快中子臨界裝置上中子動(dòng)力學(xué)參數(shù)的測(cè)量是了解臨界裝置動(dòng)力學(xué)特性的一種重要的手段。基于時(shí)間概率分布測(cè)量動(dòng)力學(xué)參數(shù)的方法要求探測(cè)器具有響應(yīng)時(shí)間快、n-γ甄別性能好以及探測(cè)效率適當(dāng)?shù)囊�。而傳統(tǒng)的鋰玻璃閃爍體探測(cè)器、~3He正比計(jì)數(shù)管、快中子裂變室和新型的SiC探測(cè)器存在各自的局限,無(wú)法滿(mǎn)足強(qiáng)γ環(huán)境下快中子的測(cè)量要求。以~4He為工作介質(zhì)的氣體閃爍體由于具有原子序數(shù)低、電子濃度低、γ甄別容易、快中子彈性散射截面高、響應(yīng)時(shí)間快、閃爍光輸出大等優(yōu)點(diǎn),研發(fā)基于高壓~4He氣體閃爍體中子探測(cè)器有望滿(mǎn)足動(dòng)力學(xué)參數(shù)對(duì)探測(cè)器提出的要求。目前國(guó)內(nèi)還沒(méi)有相關(guān)研究單位研制出高壓~4He氣體閃爍體探測(cè)器,且國(guó)外研究組正在研發(fā)并對(duì)該工藝技術(shù)進(jìn)行了封鎖。針對(duì)制備出高壓~4He氣體閃爍體中子探測(cè)器原型樣機(jī)的研究目標(biāo),本文主要針對(duì)探測(cè)器設(shè)計(jì)、加工、測(cè)試過(guò)程中四個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題開(kāi)展了研究:探測(cè)器的物理設(shè)計(jì)、TPB波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層的性能測(cè)試、探測(cè)器的制備工藝、探測(cè)器的性能測(cè)試。在探測(cè)器物理設(shè)計(jì)方面,利用Geant4程序分析了探測(cè)器的氣壓、長(zhǎng)度、管徑等因素對(duì)探測(cè)器性能影響,結(jié)合實(shí)際加工工藝給出了優(yōu)化后探測(cè)器的尺寸參數(shù)、氣壓。在TPB波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層制備方面,研究了 TPB波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料的加工工藝和厚度對(duì)發(fā)射光譜強(qiáng)度的影響規(guī)律,給出了最優(yōu)的制備工藝和厚度。并利用此工藝方式制備的樣品,研究了 α粒子、γ射線(xiàn)和中子輻照后TPB發(fā)光性能的變化。最后詳細(xì)論述了探測(cè)器從設(shè)計(jì)到加工的整個(gè)過(guò)程,分析了該過(guò)程中遇到的問(wèn)題并給出解決方案,最終成功制備探測(cè)器的原型樣機(jī)。通過(guò)對(duì)原型樣機(jī)計(jì)數(shù)率和波形的測(cè)試,確定了探測(cè)器的工作特性。利用飛行時(shí)間法,給出了中子和γ的飛行時(shí)間譜,并給出了中子和γ在波形上的差異,基于該差異建立了 n-γ甄別方法。通過(guò)本文的計(jì)算和實(shí)驗(yàn)研究工作,掌握了高壓~4He氣體閃爍體中子探測(cè)器的物理設(shè)計(jì)方法和關(guān)鍵的制備工藝與技術(shù),掌握了 TPB波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層的制備工藝和技術(shù),成功制備出探測(cè)器的原型樣機(jī)。
【學(xué)位單位】：中國(guó)工程物理研究院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類(lèi)】：TL816.3
【部分圖文】：

