载能α粒子在空气中诱发氮气荧光产额的蒙卡模拟研究

基于氮气荧光原理的远程α成像探测技术是一种极具应用前景的大范围核探测手段,其中对于载能α粒子在空气中诱发氮气荧光产额研究是探测成像技术的关键。利用Geant4建立荧光物理模型,结合收集整理文献报道的实验数据,模拟载能α粒子在空气中电离、诱发荧光和荧光光子猝熄的整个过程,并将模拟结果与文献中实测成像结果进行了比较分析。结果表明,荧光物理模型能很好地模拟再现成像结果。该模型的建立对后续工程技术中成像信噪比、成像时间、可测活度下限、面源尺寸分辨等关键性指标设计提供了技术支撑。

基于Geant4的β-γ混合场叠层闪烁体探测器的设计研究

在核工业的一些工作场所中往往同时存在β射线和γ射线,准确测量β粒子和γ粒子能谱对于相关工作人员的辐射防护十分重要。本文利用Geant4模拟了β粒子和γ粒子在叠层闪烁体探测器中的能量沉积,研究了材料和结构对叠层闪烁体探测器甄别性能的影响。模拟结果显示,对于双层结构的闪烁体探测器,第1层和第2层选用不同材料的闪烁体对β粒子的甄别影响不大,主要影响对γ粒子的甄别。γ粒子的误甄别率和识别率分别随第1层和第2层材料原子序数的增加而增加。3层结构闪烁体探测器对于γ粒子的误甄别率明显低于双层结构,并且γ粒子的误甄别率随第1层闪烁体厚度的增加而增加。经过对模拟结果分析,采用0.2 mm BC-444+17.8 mm BC-444+25 mm BaF_(2)的3层闪烁体结构甄别性能较好,对β粒子和γ粒子的平均识别率和误甄别率分别为96.7%、41.1%和<0.001%、0.16%。

载能α粒子诱发氮气荧光CCD成像效果模拟

通过探测载能α粒子激发空气中氮气而产生的荧光,实现对核应急或未知场所α表面污染强度的远程初判,该方法具有广阔的应用前景。其中,荧光产额和成像效果是关键性指标。为了研究α粒子激发空气中氮气的荧光产额和成像效果,以特定型号CCD相机为参考,结合Geant4软件,建立了光传输和收集模型,并对成像效果的信噪比、分辨率、遮掩效果等进行了模拟。结果表明,随着测量时间的增加,信噪比收益越来越低,且强源相比于弱源,要得到较高信噪比的图像更容易;α粒子诱发荧光的成像分辨率很高,成像结果的边界基本等同于源的尺寸;强源对其附近弱源存在掩盖效应,这一效应随着到强源距离的增加愈发不明显,且在超出α粒子的射程范围后,不再受到影响。该模拟结果对后续成像系统工程技术中CCD相机选型、可测活度下限、成像分辨率等关键性指标提供了重要参考。

核用陶瓷光固化3D打印工艺及抗热震性能研究

为提高精密铸造效率,缩短陶瓷模具制造周期,本文采用基于面曝光的光固化(DLP)3D打印技术制备了适用于铸造特种材料部件的Al_(2)O_(3)、ZrO_(2)和MgO模具。光敏树脂与纳米级陶瓷粉体混合成的陶瓷浆料通过紫外光固化后形成陶瓷生坯,经过干燥、脱脂和烧结处理得到所需陶瓷样件。利用SEM对烧结前后的陶瓷进行了微观组织表征,并对光固化3D打印陶瓷样件进行了力学性能(压缩和弯曲)和抗热震性能测试。结果表明,陶瓷生坯经过适当温度烧结后,组织由多孔结构变致密。光固化3D打印陶瓷的压缩和弯曲强度均可达到等静压工艺水平。通过抗热震性能测试,光固化3D打印陶瓷展现出良好的抗热震性能,其中ZrO_(2)陶瓷在800℃和1300℃条件下的性能最优。光固化3D打印技术在制备结构功能复杂的陶瓷部件方面展现出巨大优势,可大幅减少制造周期与成本,为核能领域高精尖产品制造提供重要的技术支撑。

β-γ混合场叠层闪烁体探测器选材及其结构模拟设计

为了对f-y混合场探测器的闪烁体材料及结构进行优化,设计了一种新的甄别原理并利用MCNP5模拟计算了不同能量的β射线和γ射线在不同闪烁体内的能量沉积行为。模拟结果表明,探头材料第一层采用NE102A(厚度为0.15 mm),第二层采用6 mm的CaF2(Eu),第三层采用CsI(Na)可以获得更多的光子数从而提商探测器的能量分辨率。对于0.05~3 MeV的β射线,其理论误甄别率不超过0.0019%,对于0.05~3.5 MeV的r光子.其理论误甄别率不超过0.2236%。