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摘要:基于中国散裂中子源(CSNS)建设的我国第一台高性能白光中子源——反角白光中子源(Back-n)是国际上综合性能最好的白光中子源之一,能区范围覆盖meV~百MeV,飞行时间测量分辨率可在全能区达到1%以内,中子注量率国际领先.自2018年3月建成以来,Back-n已开展了一系列的核数据测量实验、探测器标定实验、中子辐射效应实验和中子照相研究,科研产出效率非常高,实验数据质量达到了研究要求,为我国多领域的科学研究和应用研究提供了一个强大的平台.本文对该白光中子源的性能特点、已投入运行和规划中的核数据测量实验谱仪进行了综述,并指出了主要应用方向....
摘要:中国散裂中子源(CSNS)已于2018年5月建设完工,随后进行了试运行.其中的反角白光中子束线(Back-n)可用于中子核数据测量、中子物理研究和核技术应用等多方面的实验.本文报道对该中子束的品质参数测量实验过程以及最终实验结果.实验主要采用中子飞行时间法,利用235U,238U裂变室和6Li-Si探测器测量了中子能谱和中子注量率,又利用闪烁体-互补金属氧化物半导体探测系统测量了中子束斑的剖面,得到了该束线的初步实验测量结果.其中白光中子的全能谱测量范围eV-100 MeV,给出了不确定度分析;给出了中子注量率两个实验厅位置的满功率值;给出了白光中子在直径60 mm情况下的全能区束斑.通过与模拟结果的比较探讨了以上结果的合理性,并提出了改进计划.这些实验结果为以后该束线的核数据测量和探测器标定实验奠定了基础....
摘要:为了验证延迟块读出法(Delay-line Readout Method)在大面积中子探测器位置测量中的可行性,研制了一整套应用于中国散裂中子源(China Spallation Neutron Source,CSNS)工程的二维位置灵敏多丝正比室(Multi-wire Proportional Chamber,MWPC)探测器原型样机.入射粒子在探测器中的位置信号首先通过一组5 ns延迟块在相反两端输出,再进入高精度时数转换器(Time to Digital Converter,TDC)电子学系统,转换为时间差数字信号的方式记录下来,最后运用root软件进行数据分析.分析结果表明:从绘制的二维图中能看到 α 源3个不同位置坐标,与 α 源的摆放位置一致且位置分辨均好于2 mm,说明研制出的MWPC探测器与延迟块读出法能完美匹配起来,达到高精度的位置测量需求....
摘要:中国散裂中子源需要建设一台多功能反射谱仪中子探测器,满足在10年运行期间内,50%(@2 (A))以上的探测效率、好于2 mm的二维位置分辨、200mm×200mm的灵敏面积、3倍的n/γ分辨能力及良好的二维成像性能.基于此要求,探测器因此采用基于高气压3He气体的多丝正比室,并以满足反射谱仪的探测效率、位置分辨、长期稳定工作和n/γ分辨能力为目标进行探测器的设计.本文经过模拟和实验计算得出:以9 mm厚的铝合金入射窗、铝丝密封的高气压腔体和6 bar 3He+2.5 bar C3H8的工作气体的设计,可满足探测器对2 (A)中子10年运行期间内54%以上的探测效率要求;探测器对中子的位置分辨可达到1.4 mm左右;设计的气体净化系统,拥有2 L/min的气流速度可有效去除探测器内的负电性杂质气体,气体循环净化后可提高探测器约27%的气体增益,保证探测器长期稳定的运行;通过对252Cf中子源的能谱测量和成像测量,得出探测器的n/γ分辨能力在5倍以上和均匀的成像结果.研制的探测器满足反射谱仪需求,并已在中国散裂中子源反射谱仪靶站就位联调....
