中子元素分析中干扰γ射线屏蔽研究

用中子发生器做中子源进行元素分析时,在辐照所测元素的同时,中子发生器组成材料、中子防护材料及探测γ射线装置都产生相应的γ射线,这些γ射线会对实际测量元素产生干扰.通过在中子发生器和探测器之间加铅可以屏蔽来自中子发生器一侧的γ射线.实验表明:当铅层厚度为80 mm时屏蔽效果最佳;用中子进行含C,H和O等元素的分析时,加铅层提高了测量精度.     

基于MCNP程序模拟的14 MeV中子准直屏蔽材料的研究

利用MCNP程序模拟,计算了3种常见慢化材料(石蜡、聚乙烯、水)和4种金属(铁、铋、铅、钨)对14 MeV中子的作用,并研究了碳化硼含量不同的硼聚乙烯对中子的屏蔽效果.计算结果表明:聚乙烯和石蜡的慢化能力相差不大,且二者均强于水;4种金属对中子慢化能力由强到弱的顺序依次为:钨、铁、铅、铋;4种金属所产生的特征γ谱显示,铁的γ信号很强,其余三者相差不大,远低于铁的γ计数;碳化硼质量分数为9%时,热中子计数降为0.     

核辐射综合屏蔽材料的研究进展及发展趋势

核屏蔽实质是屏蔽γ射线和中子,本文详细介绍了γ射线和中子屏蔽材料目前的种类和性能,探讨了现有γ射线和中子屏蔽材料存在的主要问题,分析了各种屏蔽材料的屏蔽性能与不足之处,指出亟待解决的四个主要矛盾（综合屏蔽性能、力学性能、耐热性能及环保性能）。最后,展望了未来核辐射屏蔽材料的发展趋势,提出了随着反应堆技术的发展,功能/结构一体化屏蔽材料已成发展趋势,以及指明了稀土材料在防辐射屏蔽材料方面的应用应作为进一步研究的重点。     

蒙特卡罗方法在中子测井屏蔽中的应用

利用蒙卡罗方法模拟研究了在套管中子测井条件下，铜、银、含硼聚乙烯（含10％B4C聚乙烯）、钨、镉、铝不同厚度对中子的屏蔽效果．以及中子源到屏蔽层距离对屏蔽效果的影响。结果表明：用不同屏蔽材料对中子进行屏蔽，得到的中子能量分布相差很大。相同厚度下，银做屏蔽材料时．总中子和小于0．1MeV能量范围内的中予计数最小，钨在14MeV～0．1MeV中子能量区的计数最小.     

三探头中子粉末衍射系统研制

本系统介绍了用微型计算机进行运行控制和信息采集及处理的三探头中子粉末衍射仪系统.在该项研究中首次采用了对工作环境适应性强的感应同步器测角和三探头中子探测方案获得良好效果.文章最后报告了该系统中衍射仪的研制结果.     

中子受激辐射计算机断层扫描成像系统的MCNP模拟

本文对中子受激辐射计算机断层扫描成像(NSECT)系统进行了仿真计算,包括中子源的选择、准直屏蔽系统的设计、屏蔽墙和靶体的设置以及探测器的布置.采用MCNP程序模拟了D-T中子源产生的14MeV左右中子束在NSECT系统中轰击代替人体组织的圆柱体水体模的中子输运过程,记录并获得了元素特征γ射线和出射中子的通量分布及能谱图,该研究对中子成像平台的搭建有指导作用.从特征γ射线和出射中子的通量分布及能谱可知,在Z=0的平面上与中子束传播方向呈43.6°–50.9°的方向上布置高能γ探测器更利于得到可靠的成像数据,其中48.5°方向上可得到最佳的成像数据.从特征γ射线能谱找到了~(16)O对应的特征峰,特征峰能量与靶体元素的激发能完全一致,说明NSECT具备元素识别和确定元素浓度的能力,证明了NSECT被应用到癌症的早期或超早期诊断以及检查藏匿的炸药、毒品等领域的可能性.     

中子检测爆炸物的MCNP模拟

利用中子发生器作为中子源进行了爆炸物检测方法的研究.物理模型采用点中子源,用三硝基甲苯(TNT)做模拟物,探测器为阵列式.用蒙特一卡罗方法模拟被中子辐照后N,C和O3种元素,采用透射法和反射法进行了检测.根据改变N,C和O元素产生的特征γ射线计数,确定出最佳检测方法.结果表明:在爆炸物检测中,反射法得到的γ射线计数多,反射法优于透射法;用反射法检测爆炸物时,探测器距离中子源为15 cm时,探测效果最佳.     

