中子測量在很多領(lǐng)域,尤其是先進(jìn)核能領(lǐng)域,都非常有用。由于中子不帶電荷,不能和物質(zhì)發(fā)生電磁相互作用,中子的探測只能通過中子反應(yīng)產(chǎn)生的次級帶電粒子來完成。中子反應(yīng)產(chǎn)生次級帶電粒子的方法包括核反應(yīng)法、核裂變法、核反沖法和核活化法等。由于裂變過程產(chǎn)生兩個(gè)大的碎片,其輸出信號幅度大、易于探測,核裂變法廣泛地應(yīng)用于反應(yīng)堆的中子測量。本論文基于裂變法研制了兩套中子探測器,第一套為裂變PPAC,是使用平行板雪崩計(jì)數(shù)器的方法,第二套為裂變電離室。平行板雪崩計(jì)數(shù)器(PPAC)具有靈敏面積大、時(shí)間分辨好、位置分辨高、和探測效率高等顯著優(yōu)點(diǎn)。本論文中研制的裂變PPAC探測器包括7層,左面三層用作第一套PPAC,右面三層用作第二套PPAC,第四層是隔離層,用于隔離兩套PPAC。每套PPAC里的中間層用作陽極,另兩層作陰極,各電極間距為3毫米。為了探測快中子,第二套PPAC的陽極上鍍了²³⁸U(U₃O₈)材料。由于兩套PPAC都能探測到γ,但是,只有第二套PPAC能探測到中子,經(jīng)過電子學(xué)信號處理即可扣除γ本底。利用兩套PPAC來進(jìn)行γ補(bǔ)償?shù)纳鲜龇椒?..

【文章頁數(shù)】：107 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 引言
    1.1 中子探測技術(shù)的發(fā)展
    1.2 本文選題的主要目的和意義
第2章 中子和物質(zhì)的相互作用及中子探測器介紹
    2.1 中子與物質(zhì)的相互作用及散裂反應(yīng)簡介
        2.1.1 彈性散射
        2.1.2 非彈性散射
        2.1.3 俘獲效應(yīng)
        2.1.4 轉(zhuǎn)移反應(yīng)
        2.1.5 散裂反應(yīng)簡介
        2.1.6 裂變反應(yīng)
        2.1.7 幾種裂變模型簡介
    2.2 中子探測方法和常用氣體中子探測器簡介
        2.2.1 核反沖法
        2.2.2 核反應(yīng)法
        2.2.3 核裂變法
        2.2.4 核活化法
        2.2.5 常用氣體中子探測器簡介
    2.3 本文研究內(nèi)容及主要工作計(jì)劃
        2.3.1 裂變PPAC設(shè)計(jì)加工及物理建模
        2.3.2 裂變電離室設(shè)計(jì)加工及物理建模
        2.3.3 小結(jié)
    2.4 國際上對238U的中子裂變截面的研究簡介
第3章 氣體探測器的工作原理
    3.1 帶電粒子與物質(zhì)的相互作用
    3.2 γ光子與物質(zhì)相互作用
        3.2.1 光電效應(yīng)
        3.2.2 康普頓散射
        3.2.3 電子對效應(yīng)
    3.3 電子-離子對產(chǎn)生過程
    3.4 電子-離子對在電場中的漂移過程
        3.4.1 正離子的漂移過程
        3.4.2 電子的漂移過程
    3.5 不同氣體探測器的工作電壓區(qū)間
    3.6 常用的基于裂變法的中子探測器工作原理簡介
        3.6.1 裂變PPAC的工作原理
        3.6.2 裂變電離室的工作原理
第4章 蒙特卡洛模擬軟件及方法介紹
    4.1 Geant4 軟件結(jié)構(gòu)及對蒙特卡洛方法的應(yīng)用原理
        4.1.1 Geant4 軟件結(jié)構(gòu)
        4.1.2 Geant4 對蒙特卡羅方法的應(yīng)用原理
    4.2 裂變PPAC模型物理過程建立的理論基礎(chǔ)
第5章 裂變PPAC設(shè)計(jì)、加工、模擬及測試
    5.1 裂變PPAC的設(shè)計(jì)及物理建模概述
        5.1.1 快中子和不同靶材料的反應(yīng)截面模擬
        5.1.2 裂變PPAC鍍靶厚度模擬
        5.1.3 裂變碎片的元素種類分布
    5.2 裂變靶加工
    5.3 裂變PPAC及測試用的真空盒加工
    5.4 裂變PPAC工作氣體選擇
    5.5 不同工作氣體的重帶電粒子輸出信號模擬
    5.6 Maxwell模擬PPAC內(nèi)部電場
    5.7 磁場對裂變PPAC工作狀態(tài)的影響模擬
    5.8 裂變PPAC測試
        5.8.1 ²⁴¹Am源測裂變PPAC的計(jì)數(shù)率
        5.8.2 ²⁵²Cf源測裂變PPAC的時(shí)間分辨率
第6章 用于入射中子注量測量的裂變電離室研發(fā)
    6.1 裂變電離室在國際上的應(yīng)用情況簡介
    6.2 ²³⁸U裂變電離室設(shè)計(jì)
    6.3 裂變電離室測試
    6.4 裂變電離室模擬
第7章 總結(jié)和展望
    7.1 總結(jié)
    7.2 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
作者簡歷及攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果



本文編號：3833433