基于中子位置灵敏探测器对点源的三维定位方法研究

使用中子法对密封容器内的放射源进行定位具有重要的现实意义。本研究使用4根矩形分布的中子位置灵敏探测器对探测空间内AmLi源进行定位,首先使用蒙特卡罗方法设计了探测器的慢化屏蔽体;然后设计了延迟电路加到探测器的一端,根据探测器两端探测到中子信号的时间差来确定源y轴(探测器轴向)的位置坐标,并对每个探测器的轴向位置函数进行了刻度;利用探测器围绕密封容器搭建测量空间,使用相邻探测器探测到中子计数率的比值来确定x轴和z轴(另两个方向)的位置坐标并进行了函数刻度。测量时,首先选择计数率最大的探测器来确定源的轴向坐标,再根据与此探测器相邻两根探测器计数率的比值来确定源的另两个方向的坐标,实现了对源的定位。使用该方法测量了点源在探测器空间内的5个不同位置,每个坐标轴上的定位偏差均在1.5 cm之内,并对造成偏差的原因进行了分析。该方法验证了使用中子位置灵敏探测器对放射源进行定位的可行性,并为进一步测量核设施工艺设备内核材料的位置打下了良好的基础。

基于透镜阵列多元聚焦的连续晶体三维位置灵敏探测器设计和仿真

连续晶体闪烁体探测器可以实现γ射线作用点的三维位置定位。本文提出一种新的探测器结构,引入透镜阵列实现作用点定位。探测器采集多元聚焦图像,从而改变对连续晶体闪烁光分布探测的需求。文中建立连续晶体、透镜阵列和光子计数器阵列的模型进行模拟研究,建立多元聚焦的光路反演重建算法定位γ射线作用点的三维位置。通过重建结果分析评估基于透镜阵列的连续晶体探测器性能,这种结构具有较好的定位能力和位置分辨。对于尺寸为48 mm×48 mm×45 mm的硅酸钇镥(LYSO)闪烁晶体,实现了xy平面位置分辨优于1.54 mm,z方向位置分辨优于3.13 mm。基于连续晶体和透镜阵列结构的探测器还可对多作用点的情形进行重建,分析三组选定位置的重建结果,该结构对双作用点定位具有可行性。

基于时间差法的位置灵敏3He正比计数管位置分辨性能研究

中子定位技术可用于乏燃料后处理流程监测,以避免发生核临界安全事故。利用蒙特卡罗(Monte Carlo,MC)算法模拟了不同中子发射方式、^(3)He气压、管径、慢化体厚度等对位置灵敏^(3)He正比计数管位置分辨能力和探测效率的影响。对于管径为2.54 cm、灵敏区长80 cm、^(3)He气压为405300 Pa的位置灵敏^(3)He正比计数管,MC模拟结果表明:轴向各处位置分辨能力相同,对热中子点源的位置分辨极限为0.17 cm;慢化体厚5 cm且^(244)Cm源紧贴慢化体外壁时中子探测效率为3.0%,位置分辨为9.25 cm。用时间差法测试了^(244)Cm源在灵敏区不同位置、源管距、慢化体厚度等情况下此位置灵敏^(3)He正比计数管对^(244)Cm源的位置分辨能力与探测效率,测试结果表明:实验装置的理论位置分辨极限可达2.64 cm,当慢化体厚5 cm且^(244)Cm源紧贴慢化体外壁时位置分辨为18.50 cm,为理论值的一半。

中国先进研究堆中子织构谱仪二维位置灵敏探测器数据分析与处理方法

中子织构谱仪在航空航天、交通、核工业等领域关键材料的织构研究中具有独特的优势。为了提升探测效率,中国先进研究堆中子织构谱仪在2020—2021年进行了升级改造,将探测系统从单个3He计数管升级为大尺寸二维位置灵敏探测器。本研究针对中国先进研究堆中子织构谱仪升级后的实验测量数据,提出了从二维位置灵敏探测器获得的衍射中子计数到织构极图转换的数据处理与分析方法,并基于该方法使用Python语言开发了中子织构数据处理和分析软件系统,对实际测量数据的应用验证了该软件系统的可靠性。该系统实现了二维位置灵敏探测器数据到极图数据的转换和极图绘制,满足了中子织构谱仪升级后的功能需求。