脉冲中子法检测煤的全水分

给出了利用脉冲中子发生器产生的快中子的非弹性散射[n,n′γ]反应和热中子的俘获[n,γ]反应,对煤的全水分进行分析的原理和方法.采用BGO(锗酸铋)探头作为γ射线探测器,通过多元回归分析方法,较好地解决了元素间的干扰问题.用脉冲中子法测得的全水分分析值与化验值的偏差不超过0.5%.     

细颗粒核乳胶对γ射线影响下的中子探测

为了研究中子束照射时γ射线环境的影响,实验研究人员借鉴国产一般核乳胶的制备方法,在做了一些调整后所制备的细颗粒乳胶,并通过实验测试了三种不同颗粒大小的核乳胶对γ射线的探测灵敏度,发现颗粒越小的乳胶对其灵敏度越低.采用了AgBr晶粒较小的细颗粒乳胶对核燃料残留物样品进行了探测实验,显影处理后经显微镜观测到的径迹图片可清晰分辨出反冲质子的径迹,并且本底灰雾程度较低.这为后续研究有关γ射线环境下的中子束探测提供了适用的核乳胶径迹探测器方面的实验依据.     

载钆液闪探测器的稳定性测试与探测效率刻度

中国暗物质实验(China dark matter experiment,CDEX)合作组设计并研制了大体积载钆液体闪烁体快中子探测器,用于中国锦屏地下实验室(China JinPing underground laboratory,CJPL)的快中子本底测量。该探测器基于反冲质子信号与钆俘获热中子产生的γ信号之间的符合测量方法,有效地抑制环境γ本底,提高对快中子的探测灵敏度。该文对该探测器进行了稳定性测试和单能中子探测效率刻度,实验结果表明:该探测器稳定可靠,且具有良好的中子、γ信号甄别能力,以及较高的探测效率,适合对地下实验室极低通量快中子进行测量。     

基于D-D/D-T中子源的中子受激辐射计算机断层扫描成像的比较研究

对比研究了D-D和D-T中子源在中子受激辐射计算机断层扫描成像(NSECT)中的应用,建立了TiT/TiD靶、水体模内放置/未放置铁球4种计算模型,并利用MCNP程序分别模拟了D-D,D-T中子源产生2.5和14 MeV左右中子束在该系统中的中子输运过程,记录并获得了出射中子和特征γ射线通量分布及能谱图,该研究对中子成像方面中子源的选择及平台的搭建有指导作用.从出射中子和特征γ射线通量分布发现,激发的特征γ射线会保持与入射中子束同样的前倾方向,为了得到尽可能多的特征γ射线,确定了在D-D和D-T两种中子源成像中,实验上应该在Z=0的平面上与中子束传播方向呈43.6°–50.9°范围内布置γ射线探测器.D-D和D-T两种中子源的NSECT高能γ探测器最佳的放置位置稍有不同,但都需要保持在43.6°–50.9°的范围内.从特征γ射线能谱发现,~(56)Fe和~(16)O对应的特征峰能量与模拟数据的激发能完全吻合,证明了NSECT技术识别元素的能力,很有可能在追踪治疗过程以及研究活体(包括人体)分子过程中崭露头角.     

一种探测电磁干扰的磁场探头设计

采用磁场探头进行电磁兼容辐射干扰探测来定位电子设备中的辐射源是一种很有效的方法。文章设计了一种带状线结构的近场磁场探头,可用于电磁干扰的探测。通过建立电磁仿真模型,计算了探头的S参数,验证了设计的探头在0.05~7GHz频带范围频率特性良好。应用三层印制电路板技术制作了该磁场探头,并通过一个特性阻抗为50Ω的微带线测试了探头耦合S参数,并测试了频率为3GHz时微带线上方的磁场分布,测试结果说明本探头具有较高的分辨率。实验测试结果和电磁仿真结果吻合较好,证明了所设计的带状线结构磁场探头的有效性。     

基于蒙特卡罗方法的D-D中子发生器辐射防护研究

氘氘（D-D）中子发生器具有中子产额高，单色性好，可小型化等优势，因而在中子技术应用领域有着广阔的应用前景. D-D中子发生器产生的?2.5 MeV?中子由于穿透能力强以及穿过屏蔽层时产生二次γ射线因而难以屏蔽. 本课题旨在设计一个符合国家相关规定的D-D中子发生器辐射防护方案. 用蒙特卡罗程序模拟2.5 MeV中子以 1×108 n/s 通量穿过400 mm混凝土屏蔽墙时，工作人员所在监督区中子的最大周围剂量当量率为5.26 μSv/h，高于职业暴露剂量限值. 在此基础上，选用含硼高密度聚乙烯材料进行屏蔽加固. 蒙特卡罗模拟结果表明，屏蔽加固后监督区中子的最大周围剂量当量率为0.49 μSv/h，低于职业暴露剂量限值，其余各区域中子的周围剂量当量率也低于设计时要求的安全标准. 实验测量结果与蒙特卡罗模拟结果基本一致. 本文的研究结果为同类型D-D中子发生器的辐射防护提供了参考和借鉴.     