４Ｈｅ氣體閃爍體探測(cè)器對(duì)快中子和Ｙ射線(xiàn)所產(chǎn)生的信號(hào)具有明顯不同的特征：中子信號(hào)逡逑和Ｙ信號(hào)的快成分（？ｎｓ）和慢成分（？畔）比例不同，中子信號(hào)的慢成分占總信號(hào)的８０％，逡逑而７信號(hào)的僅４０％，如圖１．２所示。表明高壓４Ｈｅ氣體閃爍體也具備脈沖波形甄別能力，逡逑抑制Ｙ信號(hào)。另外還有三個(gè)原因利于Ｙ信號(hào)的抑制：（ｌ）４Ｈｅ原子序數(shù)低，丫反應(yīng)截面逡逑小；（２）氣體密度低，ｙ的次級(jí)電子能量沉積少；（３）沉積相同能量，對(duì)中子與Ｙ來(lái)說(shuō)，逡逑產(chǎn)生的光子數(shù)目是一樣的。逡逑－Ｖ逡逑圖ｉ．ｉ探測(cè)器實(shí)物圖逡逑（0）邋＿＿邋邐逡逑Ｉ邋－ｒｆ邋｜ｆｎｎ邋１邋＾邐—逡逑１邋２？0邋＝－邋0邐Ｓ２邋（Ｓｌｏｗ邋ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）逡逑Ｉ邋２＾：邋８逡逑V邋ｉｘ邋—邋＂５５邐邐邐邐邋邐邐逡逑專(zhuān)邐ｒ邋＜ａ逡逑ｔＪ０邋Ｌ邋ｗ逡逑．．．邐．．邐．ｉ邐．邐．邐．邐．邐．邋ｉ邐．．．邐．邐．邋ｉ邐，邐．邐．邐＿，＿逡逑ｃ邐Ｓｔｆｌ邐ｉｎａ＞邋＇邐：ｍｃ邐？ａ）邐��？ｊｔ邐Ｓ３ｔｏ逡逑ｔｍｉ邋ｉｎｔｉ逡逑Ｉ邋－ｒ逡逑Ｉ邋＇ｒ逡逑？ＣＳ邋一逡逑－邐邋Ｉ邋，邐，．邐廣：－．一邋．．：＂／邋．邋Ｖ邋邐邐邐逡逑ｃ邐ｓａ邐ｎｘｏ邐ｈｏｃ邐？0邐ｊｘｏ邐ｌａｘ邐４0ｃｃｉ逡逑Ｕｍｅ邋ｆｎｓｆ逡逑圖１．２高壓４Ｈｅ氣體閃爍體探測(cè)器的信號(hào)：（ａ）邋Ｙ射線(xiàn)；（ｂ）快中子逡逑Ｍ．Ｃａａｃｃｉａ等人［１５］將直徑４４ｍｍ

相比光電倍增管，直接將ＳｉＰＭ放在探測(cè)器內(nèi)部，光收集效率改善很多。對(duì)ＩＭｅＶ逡逑快中子的本征探測(cè)效率達(dá)到１５％，波形甄別后，對(duì)裂變中子的探測(cè)效率達(dá)到５％。ＳｉＰＭ逡逑類(lèi)型的探測(cè)器能夠同時(shí)分辨快中子、熱中子和Ｙ射線(xiàn)，圖１．３為三種粒子的甄別。它的逡逑缺點(diǎn)在于ｎ－ｙ甄別性能要差于普通光電倍增管，硅片也容易被中子損傷。逡逑＾邋ＥＯＯＯＱ邐逡逑Ｉ邋栙．邐ＣＯ６０逡逑ｍＣ邋１逡逑Ｕ邐２ＬＷ邐４Ｕ００邐ＨＷＪ邐ｔｆｉＪＯＯ邐１１Ｗ００逡逑ＩＨＴＣ（Ｗ．Ｌ邋ｒ邋ＡＳＴ逡逑圖１．３．熱中子、快中子和Ｙ射線(xiàn)甄別逡逑ＲＪｅｂａｌｉ等人［２５］進(jìn)行了高壓４Ｈｅ探測(cè)器和ＮＥ－２１３液體閃爍體的ｎ－丫性能的對(duì)比實(shí)逡逑驗(yàn)。研究結(jié)果表明，在入射中子最大能量為ｌｌＭｅＶ，入射Ｙ射線(xiàn)最大能量為４．４４ＭｅＶ逡逑情況下，ＮＥ－２１３的脈沖高度響應(yīng)上限達(dá)到了邋４．４４ＭｅＶ，下限為０．５５５ＭｅＶ；邋４Ｈｅ探測(cè)器逡逑的響應(yīng)上限為０．８３３邋ＭｅＶ，下限為０．１１１邋ＭｅＶ，圖１．４為二維波形甄別散射圖。一維波逡逑形甄別投影圖（圖１．５）：對(duì)于ＮＥ－２１３，能量截?cái)嘀祻模埃玻底兓剑常停澹�，ＦＯＭ從０．７５逡逑變到１．５；而�?duì)于４Ｈｅ探測(cè)器，截?cái)嘀祻模埃玻底兊剑埃�，邋ＦＯＭ從１．３５變到１．７０，能量截逡逑斷值超過(guò)０．７５ＭｅＶ，只剩下中子信號(hào)。從這兩張圖可以直觀地看出４Ｈｅ氣體閃爍體探測(cè)逡逑器的ｎ－丫波形甄別性能優(yōu)于ＮＥ－２１３液體閃爍體探測(cè)器。逡逑Ｐｕｌｓｅ邋Ｓｈａｐｅ邋（ＰＳ）邐Ｐｕｌｓｅ邋Ｓｈａｐｅ邋（ＰＳ）逡逑ｐｏｏｐ邐ｐ邐0邋Ｐ邋ｐ邋Ｐ逡逑0邐ｊｓｊ邐0９邐ｂ0邐－ｋ邋１＊邐0邐－？邐Ｗ邐