α放射性表面污染位置灵敏探测器模拟设计

为解决计数型表面污染仪无法给出污染分布的问题,设计了基于闪烁体和硅光电倍增管的α位置灵敏探测器。利用GEANT4模拟了α粒子在探测器中输运与发光全过程,并根据光子的分布重建α粒子的位置。模拟结果表明,采用0.1 mm厚的GAGG闪烁体与1 mm有机玻璃光导耦合的探测器,模拟结果的最高分辨率可达0.1 mm;使用GAGG闪烁体搭建的α位置灵敏探测器分辨率可达0.8 mm,ZnS闪烁体分辨率可达0.4 mm;设计的α位置灵敏探测器具有较高的位置分辨性能,可满足表面污染分布测量的需求。

用于低能X射线分析的电荷分配式位置灵敏正比计数器

研制了一种电荷分配式单丝阳极位置灵敏正比计数器,它的效率由近似公式所估价,在感兴趣的4～6.5keV能区内相应效率从65%～25%间变化;它的位置分辨率用宽度50μm(x)的55FeX射线束测定,可达到0.55mm。并介绍了由这PSPC构成的位置灵敏谱仪两个应用事例。

一种高性能双维位置灵敏平行板雪崩探测器

本文描述了为兰州放射性离子束流线(RIBLL)研制的一种高性能平行板雪崩计数器(PPAC)。它由中心阳极和X、Y位置阴极构成,阳极—阴极间距3mm。阳极为1.5 mm 厚Mylar膜,双面镀金。阴极为f25mm 镀金钨丝,丝距1mm,位置读出采用电荷分除法。工作气体异丁烷。当工作气压为700 Pa,阳极电压为500 V时,对3组分a粒子位置分辨 0.76 mm(FWHM),探测效率约99.1%。

一维电阻阳极位置灵敏探测器的研制

叙述了一维电阻阳极位置灵敏探测器的原理、构成以及相应的电子学获取系统，测量了探测器的各种特性和参数。

楔条形阳极探测器位置灵敏的理论计算

通过对楔条形阳极探测器位置灵敏坐标计算公式的推导,证明了楔形和条纹分布面积所对应的级数是等差级数.分析了楔形底宽和条纹宽度等差系数这两个设计参量对探测灵敏度的影响.研究了电极电容的电容性耦合效应对位置灵敏的影响,通过对楔条形阳极探测器坐标计算公式的修正,可在不影响分辨率的前提下有效地消除电容性耦合效应所产生的扭曲变形.

一维位置灵敏电阻阳极低能重离子探测器

本文讨论了微通道板电阻阳极低能重离子探测器的原理，给出了已研制成功的位敏电阻阳极离子探测器的结构和信号分析电子学线路。用￣（２３８）Ｐｕα放射源测量了位敏探测器在有效面积范围内的位置信号、位置线性和位置分辨。位置分辨好于０．３ｍｍ，已满足了离子原子碰撞的实验要求。

一维位置灵敏热中子^3He高气压正比计数管的研究

对高气压（10atm）下的^3He国产正比计数管的一维位置灵敏效应做了一定的研究。包括正比管的设计、蒙特卡罗模拟等。得到了较明显的位置灵敏效应结果，测出了厘米级的位置分辨率。

位置灵敏光电倍增管成像电路的研究

介绍了位置灵敏光电倍增管的内部结构、成像方法和电路 ,分析了用位置灵敏光电倍增管和闪烁晶体组成的数据采集电路及微机接口的设计。

两种位置灵敏平行板雪崩探测器

为兰州重离子加速器放射性次级束流线 (RIBLL)设计研制了两种结构双维位置灵敏低压气体平行板雪崩探测器 (PPAC)。用 3组分α粒子辐照 ,传统结构的PPAC ,对于 70 0Pa异丁烷和C3F8工作气体 ,分别得到 0 76mm(FWHM )和 0 64mm(FWHM)的位置分辨 ,探测效率为 99 1 %。新的多级位置灵敏平行板雪崩探测器 (MPPAC) ,对 65 0Pa异丁烷工作气体 ,测得 0 5 8mm (FWHM )的位置分辨、99 2 %探测效率和色散远好于± 0 2mm的位置线性。MPPAC增益较传统PPAC高 ,C3F8较异丁烷阻止本领强 ,适合探测较轻粒子。