再论不破坏中子活化分析中的若干问题

文献[1]已初步讨论了不破坏中子活化分析中的若干问题,但仍有言犹未尽之处,有必要作进一步的研究。一、重峰与本身的干扰问题[1]中提到实验测定了40种元素经中子照射后各自产生的放射性核素(包括其子体)所发射的诸γ在一定测量条件下的光峰的相对计数率,并将其除以相应的发射率以得出这些γ的相对探测效率,经归一化后得出相对探测效率(对数值)对γ能量(对数值)的关系曲线;以此还计算了由其他12种元素的(n,γ)反应所各自产生的放射性核素(包括其子体)的诸γ的相对计数率。对~(235)U 和~(232)Th 的裂片也作了相应的处理。     

初探中子探测器的研究现状与发展趋势

中子探测在核辐射探测技术中占特殊的地位。目前国内外对中子探测器的研究较为广泛,在众多领域和设施上,如中子散射实验、加速器、反应堆、外太空探测等均有应用,很多文献均对中子探测有各具特色的叙述,但是关于中子探测器总结性的文章仍然较少,要系统地了解中子探测器的发展现状及趋势,需要大量查阅中子探测器的相关资料,具有较大的工作量。针对此,以国内外中子探测器的发展为线索,通过大量查阅国内外中子探测器的相关文献及资料,对国内外的中子探测器的研究现状及发展趋势进行了总结与分析。     

用激活法探测中子

探测中子有许多方法,其中不少是很准确的,但一般说来,设备较复杂,技术上较难,不合简易之要求。而其中激活法是应用很广泛的简易探测中子的方法。我们应用激活化,间接地探测中子,在这方面获得了初步的结果。由于我们所采用的方法与文献记载有不少出入,故在这里也对某些问题作了初步的探讨。一、激活法探测中子的基本原理。慢化了的电子被稳定核吸收,往往生成放射性的核,这可以用来探测中子,如果中子     

基于交流电磁场检测的深水无损检测探头设计与关键参数分析

传统的水下交流电磁场检测技术（ACFM）在仿真设计时未考虑外壳材料对检测信号和设备各个参数之间的影响。针对此问题，建立了ACFM仿真模型，对磁芯大小与形状进行了优化设计，缩减探头尺寸；分析了无损检测探头的外壳材料的电导率和磁导率对检测信号的影响，并进行了仿真分析；分析出最适用于深水无损检测的外壳材料为304不锈钢和最佳电流频率，并对无损检测探头的各参数进行了优化设计；结果表明，外壳材料的电导率达到107 S?m-1时，磁性传感器检测到的特征信号会反向和电流的频率大于7 kHz会导致检测信号严重失真；外壳材料的磁导率对Bz与Bx的幅值衰减严重。本文的研究成果有利于水下无损检测设备的研发设计。     

基于波长位移光纤的~(232)Th+ZnS(Ag)闪烁体中子探测器

闪烁体光纤探测器是近年来发展起来的一种可用于中子测量的新型探测器,为了提高闪烁体光纤探测器的中子探测效率,该文以~(232) Th+ZnS(Ag)为探测器材料,利用波长位移光纤代替普通光纤收集和传输信号,并对改进的探测器的探测效率进行了理论分析和实验验证。研究结果表明:波长位移光纤探测器的计数率约为普通光纤的1.7倍。该探测器应用于加速器驱动次临界系统的中子探测,获得了次临界反应堆实验装置中子的分布变化规律,与计算结果较为一致。     

焦炭中子水分探头的响应

本文采用两组扩散理论模型对焦炭内的热中子空间分布和插探入型中子水分探头的响应进行了数值计算,又进行了静态标定实验。研究表明,两组理论可以用来定性研究中子测水分问题。焦炭堆密度的变化会影响中子水分探头的响应。在5％wt水分时,焦炭堆密度变化1％影响水分响应0.13％wt。因此必须对焦炭水分探头的响应进行密度修正。本文还提出了一个密度修正的经验公式,对研制带密度修正的中子水分计有指导意义。     

放射性同位素荧光分析用正比计数管

在原子物理和原子核物理的基础研究中,正比计数管是一种重要的探测元件,可用于探测α、β、X-射线和低能γ射线,在X-光谱、俄歇电子谱、穆斯保尔谱和原子核谱的实验研究中有广泛应用。在应用方面,对于20Kev以下的X-射线和γ射线,正比计数管的探测效率可以做到同NaI闪烁计数器大体相当,而正比计数管的能量分辨能力却远优于闪烁计数器。正是由于这个原因,正比计数管作为放射性同位素X-射线荧光分析仪的探头,最近几年受到了国内外的普遍重视。