相比光電倍增管，直接將ＳｉＰＭ放在探測(cè)器內(nèi)部，光收集效率改善很多。對(duì)ＩＭｅＶ逡逑快中子的本征探測(cè)效率達(dá)到１５％，波形甄別后，對(duì)裂變中子的探測(cè)效率達(dá)到５％。ＳｉＰＭ逡逑類(lèi)型的探測(cè)器能夠同時(shí)分辨快中子、熱中子和Ｙ射線(xiàn)，圖１．３為三種粒子的甄別。它的逡逑缺點(diǎn)在于ｎ－ｙ甄別性能要差于普通光電倍增管，硅片也容易被中子損傷。逡逑＾邋ＥＯＯＯＱ邐逡逑Ｉ邋栙．邐ＣＯ６０逡逑ｍＣ邋１逡逑Ｕ邐２ＬＷ邐４Ｕ００邐ＨＷＪ邐ｔｆｉＪＯＯ邐１１Ｗ００逡逑ＩＨＴＣ（Ｗ．Ｌ邋ｒ邋ＡＳＴ逡逑圖１．３．熱中子、快中子和Ｙ射線(xiàn)甄別逡逑ＲＪｅｂａｌｉ等人［２５］進(jìn)行了高壓４Ｈｅ探測(cè)器和ＮＥ－２１３液體閃爍體的ｎ－丫性能的對(duì)比實(shí)逡逑驗(yàn)。研究結(jié)果表明，在入射中子最大能量為ｌｌＭｅＶ，入射Ｙ射線(xiàn)最大能量為４．４４ＭｅＶ逡逑情況下，ＮＥ－２１３的脈沖高度響應(yīng)上限達(dá)到了邋４．４４ＭｅＶ，下限為０．５５５ＭｅＶ；邋４Ｈｅ探測(cè)器逡逑的響應(yīng)上限為０．８３３邋ＭｅＶ，下限為０．１１１邋ＭｅＶ，圖１．４為二維波形甄別散射圖。一維波逡逑形甄別投影圖（圖１．５）：對(duì)于ＮＥ－２１３，能量截?cái)嘀祻模埃玻底兓剑常停澹郑疲希蛷模埃罚靛义献兊剑保�；而�?duì)于４Ｈｅ探測(cè)器，截?cái)嘀祻模埃玻底兊剑埃担澹疲希蛷模保常底兊剑保罚�，能量截逡逑斷值超過(guò)０．７５ＭｅＶ，只剩下中子信號(hào)。從這兩張圖可以直觀地看出４Ｈｅ氣體閃爍體探測(cè)逡逑器的ｎ－丫波形甄別性能優(yōu)于ＮＥ－２１３液體閃爍體探測(cè)器。逡逑Ｐｕｌｓｅ邋Ｓｈａｐｅ邋（ＰＳ）邐Ｐｕｌｓｅ邋Ｓｈａｐｅ邋（ＰＳ）逡逑ｐｏｏｐ邐ｐ邐0邋Ｐ邋ｐ邋Ｐ逡逑0邐ｊｓｊ邐0９邐ｂ0邐－ｋ邋１＊邐0邐－？邐Ｗ邐

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 唐恭富;杜樹(shù)標(biāo);李進(jìn);姚飛;;基于大面積復(fù)合閃爍體的α、β射線(xiàn)甄別電路設(shè)計(jì)[J];兵器裝備工程學(xué)報(bào);2017年02期