摘要:中国散裂中子源将建设一台基于3He气体的二维多丝室,作为多功能反射谱仪束线的中子探测器.基于已有的研究,为优化选择二维多丝室探测器的丝结构,本文研究了三种不同的丝结构,并采用重心读出方法和数字读出方法进行了探测器的性能测量,得到了满足多功能反射谱仪探测器需求的读出方法.实验结果表明:对同种丝结构的二维多丝室探测器,重心读出方法的位置分辨和成像性能都好于数字读出方法;基于重心法读出的多丝室探测器位置分辨率可以达到约160 μm,基于数字读出方法的多丝室探测器位置分辨率可以达到约400 μm.优化设计的丝结构为:基于重心读出法的阳极丝间距1.5 mm、读出通道间距4 mm,基于数字读出法的阳极丝间距1.5 mm、读出通道间距2 mm.优化设计的丝结构均能满足谱仪的位置分辨要求....
摘要:为避免高压气瓶带来的人身安全问题、不便携问题和污染工作气体排放问题,气体探测器已由流气型转化为密闭型。密闭型气体探测器可拓展气体探测器的应用范围,提高气体探测器竞争力,其缺点是腔内杂质气体会累积,影响探测器的性能(增益、分辨率和效率)和出现高压打火。本文采用螺旋弹簧密封实现密闭腔的动态高真空密封,采用铝和不锈钢复合板过渡实现铝和不锈钢焊接,采用高温烘烤、真空泵组抽高真空等方法实现密闭腔体净化,尤其是将铝表面微弧氧化技术用于真空腔体的净化。密闭腔微弧氧化后的杂质气体生成率相比未氧化的降低12.1%,杂质气体中氢气含量降低36%,水蒸气、一氧化碳和二氧化碳含量几乎下降1个数量级。腔体1 a 内产生的杂质气体含量为0.006%,2个月内产生的水分含量为0.0005%,可保证探测器2个月内不发生高压打火。研制出的密闭腔体满足中子谱仪密闭型气体探测器物理要求。...
摘要:基于硼转换的GEM (Gas Electron Multiplier)探测器性能突出,计数率高达10 MHz以上,耐辐射,信号读出方式简单、灵活,位置与时间分辨率高,是下一代中子束流监测器极具优势的候选者。这种新型中子束流监测器主要由硼中子转换层、气体电离粒子放大的GEM以及二维读出电极组成。通过Geant4程序包对探测器物理过程进行蒙特卡罗(Monte Carlo)模拟,主要研究了硼中子转换层转换效率与厚度及中子波长的关系、出射粒子的能谱、不同气体比分不同气体厚度中的能量沉积、以及γ的能量沉积,计算比较了不同厚度GEM膜对快中子产生的影响。模拟结果表明,出射粒子在漂移区的能量沉积几乎与气体比分无关,硼层厚度取0.1μm以下,漂移区厚度6 mm时,可以确保出射粒子在漂移区能量完全沉积,同时具有最佳n/γ区分能力。...
摘要:研究了GEANT4蒙特卡罗模拟程序在低能中子核反应中应用的可行性,新版的GEANT(4.9.4版本)升级了老版本在模拟6Li(n,α)3H核反应道的不足,并且加入了最新截面数据库。对多个核反应道进行了研究,模拟结果显示核反应截面、次级粒子能量和反应的分支比等是正确的;比较了掺6Li材料热中子探测效率的实验结果与MCNP和GEANT4模拟结果,它们基本一致。研究表明,利用GEANT4研究6Li(n,α)3H是可行的,这为进一步研究闪烁体中子探测器的位置分辨率模拟提供了有力支持。...
