基于Triple GEM新型快中子探测器中子解谱技术的研究

发布时间：2020-04-30 17:02

【摘要】：本工作完成了基于Triple GEM新型快中子探测器中子解谱相关工作,具体包括文献调研、编写模拟程序、编写解谱程序以及参与实验平台搭建。结果证实相关解谱算法在新型探测器中的实用性和精确性,达到预期目的。该工作的具体内容及结果可归结为以下三个方面:第一:本工作使用高密度聚乙烯薄膜(HDPE)作为转化材料,利用Geant4程序包对其耦合在Triple GEM阴极探测器结构进行建模和理论计算。对D-D,D-T,Am-Be中子源的模拟结果表明,随着HDPE厚度的增加,反冲质子的产额也随之增加,但是当HDPE厚度达到一定厚度时,探测效率均接近一个饱和值,对D-D,D-T和Am-Be快中子源的最佳厚度分别为,0.8mm,2mm和1.2mm,相应的探测效率约为0.07%,0.37%,和0.12%;如果把对应各个能量入射中子的最佳厚度的聚乙烯薄膜和500μm气隙组合为一个单元,结果显示对于D-T中子源,当转化单元数达到300左右,最佳转化效率达到近10%;对D-D中子源,当转化单元达到300时,最佳转化效率可达4%,即采取多层聚乙烯薄膜比单层聚乙烯薄膜要高出近一个数量级,因此使用多层聚乙烯材料可有效提高探测效率。第二:完成新型探测器转化结构优化。事实上,中子与聚乙烯发生弹性散射后将损失部分能量,因此对厚度均匀的聚乙烯薄膜来说,对后续的聚乙烯转化层厚度已经不是最优厚度,为了进一步提高中子转化效率,本工作采用聚乙烯厚度递减的方式,增大反冲质子逃出转化层的几率。第三:使用MATLAB软件自行编写了基于GRAVEL算法,极大似然算法,改进型极大似然算法,最小二乘法和遗传算法的中子解谱程序,并对模拟输入的单能中子源(2MeV,4MeV,8MeV,12MeV,14MeV)和连续能谱中子源(Am-Be)进行了解谱,解谱结果表明,上面五种算法均适用于基于Triple GEM新型快中子探测器,对单能及连续能谱中子谱解谱效果良好,峰位准确,展宽较小。
【图文】：

图 2-2 标准 GEM 膜示意图[37]leGEM 新型快中子探测器简介的有效增益，将采取三层 GEM 膜级联的方式，图 2-3 Triple GEM 膜级联示意图[37]要使 TripleGEM 探测器对中子敏感[35,36]，就必须

图 2-3 Triple GEM 膜级联示意图[37]，要使 TripleGEM 探测器对中子敏感[35,36]，，就必须要做在探测器的漂移电极上添加一种富氢材料，例如高密 Polyethylene，HDPE）。据文献[37]的实验结果表明，当使层中子转化结构进行测试时，多层转化技术能极大提高层数达到 38 时，它的转化效率可达到单层的 4 倍。因探测器对于快中子解谱的适用性显得十分重要。中子探测器转化结构模拟e GEM 结构新型快中子探测器为快中子探测提供了新方转化效率有着重要影响，厚度太薄，中子不能与其发生
【学位授予单位】：南华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TL816.3

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本文编号：2645992