2 皮本松;魏志勇;王振;譚曉明;朱慶偉;余俊豪;;雙端輸出塑料閃爍體探測(cè)器的符合關(guān)聯(lián)測(cè)試[J];核技術(shù);2017年01期

3 樓建玲;王曉添;許金艷;;位置靈敏塑料閃爍體譜儀[J];大學(xué)物理;2017年09期

4 林娜;任文省;江婷;高博;付軍;趙一英;;無(wú)機(jī)閃爍體的研究進(jìn)展[J];功能材料;2017年09期

5 朱永昌;;鋰-6玻璃閃爍體[J];中國(guó)建材;2016年11期

6 姜榮濤;谷鐵男;張燕;劉明健;段再煜;;用于復(fù)合閃爍體的α、β脈沖甄別電路設(shè)計(jì)[J];核電子學(xué)與探測(cè)技術(shù);2010年07期

7 劉明健;姜榮濤;張燕;段再煜;谷鐵男;;α、β復(fù)合閃爍體厚度與探測(cè)效率的關(guān)系[J];核電子學(xué)與探測(cè)技術(shù);2009年03期

8 高鑫;白雪寧;陳宜保;何元金;;LaCl_3:Ce~(3+)閃爍體正電子湮沒(méi)壽命譜儀[J];核電子學(xué)與探測(cè)技術(shù);2007年02期

9 劉波,施朝淑;醫(yī)用閃爍體進(jìn)展[J];科學(xué)通報(bào);2002年01期

10 劉波,施朝淑,周東方;新型閃爍體的輻照效應(yīng)[J];無(wú)機(jī)材料學(xué)報(bào);2001年01期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 姚永剛;鄧長(zhǎng)明;李建偉;肖才錦;張貴英;王平生;王興華;金象春;華龍;袁國(guó)軍;倪邦發(fā);;閃爍體探測(cè)器信號(hào)處理電路研究[A];中國(guó)原子能科學(xué)研究院年報(bào) 2013[C];2014年

2 姚永剛;;基于閃爍體探測(cè)器的信號(hào)處理電路的研究[A];第十三屆全國(guó)活化分析技術(shù)學(xué)術(shù)交流會(huì)會(huì)議論文摘要集[C];2013年

3 黃兵;李偉;楊艷;;塑料型閃爍體制備工藝初步探索[A];中國(guó)核科學(xué)技術(shù)進(jìn)展報(bào)告（第三卷）——中國(guó)核學(xué)會(huì)2013年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集第7冊(cè)（核電子學(xué)與核探測(cè)技術(shù)分卷、脈沖功率技術(shù)及其應(yīng)用分卷、核聚變與等離子體物理分卷）[C];2013年

4 布素平;;帶光窗的α-β閃爍體[A];第七屆全國(guó)核儀器及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議暨全國(guó)第五屆核反應(yīng)堆用核儀器學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2009年

5 陳亮;歐陽(yáng)曉平;張忠兵;張顯鵬;;空氣產(chǎn)生的次級(jí)電子對(duì)有機(jī)薄膜閃爍體伽馬響應(yīng)的影響[A];第七屆全國(guó)核儀器及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議暨全國(guó)第五屆核反應(yīng)堆用核儀器學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2009年

6 王冬;何彬;張全虎;吳創(chuàng)新;羅忠輝;;含硼塑料閃爍體的中子-γ甄別[A];中國(guó)核科學(xué)技術(shù)進(jìn)展報(bào)告——中國(guó)核學(xué)會(huì)2009年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集（第一卷·第7冊(cè)）[C];2009年

7 胡孟春;陳力雄;甫躍成;李忠寶;唐登攀;張建華;李如榮;黃雁;;評(píng)估無(wú)機(jī)閃爍體抗中子干擾能力的一種脈沖方法[A];第九屆全國(guó)信息獲取與處理學(xué)術(shù)會(huì)議論文集Ⅰ[C];2011年

8 王麗婷;周暢;方登建;;塑料閃爍體能譜積分特性的研究與應(yīng)用[A];中國(guó)核科學(xué)技術(shù)進(jìn)展報(bào)告（第二卷）——中國(guó)核學(xué)會(huì)2011年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集第7冊(cè)（核電子學(xué)與核探測(cè)技術(shù)分卷、脈沖功率技術(shù)及其應(yīng)用分卷、核聚變與等離子體物理分卷）[C];2011年

