用于CSNS的8.5atm二维多丝室探测器研制

发布时间：2020-12-06 22:18

　　中国散裂中子源是我国第一座基于强流质子加速器的高通量脉冲中子源,可提供2.5×10¹⁶(cm^-2s^-1)通量的脉冲中子束流。多功能反射谱仪是中国散裂中子源一期建设的三条谱仪之一,要求探测器具有200×200mm²的有效面积,50%（@2?）以上的探测效率和2mm的位置分辨。基于此要求,多功能反射谱仪采用基于³He气体的高气压二维多丝室探测器。本论文以满足多功能反射谱仪探测器的性能为要求,对高气压二维多丝室探测器进行研制。模拟不同气压³He气体对中子的转换效率和不同碳氢气体、碳氟气体、惰性气体对质子-氚核的阻止能力,选择6atm³He+2.5atmC₃H₈作为高气压多丝室探测器的工作气体。高气压二维多丝室探测器的核心丝室设计是决定探测器性能的关键。对探测器的不同结构核心丝室的场强、气体增益和感应电荷分布进行模拟,以及对不同结构核心丝室采用重心读出方法和数字读出方法进行性能测试,优化设计出高气压... 

【文章来源】：兰州大学甘肃省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：144 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 引言
    1.1 中子散射应用
    1.2 中子源
        1.2.1 同位素中子源
        1.2.2 反应堆中子源
        1.2.3 散裂中子源
        1.2.4 中子反射谱仪
    1.3 中子探测方法
        1.3.1 气体探测器
        1.3.2 闪烁体探测器
        1.3.3 半导体探测器
        1.3.4 其它类型中子探测器
    1.4 选题意义
    1.5 论文结构
第2章 二维多丝室探测器的模拟优化研究
    2.1 二维多丝室的基本结构
    2.2 工作气体的模拟选择
        2.2.1 中子转换气体的选择
        2.2.2 阻止气体的选择
    2.3 场强分布的模拟
    2.4 气体增益的模拟
        2.4.1 不同阳极丝直径的增益
        2.4.2 不同阳极丝间距的增益
        2.4.3 不同电极平面间距的增益
3He与C₃H₈气体比例增益">        2.4.4 不同³He与C₃H₈气体比例增益
    2.5 感应信号的模拟
    2.6 本章小结
第3章 探测器核心丝室结构的实验优化研究
    3.1 读出方法的介绍
        3.1.1 重心读出方法
        3.1.2 数字读出方法
        3.1.3 延迟线法
        3.1.4 读出方法与丝结构的关系
    3.2 核心丝室的性能测量
        3.2.1 测量的核心丝室结构
        3.2.2 电子学系统和数据获取系统介绍
        3.2.3 坪曲线的测量
        3.2.4 能量分辨的测量
        3.2.5 位置分辨的测量
        3.2.6 成像测量
    3.3 阳极丝调制研究
        3.3.1 阳极丝调制的实验设置
        3.3.2 阳极丝调制的模拟
        3.3.3 阳极丝调制的实验
    3.4 本章小结
第4章 高气压二维多丝室中子探测器的研制
    4.1 核心丝室的制作
        4.1.1 核心丝室结构的设定
        4.1.2 拉丝张力的确定
        4.1.3 阳极丝板和上阴极丝板的制作
    4.2 核心丝室的性能测试
        4.2.1 计数率测试
        4.2.2 位置分辨和成像测试
        4.2.3 核心丝室的烘烤研究
    4.3 高气压腔体及净化系统的研制
        4.3.1 高气压腔体的研制
        4.3.2 净化系统的研制
    4.4 高气压腔体及净化系统的气密性测试
        4.4.1 氦质谱仪检漏
        4.4.2 抽真空测试
4He保压测试">        4.4.3 ⁴He保压测试
    4.5 探测器的整体组装及工作气体填充
        4.5.1 漂移电极的制作
        4.5.2 核心丝室与高气压腔体的组装
        4.5.3 探测器运输
        4.5.4 工作气体填充
    4.6 本章小结
第5章 高气压二维多丝室探测系统的性能测试
    5.1 读出电子学系统
        5.1.1 读出电子学系统架构
        5.1.2 读出电子学性能测试
    5.2 数据获取系统
        5.2.1 监控界面
        5.2.2 数据流说明
        5.2.3 数据格式说明
    5.3 实验装置介绍
        5.3.1 Am/Be中子源测试
    5.4 中子束流测试
        5.4.1 基线和飞行时间谱测量
        5.4.2 计数坪区的测量
        5.4.3 位置分辨的测量
        5.4.4 成像测量
    5.5 本章小结
第6章 总结与展望
参考文献
在学期间的研究成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]多功能中子反射谱仪[J]. 詹晓芝,肖松文,吴岩延,孙远,韩庆夫,周爱玉,朱涛.  现代物理知识. 2016(01)
[2]中国散裂中子源小角散射谱仪[J]. 陶举洲.  现代物理知识. 2016(01)
[3]CSNS通用粉末衍射谱仪[J]. 何伦华,陈洁,康乐,张久昶,卢怀乐,罗平.  现代物理知识. 2016(01)
[4]Influence of working gas properties on MWPC anode wire modulation effect[J]. 王小胡,陈孝强.  Chinese Physics C. 2015(10)
[5]中国先进研究堆中子散射大科学装置[J]. 韩松柏,刘蕴韬,陈东风.  科学通报. 2015(22)
[6]中国散裂中子源[J]. 王芳卫.  科学. 2014(04)
[7]闪烁探测器在快中子探测方面的应用研究[J]. 黎鹏.  科技广场. 2013(02)
[8]Delay line readout of a large dimension multi-wire proportional chamber[J]. 黎先利,张云龙,钱浩,许咨宗,汪晓莲.  中国物理C. 2012(06)
[9]An MRPC for fast neutron detection[J]. 王义,程建平,李元景,罗明,张国光.  中国物理C. 2010(01)
[10]Study of a multi-wire proportional chamber with a cathode strip and delay-line readout[J]. 韩丽英,李奇特,葛愉成,刘洪涛,叶沿林.  中国物理C. 2009(05)



本文编号：2902115