[专利] 实用新型 CN201820050244.4
摘要:本实用新型涉及核辐射探测技术领域,尤指一种可以代替3He管探测器的高效率三维位置灵敏中子探测器;为采用表面镀硼的铝片条构成多层方形管道结构;每一个单元方形管道中心均设置有阻性阳极丝,通过电荷分配法获得沿丝方向的位置,单元管所在的位置确定横向位置,单元管所在的层位置给出纵向位置,从而可以精确测量中子具体在哪一个单元被探测,实现中子的三维探测;可替代3He管的中子探测技术,探测效率大于30%;可以通过增加单元方形管道的层数来增加有效硼中子转换层的厚度,从而实现增加探测效率,降低生产成本。
[专利] 发明专利 CN201810029548.7
摘要:本发明公开一种可以代替3He管探测器的基于硼转换多级网格气体的中子探测器;采用镀硼的铝片条构成多层方形管道,铝片条上每隔一定的距离开设有卡槽,使得方形管道间的距离即是卡槽间的间距,将镀硼的铝片条上的卡槽插进预先设计好的铝框内,每一个单元方形管道中心均设置有阻性阳极丝,通过电荷分配法获得沿丝方向的位置,单元管所在的位置确定横向位置,单元管所在的层位置给出纵向位置,从而可以精确测量中子具体在哪一个单元被探测,实现中子的三维探测;可替代3He管的中子探测技术,探测效率大于30%;可以通过增加单元方形管道的层数来增加有效硼中子转换层的厚度,从而实现增加探测效率,降低生产成本。
摘要:近年来,中子探测器使用得最多的是基于3He的多丝正比室气体探测器,相对于其他类型探测器,该探测器具有探测效率高、位置分辨好、n/γ分辨能力好、抗辐射能力强等优点,并且可以大面积制作。基于3He的多丝正比室气体探测器对中子的探测主要由两部分组成:中子与3He气体反应产生的次级粒子带来的位置偏差、多丝正比室自身的本征性能,次级粒子带来的偏差主要与3He气体的压强相关。本文主要对有效面积200 mm× 200 mm多丝正比室原型样机的本征性能进行测试,针对两种不同的探测器结构,利用X射线源开展位置分辨、能量分辨、二维成像能力等性能的测试,比较不同结构下,探测器本征性能的好坏,优化探测器的结构,有助于中子的探测。
[专利] 发明专利 CN201310121642.2
摘要:本发明涉及一种中子探测器和中子探测方法。中子探测器包括:入射窗和探测阵列;所述探测阵列具有多层叠置的探测单元;所述探测单元包括多条相互平行的方形探测通道,且相邻的所述探测通道相互气体连通,所述探测通道内充有三氟化硼气体;每条所述探测通道内沿轴向布置有阻性阳极丝,所述阻性阳极丝的一端加正高压,用于对中子引起的原初电离信号进行放大并输出放大后的电信号。本发明的中子探测器和中子探测方法可以在提高中子探测效率的同时不降低位置分辨和TOF时间分辨。
[专利] 发明专利 CN201310136203.9
摘要:本发明提供一种中子探测器与中子探测方法。中子探测器包括用于提供漂移电场的漂移电极、用于对入射的中子进行转换的涂硼气体电子倍增器结构、用于对中子转换后产生的原初电子进行气体放大的气体电子倍增器结构以及用于读出放大后的电子信号的读出电极;漂移电极、涂硼气体电子倍增器结构、气体电子倍增器结构和读出电极互相平行设置且顺次排列;涂硼气体电子倍增器结构采用至少一个级联的第一气体电子倍增器膜构成,且第一气体电子倍增器膜的至少一面涂有硼层。本发明的中子探测器,能够大大提高中子探测效率且计数率高,时间分辨率好,可实现更高量级的时间分辨,同时该中子探测器兼具气体探测器的优点γ抑制能力高、成本低和可大面积制作。
[专利] 发明专利 CN201210254516.X
摘要:本发明涉及光纤阵列排布装置和光纤阵列排布方法。光纤阵列排布装置包括支架、光纤阵列支撑结构和拉伸架。支架,用于使光纤阵列支撑结构竖直固定在支架上。光纤阵列支撑结构为矩形,且光纤阵列支撑结构包括位于其相互平行的两侧的用于固定光纤两端的第一导向块和第二导向块。拉伸架固定在支架上,用于在光纤的一端固定在光纤阵列支撑结构的第一导向块时,对光纤的另一端施加牵引力,使得光纤的另一端固定在所述第二导向块上。本发明的光纤阵列排布装置和光纤阵列排布方法,可以使得光纤阵列排布的整个过程变得简捷易行,减少因为操作人员的差异而带来的制作差异。
