低通量中子的辐射探测技术研究

发布时间：2020-11-11 01:51

　　 近年来,中子技术越来越多地应用于生产生活的各个领域,中子探测技术特别是对宽能谱低强度裂变中子的探测技术显得越来越重要,含硼塑料闪烁体探测器对于低通量的热中子和快中子都具有很高的探测效率,是目前各类中子探测器中的优选。本文基于蒙特卡罗方法,对含硼塑料闪烁体的中子探测性能进行研究,针对低通量裂变中子入射到含硼塑料闪烁体中的能量沉积特性以及探测效率进行研究分析,从而为今后含硼塑料闪烁体更加高效的实际应用打下基础。本文主要研究方法为基于蒙特卡罗方法的数值模拟计算,获得在各种中子源能量、含硼塑料闪烁体直径及长度时,含硼塑料闪烁体探测器的中子探测性能。在此研究基础上,对闪烁体添加聚乙烯慢化体,通过聚乙烯慢化体对中子的散射来提高中子的慢化程度,增加中子与硼的反应几率。模拟不同的慢化体添加方式,找出理论上最优的慢化体添加方案来设计探测器。最后借助课题组的外协实验条件,搭建了实验平台,对实际探测器进行了探测。结果表明:含硼塑料闪烁体探测器的探测效率会随着入射中子能量的增加而降低,随着探测器直径或长度的增加,探测效率和能量沉积都会有相应的增大。处理模拟数据可以看出,在闪烁体侧面添加慢化体,既能提高中子的慢化程度,又能通过散射增加进入闪烁体中的中子数目,是一种较优的探测器设计方案。在实际实验中,测试了Am-Li源和Cf252中子源,获得了相关的测试谱线。该结果为今后进一步研制针对低通量裂变中子的高灵敏度含硼塑料闪烁体探测器提供了帮助。
【学位单位】：华北电力大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2016
【中图分类】：TL816
【部分图文】：

因此对应的探测器原理基本分为核反应法、核反冲法、核裂变法和屮子活??化法［３２］。本文所采用的ＢＣ４５４含硼塑料闪烁体主要是利用入射中子与闪烁体中??的氢、碳和ｌ（）Ｂ发生相互作用来探测中子。中子在闪烁体中的径迹大致如图２－１：??（１）

图２－２可看出，中子能量低于ＩｋｅＶ时，中子主要与闪烁体制中的｜（）５，其中热中子与ＩＧ５的反应截面为３８４０ｂ，慢中子与有两种反应过程ｌ０Ｂ?＋?ｎ?－ＶＬｉ＋ａ?Ｑ＝２．７９２ＭｅＶ?（２－１）??１０Ｂ?＋?ｎ?（９３９％）?＞７?Ｌｉ?＊?＋ａ－＞７Ｌｉ?＋?ａ?＋?ｙ（４８０ＫｅＶ）?Ｑ＝２．３１?ＭｅＶ?（２－２）??应式（２－２）的反应产物７Ｚ／＊是７Ｚ／的激发态，它的寿命很短，只＿１４ｓ，可认为反应产生的７１／＊立即释放能量为ｉ８０ｋｅＶ的Ｙ光子跃迁到中子能量在ＩｋｅＶ以上时，中子在闪烁体中主要与氢核发生弹性散射，??－３所示。弹性散射Ｑ值为零，在实验室坐标系中靶核的初始动能为零。??和动量守恒方程可以得到以下方程组：??ｓｉｎ０＾ｊ２?■?Ａ?－?Ｅｈ?－?ｓｉｍｆ／＾２?■?Ａ?■?Ｅｎ，?（２－３）??ｃｏｓｄｙｊ２?Ａ－Ｅｋ?＋?ＣＯＳＩ／／－Ｊ２－Ａ－Ｅｎ．?＝?（２－４）??Ｅ？?＝?ＥＩ＜?＋?Ｅｔ，?（２－５）??解方程组叫以得到定反冲角度的反冲核动能??ｒ?ｄｃ〇Ｓ２６？厂?ｒ、??＝￣－

图２－４康普顿散射示意图??
【参考文献】

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本文编号：2878585