一种用于快中子通量测量的新方法研究
发布时间：2021-05-17 03:24
近年来,随着中子在材料、生物以及核物理等学科上得到广泛应用,人们对中子的关注越来越多,因此中子探测也成为一个研究热点。常用的中子探测器如3He正比管、闪烁体探测器等,但3He气体短缺,价格昂贵,闪烁体探测器对伽马射线比较灵敏,测量中子时伽马射线会造成很大的干扰。因此,研究新型探测器或新方法实现对中子通量测量具有十分重要的意义。本文基于中子与物质相互作用的原理,提出一种用于快中子通量测量的新方法,称为中子致X射线荧光方法。该方法利用快中子与转换屏发生核反冲产生反冲质子,反冲质子激发特征靶产生X射线荧光,根据X射线荧光数与入射中子数的函数关系,通过探测X射线荧光数反推出中子通量。为验证该方法的可行性,本文通过蒙特卡罗方法对测量结构进行模拟设计与优化,并结合实验验证,主要研究内容如下:（1）基于中子致X射线荧光方法的原理,设计了测量快中子通量的模型结构。沿中子入射方向,测量结构由屏蔽层、转换屏和特征靶叠加组成,其中屏蔽层用于屏蔽低能光子的干扰。针对单方向入射的14MeV的中子和0-10MeV指数分布的光子,使用Geant4软件对测量结构进行优化,模拟结果表明:较合适的转...
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
注释表
缩略词
第一章 绪论
1.1 选题背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.3 本文的研究意义与内容
1.3.1 本文研究意义
1.3.2 本文研究内容
第二章 中子探测及X射线荧光
2.1 中子源
2.1.1 放射性同位素中子源
2.1.2 加速器中子源
2.1.3 反应堆中子源
2.2 中子探测方法
2.2.1 核反应法
2.2.2 核反冲法
2.2.3 核活化法
2.2.4 核裂变法
2.3 X射线荧光产生原理
2.4 X射线激发源
2.4.1 X射线光管
2.4.2 放射性核素激发源
2.4.3 同步辐射光源
2.4.4 质子激发
2.5 X射线探测器
2.5.1 正比计数器
2.5.2 闪烁体探测器
2.5.3 半导体探测器
2.6 Geant4软件介绍
第三章 探测结构设计及模拟优化
3.1 中子致X射线荧光的理论基础
3.2 探测结构基本模型设计
3.3 单向14MeV中子源的探测结构模型优化
3.3.1 中子源及其入射方向
3.3.2 转换屏的选取及优化
3.3.3 特征靶的选取及优化
3.3.4 探测方式选取及优化
3.3.5 屏蔽层的选取及优化
3.3.6 X射线探测器放置位置
3.3.7 中子数与X射线荧光数的关系
3.3.8 其它中子源通量测量适用性模拟研究
3.3.9 高能中子探究
3.4 本章小结
第四章 探测结构搭建与实验结果分析
4.1 点中子源探测结构的优化
4.1.1 转换屏的优化
4.1.2 特征靶的优化
4.1.3 探测方式选取
4.1.4 X射线探测器放置位置
4.2 实验探测结构的搭建
4.3 X射线探测器性能对比测试
4.4 实验测量内容
4.4.1 调试中子发生器与X射线探测器
4.4.2 中子发生器产生的低能光子对X射线荧光的影响
4.4.3 铅屏蔽层厚度的选取
4.4.4 改变探测时间测量
4.4.5 改变中子通量测量
4.5 实验结果处理
4.5.1 小波法处理时间变化能谱
4.5.2 小波法处理通量变化能谱
4.6 本章小结
第五章 总结与展望
5.1 研究工作总结
5.2 研究工作展望
参考文献
致谢
在学期间的研究成果及发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]载钆液闪探测器的稳定性测试与探测效率刻度[J]. 王力,杜强,康克军,岳骞. 清华大学学报(自然科学版). 2017(07)
[2]初探中子探测器的研究现状与发展趋势[J]. 杨剑波,黄红,刘志,王琦标,王旭. 科学技术与工程. 2016(14)
[3]涂硼电离室组合快中子探测器研制及其响应函数[J]. 张紫霞,魏志勇,方美华,朱立,陈国云,石苗. 原子能科学技术. 2014(07)
[4]超快中子探测器闪烁体性能计算[J]. 唐琦,赵宗清,苏明,彭晓世. 强激光与粒子束. 2010(06)
[5]我国脉冲中子测井技术发展综述[J]. 张锋. 原子能科学技术. 2009(S1)
