慢化体材料对加速器BNCT束流装置中子品质影响研究

基于加速器中子源的硼中子俘获治疗(BNCT)是一种较好的肿瘤治疗技术,通过慢化得到的超热中子可用于非浅表肿瘤BNCT治疗.本文以2.3 MeV、10 mA质子流强的7Li(p,n)7Be中子源为对象,建立了加速器BNCT束流装置模型,采用中子输运程序MCNP研究了慢化体材料对超热中子束流品质的影响.结果表明:采用重水作为慢化体材料可有效的提高束流出口处超热中子水平,对于2.3 MeV、10 mA质子流强的7Li(p,n)7Be中子源,超热中子束流水平为0.669×109n/(cm2.s),超热中子与快中子产额比达62.3,基本达到临床治疗所需109n/(cm2.s)的超热中子水平.     

以水作为慢化体的多球中子谱仪模拟与解谱研究

中子能谱的测量是核辐射探测领域的一个重要研究课题,它在整个中子辐射防护检测中具有重要地位,与中子辐射剂量关系密切.多球中子谱仪是进行中子能谱测量的常见工具,具有非常多的优势,首先操作简单方便;其次功能强大,主要表现在测量范围上,相比较于其他类似设备来说要大许多;最后在灵敏性方面十分出色.本研究分别采用水和聚乙烯作为多球中子谱仪的慢化体,使用蒙特卡罗程序Geant4,计算了10~(-9)～10~(2 )MeV能量范围中60个能量点的响应函数,并分析比较;利用Gravel少道解谱算法,对不同中子场中的水慢化体多球中子谱仪测量数据进行解谱,数据显示水可以用作慢化体在设备中使用.该研究为水用作慢化体在设备中使用提供了理论和模拟研究基础.     

基于Geant4的硼中子俘获治疗的能量沉积分布研究

硼中子俘获治疗(BNCT)是一种治疗癌症的有效手段.采用国际通用的Geant4开发程序包,以Snyder模型为对象,构建中子输运计算模型,评估在给定中子束流能谱和入射方向条件下,脑组织吸收不同10 B质量比的含硼药物对癌变组织及正常组织的能量沉积的来源和分布情况.研究表明,10 B引起的能量沉积呈先升高后降低的变化趋势...     

d-T源中子照相装置慢化准直系统初步设计

慢化体准直器是热中子照相装置的关键组件之一,利用铅、铍、石墨等为慢化体的材料,对d-T反应中子源中子照相装置的慢化准直系统进行设计.采用MCNP程序模拟d-T反应快中子在慢化体内的中子慢化输运过程,通过计算得到了满足热中子照相的慢化准直系统的设计方案,给出了经慢化后的中子束各项物理参数.     

硼中子俘获治疗中血硼浓度的测量方法

 介绍了硼中子俘获治疗（BNCT）过程中的血硼浓度测量的概念,分析总结了物理测量法、化学测量法、核测量法这3 种测量血硼浓度方法的不足。其中,着重介绍了基于核测量法的血硼浓度测量技术。血硼浓度的快速精确的测量是硼中子俘获治疗过程中的关键,综述了核测量法--瞬发γ射线中子活化分析（PGNAA）技术的发展及应用;PGNAA装置测量血硼浓度的技术现状;当前核测量方法存在的问题及解决办法。认为未来硼浓度测量技术的发展方向是BNCT治疗肿瘤时四维估算照射剂量技术。     

托卡马克中聚变中子的能谱测量

大、中型托卡马克在D-D和D-T运行条件下聚变中子能谱测量具有重要意义。论述了几种最新的聚变中子能谱仪,评估了各种聚变中子能谱仪的优势、适用的范围和技术方面的局限性,并对即将建成的HL-2A(中国环流器二号A)托卡马克的聚变中子的泄漏能谱测量以及研究聚中子在通过中子倍增剂过程中的能谱变化,在聚变中子能谱诊断方面提供了几种可供选择的技术方案。     

高效快中子探测器

本文介绍了两种高效快中子探测器。第一种除探测单个中子外还可测中子簇。第二种是一个有测中子簇功能的中子能谱仪。这两种仪器都需要中子在慢化闪炼体中的能量损耗讯号及在＾５Ｌｉ中中子俘获的讯号。所有潜在的有趣事件都被波形数字化转换器记录下来，供详细分析和消减本底之用。从俘获讯号的时间离散性就可以估计这个脉冲簇中的入射中子数。这种能谱仪已用１．２至１．４１ＭｅＶ的四种中子能量进行了校准。     

镅铍源硼中子γ测井的可行性

为降低测井成本,用镅铍源取代脉冲中子源,研究在储层已注入硼酸溶液的条件下进行中子γ测井即硼中子γ测井的可行性。用Monte-Carlo模拟技术即通用程序MCNP(3B),计算了该测井方法的俘获γ能谱、俘获γ计数与含水饱和度及源距的关系。得出了俘获γ计数随含水饱和度的增加呈指数规律衰减;井眼对俘获γ计数的影响很小,而且俘获γ计数与地层孔隙度具有良好的相关性。从计算结果看,用镅铍源取代脉冲中子源进行硼中子γ测井是可行的,其适应性强,成本低。     

Elman神经网络在中子解谱中的应用

人工神经网络由于其优良的自我调节能力及学习能力,已经被广泛地应用在各领域的非线性分析中.在中国锦屏极深地下实验室(CJPL)中的低本底液闪中子探测器一直在记录着中子的本底数据,探测器输出的能谱实际上是核反冲能谱,与输入能谱可一一对应,并随着输入能谱的改变而发生改变;因此可以将探测器输出信号输入到训练过的神经网络中判断输入能谱.本论文采用的神经网络为Elman神经网络,训练神经网络采用的数据为Geant4模拟所得.将实验获取的核反冲能谱输入到训练过的神经网路进行反解,最后Elman网络反解出的Am-Be中子源能谱与真实谱误差在0.1%～11.8%,反解出的~(252)Cf中子源能谱与真实谱误差在0.1%～8.9%.     

