EJ299-33A闪烁体光输出及其应用研究

闪烁体探测器的光输出影响其探测效率、探测阈值,决定着其应用范围和前景。EJ299-33A是一款具有脉冲形状甄别(Pulse Shape Discrimination,PSD)功能的塑料闪烁体,可用于核物理与核技术实验中进行中子、γ射线及带电粒子混合场的粒子鉴别和测量。利用^(137)Cs、^(60)Co标准γ射线放射源实验测量了EJ299-33A型探测器光输出谱,并利用蒙特卡罗模拟程序Geant4进行了理论模拟。通过对比实验与模拟光输出谱,可精确地确定康普顿边沿的位置,得到探测器电子能量刻度函数,并进一步研究了探测器有效中子探测阈。在此基础上,用Geant4模拟计算了200 keV~3 MeV区间的15个不同能量点的EJ299-33A探测器γ光输出谱,结合空气吸收剂量理论值获得了能谱-剂量转换函数G(E)。

基于EJ299-33A探测器的核材料时间关联测量系统的时间分辨

n-γ的时间关联测量可提取核材料的质量、增殖因数,其中时间分辨是表征关联精度的1个重要指标。本文基于数字化数据获取与处理方法,对具有n-γ甄别能力的塑料闪烁体EJ299-33A探测器组成的核材料时间关联测量系统的时间分辨进行研究,采用^(60)Co与^(22) Naγ源进行了对比测量,分析了源对本征时间分辨的影响,进一步通过离线的条件加载反演,给出时间分辨的等效电子能量阈值依赖关系。通过对^(252)Cf自发裂变时间关联谱的测量和解耦,讨论了时间分辨对不同符合事件的影响。结果表明:系统时间分辨随阈值增加而减少,在阈值为230keVee时采用60Co测量的结果约为560ps,可满足核材料快时间符合测量的精度要求,而在相同条件下,由于正电子湮没位置的不确定性和延迟符合的影响,^(22) Na源测量的时间分辨展宽至816ps;裂变事件时间关联测量中n-n符合受时间分辨的相对影响小于γ-γ符合。

单探头中子/伽马甄别能谱仪系统研制

针对放射性物质异常泄漏、防范核材料的非法转移和任意携带,提出一种基于单探头中子/伽马甄别能谱仪系统,实现敏感控制区中特殊核材料和放射性物质的监测。围绕核信号获取与数字化采集、辐射射线粒子甄别与能谱分析,开展基于FPGA与EJ299-33A的核数据采集电路设计、核信号处理算法设计和Matlab中子/伽马鉴别与能谱离线分析方法等关键技术研究。设计上位机软件实时处理辐射能谱数据,为正确做出应急预案提供数据参考。利用新型探测器和分型频谱数学模型在FPGA内部实现射线种类甄别,有效地解决了采用传统老式探测器和模拟电路的方法鉴别困难的问题,验证了分型频谱法在核信号处理上具有一定的可行性。开发完成集放射性种类判定、核素识别于一体的多功能集成中子/伽马探测器,在中子/伽马的混合辐射场中,既能实现射线甄别又能测量能谱,解决在复杂放射性环境中对不同射线种类的能谱分析和核素识别问题。