9 曲延濤;侯杰;劉陽(yáng);王薇;王瑩;;基于大面積塑料閃爍體的β表面污染測(cè)量?jī)x性能分析[A];輻射防護(hù)分會(huì)2012年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2012年

10 布素平;潘仲韜;鄭輝明;;低能低本底β薄膜閃爍體[A];第7屆全國(guó)核電子學(xué)與核探測(cè)技術(shù)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集（二）[C];1994年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前5條

1 記者 姜泓 首席記者 楊斌鵠 通訊員 王凡華;發(fā)現(xiàn)新型全無(wú)機(jī)鈣鈦礦納米晶閃爍體[N];西安日?qǐng)?bào);2018年

2 見(jiàn)習(xí)記者 韓揚(yáng)眉;全無(wú)機(jī)鈣鈦礦納米晶閃爍體實(shí)現(xiàn)超靈敏X射線(xiàn)檢測(cè)[N];中國(guó)科學(xué)報(bào);2018年

3 葛海峽 付怡 記者 史俊斌 謝開(kāi)飛 操秀英;新型閃爍體材料讓X射線(xiàn)檢測(cè)更靈敏更安全[N];科技日?qǐng)?bào);2018年

4 黃艷;采用晶體閃爍體探測(cè)器的核輻射成像技術(shù)專(zhuān)利申請(qǐng)分析[N];中國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)報(bào);2015年

5 本報(bào)記者 劉卉;“智造”醫(yī)械[N];醫(yī)藥經(jīng)濟(jì)報(bào);2013年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前7條

1 王冠鷹;氣體閃爍體光學(xué)方法測(cè)量中子能譜研究[D];華北電力大學(xué)(北京);2018年

2 朱永昌;熱中子探測(cè)玻璃閃爍體的制備及其核物理性能研究[D];中國(guó)建筑材料科學(xué)研究總院;2011年

3 李嚴(yán)嚴(yán);靶堆耦合零功率裝置中子學(xué)實(shí)驗(yàn)研究[D];中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院近代物理研究所);2017年

4 王志芳;稀土離子摻雜的氧化物與含氧酸鹽納米粉末和透明陶瓷的制備及發(fā)光性質(zhì)表征[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2008年

5 呂綺雯;宇宙線(xiàn)測(cè)試平臺(tái)研制與核碰撞中漲落現(xiàn)象研究[D];山西大學(xué);2012年

6 陳立;基于Phoswich的強(qiáng)β-γ混合場(chǎng)粒子甄別及能譜測(cè)量研究[D];清華大學(xué);2016年

7 錢(qián)祥利;地下MUON探測(cè)器和表面閃爍體探測(cè)器的復(fù)合探測(cè)研究[D];山東大學(xué);2016年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 范義奎;基于高壓~4He氣體閃爍體的中子探測(cè)器關(guān)鍵技術(shù)研究[D];中國(guó)工程物理研究院;2019年

2 HAMAD HAIDAR;基于MCNP模擬和實(shí)驗(yàn)的1×1英寸的LaBr3(Ce)閃爍體探測(cè)器的特性研究[D];華北電力大學(xué)(北京);2019年

3 趙兵;CEPC閃爍體-鎢電磁量能器閃爍體單元研究[D];鄭州大學(xué);2019年

4 黃暢;用于CSNS通用粉末衍射譜儀的閃爍體探測(cè)器性能研究及改進(jìn)[D];蘭州大學(xué);2019年

5 王濤;常見(jiàn)無(wú)機(jī)閃爍體發(fā)光衰減時(shí)間測(cè)量裝置研究[D];成都理工大學(xué);2018年

6 程昌浩;基于閃爍體核探測(cè)器信號(hào)特征分類(lèi)的故障診斷方法研究[D];南華大學(xué);2018年

7 王君輝;組織等效性輻射發(fā)光閃爍體材料的研制[D];蘇州大學(xué);2018年

8 王乙;基于塑料閃爍體的空間中子探測(cè)器探頭研制及性能研究[D];南京航空航天大學(xué);2018年

9 邢珍妮;低通量中子的輻射探測(cè)技術(shù)研究[D];華北電力大學(xué)(北京);2016年

10 周少彤;基于閃爍體轉(zhuǎn)換的軟X射線(xiàn)輻射時(shí)空分辨診斷技術(shù)研究[D];中國(guó)工程物理研究院;2018年

本文編號(hào)：2813003