大面积两维位置灵敏硅探测器性能研究

本文描述了一个用于次级束流上作△E及位置灵敏测量的大面积(45mm×45mm)二维位置灵敏硅探测器。用α源对其性能进行了测试,精心选择测试条件及校正方法,得到了较好的综合指标。

用于束流剖面探测的位置灵敏探测器

介绍了用于剩余气体束流剖面探测系统的位置灵敏探测器的原理和结构。测试了探测器的性能,得到了位置分辨、位置线性、探测效率及探测器本底。

一维位置灵敏法拉第筒的数据获取系统

简要介绍兰州重离子加速器国家实验室320 kV高压ECR实验平台原子分子物理终端上使用的一维位置灵敏法拉第筒的数据获取系统。该系统硬件由64通道电流/电压转换放大器和PCI-6224数据采集卡构成,并通过编写LabVIEW程序,实现数据的准确、同步、实时与高速采集。经验证,该获取系统简单易用,可靠性高,完全符合设计要求。

中子三轴谱仪二维位置灵敏探测器标定

二维位置灵敏探测器(PSD)参数是中子散射谱仪实验数据分析的必要参数,主要用于角度和谱形修正。为此提出了PSD标定方法,并对冷中子非弹性散射/三轴谱仪所使用的PSD探测器进行了标定,获得了工作偏压、像素大小、空间分辨、探测效率及效率均匀性等数据。实验结果表明,探测器的工作偏压为4.2-4.4 kV、像素大小为0.32 mm(H&V)、探测器的空间分辨为2.15 mm(H)×2.04 mm(V)、探测效率为90.47%、效率均匀性优于10%,达到了谱仪设计要求。所建立的探测器测试方法对探测器研制和实验数据分析具有参考价值。

基于微通道板的多击响应位置灵敏探测器

与传统的四角延迟线阳极相比,三层延迟线阳极,即六角延迟线阳极具有很好的多击信号读出本领。它与微通道板结合,能够探测很短时间间隔内到达的多个粒子的时间和位置信息。文章介绍了基于微通道板的六角阳极探测器的结构及多击响应原理,报道了利用Puα源对该探测器及中心带孔的六角阳极探测器的测试结果,探测器位置分辨好于0.2毫米。

基于塑料闪烁光纤阵列的γ射线位置灵敏探测器数值模拟

基于蒙特卡罗的模拟方法,设计了一个基于塑料闪烁光纤阵列的γ射线位置灵敏探测器并对其性能进行了系统的研究.分析了该探测器在高能γ粒子辐照下的康普顿散射特性和圆形塑料闪烁光纤的能量泄漏情况,发现随着入射能量的不同,康普顿边缘峰值也相应变化,并且和入射光子能量--对应.考虑阵列间粒子串扰的情况下,利用此特性得到该位置灵敏探测器在0.8～7.0MeV的γ入射能量下,能量分辨率和空间分辨率分别能够达到10%和cm 量级.但由于闪烁光纤原子序数较低,在较高能区的探测效率也较低,只有15%左右或更低.这就使得利用闪烁光纤阵列探测器不能同时满足较好的空间分辨率和能量分辨率,两者出现-定的矛盾.

电子能量损失符合谱仪的一维位置灵敏探测器的读出系统

介绍了用于电子能量损失符合谱仪的一维位置灵敏探测器的读出系统。一维位置灵敏探测器可以大大提高谱仪的探测效率。其读出系统包括电荷灵敏前置放大器、主放大器、位置信号采集板和接口电路。使用自己设计的信号源对系统进行了测试 。