[专利] 实用新型 CN201320198268.1
摘要:本实用新型提供一种中子探测器,包括:用于提供漂移电场的漂移电极、用于对入射的中子进行转换的涂硼气体电子倍增器结构、用于对中子转换后产生的原初电子进行气体放大的气体电子倍增器结构以及用于读出放大后的电子信号的读出电极;漂移电极、涂硼气体电子倍增器结构、气体电子倍增器结构和读出电极互相平行设置且顺次排列;涂硼气体电子倍增器结构采用至少一个级联的第一气体电子倍增器膜构成,且第一气体电子倍增器膜的至少一面涂有硼层。本实用新型能够大大提高中子探测效率且计数率高,时间分辨率好,可实现更高量级的时间分辨,同时该中子探测器兼具气体探测器的优点γ抑制能力高、成本低和可大面积制作。
[专利] 实用新型 CN201320175435.0
摘要:本实用新型涉及一种中子探测器,包括:入射窗和探测阵列;所述探测阵列具有多层叠置的探测单元;所述探测单元包括多条相互平行的方形探测通道,且相邻的所述探测通道相互气体连通,所述探测通道内充有三氟化硼气体;每条所述探测通道内沿轴向布置有阻性阳极丝,所述阻性阳极丝的一端加正高压,用于对中子引起的原初电离信号进行放大并输出放大后的电信号。本实用新型的中子探测器可以在提高中子探测效率的同时不降低位置分辨和TOF时间分辨。
[专利] 实用新型 CN201220356193.0
摘要:本实用新型涉及光纤阵列排布装置。光纤阵列排布装置包括支架、光纤阵列支撑结构和拉伸架。支架,用于使光纤阵列支撑结构竖直固定在支架上。光纤阵列支撑结构为矩形,且光纤阵列支撑结构包括位于其相互平行的两侧的用于固定光纤两端的第一导向块和第二导向块。拉伸架固定在支架上,用于在光纤的一端固定在光纤阵列支撑结构的第一导向块时,对光纤的另一端施加牵引力,使得光纤的另一端固定在所述第二导向块上。本实用新型的光纤阵列排布装置和光纤阵列排布方法,可以使得光纤阵列排布的整个过程变得简捷易行,减少因为操作人员的差异而带来的制作差异。
摘要:随着国际上新一代中子源的发展,传统的中子探测器已经不能满足高通量的应用需求,同时面临当前3He气体资源严重短缺的国际形势,研究替代3He的新型中子探测器已成为粒子探测领域的研究热点。基于GFM(GaseousFlectron Multiplier)的中子探测器,计数率高,并且具有较高的位置与时间精度,是未来替代3He中子探测器的一个发展方向。本文主要利用Geant 4程序包对探测器物理过程进行蒙特卡洛(Monte Carlo)模拟,主要研究了热中子转换效率与硼中子转化层厚度、层数的关系,同时,根据中子探测的特殊性,高能物理研究所专门研发了一种基于陶瓷材料的nTHGFM(Neutron THick GFM),并利用x光机对其进行了初步的性能测试,为国内今后自主友展基于GEM的中子探测器提供了参考。
摘要:中国散裂中子源(CSNS)小角散射仪(SANS)的真空散射腔头部将放置第三个束流监测器,拟采用锂玻璃耦合低功耗光电倍增管读出的探测器结构.由于探测器工作在真空环境,因此功耗、散热以及高压保护是实现束流监测器在真空环境下长期稳定工作所需要解决的关键技术.为研究锂玻璃耦合光电倍增管探测器的性能,本文利用放射源252Cf、60 Co和137Cs对探测器进行了性能实验研究,主要包括中子和γ射线的信号特征、脉冲电荷谱以及锂玻璃光产额的测量.测试结果表明中子和γ射线脉冲信号宽度相同(~300 ns),输出幅度不同,从而可以通过电荷量进行n/γ的甄别;通过PMT增益的测量和数据采集系统的刻度,计算得到锂玻璃的中子平均光产额约为6943.通过该项丁作获得了锂玻璃探测器的关键性能参数,为下一步锂玻璃和PMT选型以及束流监测器整体方案的设计与优化,提供了必要的实验数据参考.
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