体被置于第一中央内孔中，阳极丝的一端固定到拉伸弹簧的轴向内侧端，而拉伸弹簧的轴向外侧端以头部延长丝的形式轴向向外延伸穿过绝缘套，用作阳极引出丝，而且拉伸弹簧被设置成使得阳极丝在阴极管的管腔中始终处于绷紧状态。本发明还提供了一种中子探测设备，其包括至少一只所述中子探测管；以及用于组合所述中子探测管的阵列组合装置。

摘要： 本公开涉及中子探测技术，公开一种中子探测阴极、中子探测器及中子探测方法，中子探测阴极对应于中子的入射而转换释放电子，进而通过探测电子实现对中子信号的间接探测。所述中子探测阴极包括：支撑基板、电极层以及中子俘获层。电极层设置于所述支撑基板上；中子俘获层设置于所述电极层与所支撑基板相对的另一侧上，所述中子俘获层包含中子俘获材料，且所述中子俘获材料俘获中子后释放电子。中子倍增探测装置还包括真空容器倍增极及阳极；真空容器具有入射窗；电极层覆盖于真空容器入射窗的内表面；中子俘获层覆盖于电极层的内表面；以此能对中子经过该俘获层转换的电子进行准确的倍增探测或者直接探测，进而实现对热中子的灵敏探测。

摘要： 本发明公开了一种中子探测器、平板中子探测器及探测方法，其中中子探测器包括：中子敏感层，当中子入射所述中子敏感层时，所述中子敏感层释放光子；至少两个光电敏感元件，包括用于接收光信号的光接收面和输出电信号的电信号输出端，所述光电敏感元件的光接收面与所述中子敏感层耦接，并且耦接各光电敏感元件的所述中子敏感层为一连通的整体；输出模块，分别与各所述光电敏感元件的电信号输出端耦接，所述输出模块用于根据各所述光电敏感元件输出的电信号输出中子入射信号。从而提高了中子探测的精确度。

摘要： 本公开提供一种中子探测器及中子探测方法。该中子探测器包括吸收层和光电探测器件，其中：吸收层包括至少一层伽马敏感层和至少一层中子敏感层，中子敏感层嵌在伽马敏感层的第一侧面，其中：待探测中子与待探测中子的伽马本底从伽马敏感层的第二侧面入射，第一侧面与第二侧面相对，伽马本底在伽马敏感层中沉积能量产生第一闪烁光，待探测中子在中子敏感层中沉积能量产生第二闪烁光；光电探测器件设置在嵌有中子敏感层的伽马敏感层的第一侧面，用于探测第一闪烁光和第二闪烁光，以实现对待探测中子和伽马本底的探测和鉴别。该方法实现了提高中子事例与伽马事例的甄别效果。

摘要： 本发明的实施例提供一种用于支撑中子探测器的支架、中子探测器系统以及探测堆芯中子通量密度的方法，支架包括：基座；支撑部，所述支撑部与所述基座连接；以及容纳部，所述容纳部用于容纳所述中子探测器，所述支撑部与所述容纳部连接，以支撑所述容纳部并使所述容纳部能够以至少两个自由度相对所述基座运动。根据本发明实施例的用于支撑中子探测器的支架、中子探测器系统和探测堆芯中子通量密度的方法能够灵活地调整中子探测器的位置，使中子探测器工作在合适的量程范围。

摘要： 本发明涉及一种中子探测探头及中子探测芯片，剂量率小于等于剂量限定值时，通过脉冲模式电路获取中子探测探头的探测信号，其输出脉冲数与探测信号对应的中子数相同，通过外部处理器计算得到探测结果；而当剂量率大于剂量限定值，会超过脉冲模式电路计数率上限，此时采用电流模式电路，将测量到的电流转换为电压，通过外部处理器计算探测结果。基于此，在实现辐射探测设备的芯片化的同时，通过脉冲读出模式和电流读出模式协同工作，实现中子探测芯片对中子辐射的宽量程探测。

摘要： 本发明涉及一种快中子图像探测装置及快中子探测器阵列的制作方法，属于快中子探测技术领域。该装置包括：快中子探测器阵列，所述快中子探测器阵列由多个玻璃毛细管构成，每个所述玻璃毛细管外壁均镀有反射膜，以使光被约束在当前玻璃毛细管内，仅向所述当前玻璃毛细管两端传输，每个所述玻璃毛细管内部灌装有射线灵敏材料，以便快中子与所述射线灵敏材料中的轻核发生弹性散射，反冲带电原子核在飞行路径上使有机分子π电子激发，从基态跃迁到激发态并通过退激发发光。通过在每个玻璃毛细管外壁均镀有反射膜，由于反射层存在，使得每一根玻璃毛细管内产生的可见光，几乎全部传输到该玻璃毛细管的两个端面，从而避免光在玻璃毛细管间串扰的问题。

摘要： 本实用新型涉及一种中子探测探头及中子探测芯片，剂量率小于等于剂量限定值时，通过脉冲模式电路获取中子探测探头的探测信号，其输出脉冲数与探测信号对应的中子数相同，通过外部处理器计算得到探测结果；而当剂量率大于剂量限定值，会超过脉冲模式电路计数率上限，此时采用电流模式电路，将测量到的电流转换为电压，通过外部处理器计算探测结果。基于此，在实现辐射探测设备的芯片化的同时，通过脉冲读出模式和电流读出模式协同工作，实现中子探测芯片对中子辐射的宽量程探测。

摘要： 本实用新型公开了一种超宽带中子探测器及基于超宽带中子探测器的干涉仪，属于核辐射探测技术领域，包括：由顺序固定的碳氢材料层、碘化铯层、半导体和衬底组成的探测单元、高压电源及中子束；在碳氢材料层和衬底的外表面上分别电镀第一金属膜和第二金属膜；第一金属膜与高压电源的负极电性连接；中子束入射到所述探测单元后，中子与碳氢材料层中的质子发生碰撞，产生反冲质子，反冲质子进入碘化铯层后产生自由电子；通过第一金属膜和第二金属膜之间负高压的电场作用将碘化铯层中产生的自由电子注入到半导体中，引起半导体的光学折射率变化；该探测器能够将中子束转化为半导体材料的折射率变化，利用光学干涉测量半导体材料的折射率变化获得中子束强度信息。