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。     

D-D中子源孔隙度测井的蒙特卡洛模拟

根据D-D反应中子的能谱和角分布数据,建立了D-D中子源模型.根据标准刻度井数据,建立了井模型.采用MCNP程序模拟了D-D中子在井中的输运,给出了热中子相对通量沿轴线的分布和孔隙度探测灵敏度随源距的变化,结果显示对D-D中子源,孔隙度测量零灵敏约在17 cm附近,探测器的适宜布置区间为25～60 cm.根据D-T反应中子和Am-Be中子源的能谱及角分布数据,建立了其中子源模型,通过MCNP模拟,研究了补偿法孔隙度测井时近远探测器中的热中子计数比值R及测量灵敏度S随孔隙度的变化,并与D-D中子源的模拟结果进行了比较,结果显示D-D源有更高的测量灵敏度和更高的中子利用率.     

口袋式伽马能谱仪研制

便携式伽马能谱仪在野外探矿、环境辐射监测和科学实验等领域被广泛应用.为了进一步缩小便携式能谱仪的体积,提高其能谱性能,从而扩展其应用领域,本文基于最新的闪烁晶体材料、半导体光电转换器件和高性能微处理器,开展了新一代便携式伽马能谱仪研究.在探测器设计方面,采用GAGG:Ce晶体耦合SiPM阵列成功设计并制作了高效率、高能量分辨率的紧凑型能谱探头;在数据采集电路方面,采用高性能ARM处理器及其自带ADC外设替代FPGA+ADC的传统电路架构,并设计专用的信号处理ARM程序,实现了在线能谱测量,并极大的减小了电路尺寸和系统功耗.综上所述,本文基于GAGG:Ce晶体耦合SiPM并搭配ARM处理器,成功研制了一款低成本、小体积、低功耗、高性能的口袋式能谱测量仪.整个能谱仪的体积仅为80 mm×40 mm×40 mm,重量为200 g;经过实验测试,能谱仪的工作功率为481 mW,能自带电池工作26小时;能谱响应线性拟合优度为0.996,能量分辨率为5.2%(@662 keV).     

DPF脉冲中子源中子产额的活化测量研究

活化测量是等离子体焦点 (DPF)中子源的窄脉冲、高注量率中子辐射产额的有效测量方法。为提高活化探测器的测量精度 ,采用了散射中子的屏蔽措施。详细讨论了探测器的标定方法 ,用饱和照射后截止的方法 ,在加速器中子源上给出了 3个探测距离下的标定曲线和标定系数。对标定中的物理问题 ,如探测器死时间对其测量范围的影响、银的两种衰变对标定结果的影响等进行了分析。估计了主要测量误差 ,并提出了实际使用中对散射中子影响的处理方法     

闪烁薄膜中子探测器灵敏度Monte Carlo计算

闪烁薄膜探测器的灵敏度和中子/γ分辨能力与闪烁晶体厚度密切相关,合理选择闪烁晶体厚度是探测器设计的关键。该文应用Monte Carlo方法模拟了中子和γ射线与闪烁晶体的相互作用过程,计算研究了晶体厚度对探测器灵敏度及中子/γ分辨能力的影响,给出了0.1~16.0MeV中子和γ射线照射下探测器的相对灵敏度,并结合部分能点的实验室标定数据,得到了探测器灵敏度能量响应曲线和中子/γ分辨率。理论计算的灵敏度能量响应曲线与实验标定趋势基本一致。     

葡萄糖在细胞吸收硼酸及取代硼酸中的作用研究

硼中子俘获治疗(boron neutron capture therapy, BNCT)是肿瘤治疗的一种二元体系，利用含10B药物对肿瘤细胞的高选择性、在肿瘤细胞中有足够的富集量和滞留时间，用具有合适能量的超热中子束照射肿瘤部位，发生中子俘获反应10B(n，α)7Li，反应释放出的高传能线密度α粒子和7Li，在一个细胞大小范围杀死肿瘤细胞．因此，含10B药物的高效、高选择性对肿瘤细胞的靶向输送是BNCT有效性提高的关键．为了提高肿瘤细胞对含硼化合物的吸收，本文基于糖类物质与硼酸及其衍生物的相互作用，以及糖类具有在肿瘤细胞中富集的性质，研究了葡萄糖对正常细胞和肿瘤细胞吸收硼酸及其衍生物的影响，探讨了利用糖类物质增加肿瘤细胞中10B含量的可能性．研究结果表明，随着葡萄糖含量的增加，肿瘤细胞对硼酸及取代硼酸的吸收增加，而正常细胞的吸收增加不明显．此外，葡萄糖对硼化合物在细胞中的滞留无明显的影响．      

双热中子束流治疗孔道低浓化BNCT堆初步设计

以我国已经建成的高浓铀为燃料的BNCT堆为研究对象,将其堆芯低浓化并且添加水平热中子双束流治疗孔道,开展双热中子束流BNCT堆堆芯低浓化初步设计,计算分析该BNCT堆的keff、控制棒价值、顶铍效率、堆芯能谱、堆芯径向通量、轴向通量、辐照管通量等参数,得到双热中子束流治疗孔道低浓化BNCT堆初步设计方案.