[6]一种新型中子高效率探测器技术研究[J]. 陈迎锋,过惠平,王冬,左永刚. 中国核科技报告. 2006(02)
[7]中子散射技术及其应用[J]. 叶春堂,刘蕴韬. 物理. 2006(11)
[8]中子活化分析原理及应用简介[J]. 李德红,苏桐龄. 大学物理. 2005(06)
[9]中子照相技术及其应用[J]. 裴宇阳. 现代仪器. 2004(05)
[10]硼中子俘获治疗[J]. 张晓峰,袁树斌,雷进,唐轶,龙洁,孙守歧,廖述才. 中华神经外科杂志. 1999(04)
本文编号：3190974
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
注释表
缩略词
第一章 绪论
1.1 选题背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.3 本文的研究意义与内容
1.3.1 本文研究意义
1.3.2 本文研究内容
第二章 中子探测及X射线荧光
2.1 中子源
2.1.1 放射性同位素中子源
2.1.2 加速器中子源
2.1.3 反应堆中子源
2.2 中子探测方法
2.2.1 核反应法
2.2.2 核反冲法
2.2.3 核活化法
2.2.4 核裂变法
2.3 X射线荧光产生原理
2.4 X射线激发源
2.4.1 X射线光管
2.4.2 放射性核素激发源
2.4.3 同步辐射光源
2.4.4 质子激发
2.5 X射线探测器
2.5.1 正比计数器
2.5.2 闪烁体探测器
2.5.3 半导体探测器
2.6 Geant4软件介绍
第三章 探测结构设计及模拟优化
3.1 中子致X射线荧光的理论基础
3.2 探测结构基本模型设计
3.3 单向14MeV中子源的探测结构模型优化
3.3.1 中子源及其入射方向
3.3.2 转换屏的选取及优化
3.3.3 特征靶的选取及优化
3.3.4 探测方式选取及优化
3.3.5 屏蔽层的选取及优化
3.3.6 X射线探测器放置位置
3.3.7 中子数与X射线荧光数的关系
3.3.8 其它中子源通量测量适用性模拟研究
3.3.9 高能中子探究
3.4 本章小结
第四章 探测结构搭建与实验结果分析
4.1 点中子源探测结构的优化
4.1.1 转换屏的优化
4.1.2 特征靶的优化
4.1.3 探测方式选取
4.1.4 X射线探测器放置位置
4.2 实验探测结构的搭建
4.3 X射线探测器性能对比测试
4.4 实验测量内容
4.4.1 调试中子发生器与X射线探测器
4.4.2 中子发生器产生的低能光子对X射线荧光的影响
4.4.3 铅屏蔽层厚度的选取
4.4.4 改变探测时间测量
4.4.5 改变中子通量测量
4.5 实验结果处理
4.5.1 小波法处理时间变化能谱
4.5.2 小波法处理通量变化能谱
4.6 本章小结
第五章 总结与展望
5.1 研究工作总结
5.2 研究工作展望
参考文献
致谢
在学期间的研究成果及发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]载钆液闪探测器的稳定性测试与探测效率刻度[J]. 王力,杜强,康克军,岳骞. 清华大学学报(自然科学版). 2017(07)
[2]初探中子探测器的研究现状与发展趋势[J]. 杨剑波,黄红,刘志,王琦标,王旭. 科学技术与工程. 2016(14)
[3]涂硼电离室组合快中子探测器研制及其响应函数[J]. 张紫霞,魏志勇,方美华,朱立,陈国云,石苗. 原子能科学技术. 2014(07)
[4]超快中子探测器闪烁体性能计算[J]. 唐琦,赵宗清,苏明,彭晓世. 强激光与粒子束. 2010(06)
[5]我国脉冲中子测井技术发展综述[J]. 张锋. 原子能科学技术. 2009(S1)
[6]一种新型中子高效率探测器技术研究[J]. 陈迎锋,过惠平,王冬,左永刚. 中国核科技报告. 2006(02)
[7]中子散射技术及其应用[J]. 叶春堂,刘蕴韬. 物理. 2006(11)
[8]中子活化分析原理及应用简介[J]. 李德红,苏桐龄. 大学物理. 2005(06)
[9]中子照相技术及其应用[J]. 裴宇阳. 现代仪器. 2004(05)
[10]硼中子俘获治疗[J]. 张晓峰,袁树斌,雷进,唐轶,龙洁,孙守歧,廖述才. 中华神经外科杂志. 1999(04)
本文编号：3190974
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