碘化钆闪烁体的辐射探测性能与中子探测的γ抑制研究
发布时间：2023-01-15 07:56
钆（Gd）元素在已知的元素中具有最大的热中子吸收截面且其俘获中子产的次级粒子在闪烁体中的平均自由程很短,因此载Gd闪烁体在厚度很小的条件下即可获得很高的中子探测效率和空间分辨力,近年来越来越多的新型载Gd闪烁体在中子显微成像领域得到研发和利用。GdI3:Ce是一种新型的载Gd闪烁体,凭借其中子俘获截面大、发光产额高、发光衰减时间短、透光性好等优异的性能特点,近些年在中子探测与中子照相领域得到了持续的关注和研究。GdI3:Ce闪烁体具有较大的密度和有效原子序数,容易与γ射线相互作用。由于中子源周围通常含有较强的γ本底,在中子探测的过程中需采取有效措施,抑制γ射线的干扰。为研究GdI3:Ce闪烁体对中子、γ射线的探测性能,改善其在中子探测时的γ抑制能力,论文工作包括了模拟计算与实验测量两个方面。模拟计算的主要工作:（1）为了定量分析GdI3:Ce闪烁体对γ射线的探测性能,通过Monte Carlo模拟计算了其对不同能量的γ射线的线性衰减系数,并以厚度250μm的GdI3:Ce闪烁体为例,模拟计算了其对20keV-1000keV的不同能量的γ射线的能谱,计算结果表明,GdI3:Ce闪烁体对低...
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 CCD中子照相闪烁体研究现状
1.3 本文主要工作
第二章 基本原理与计算软件
2.1 中子探测
2.1.1 中子探测方法
2.1.2 基于钆元素的中子探测
2.2 γ射线与物质的相互作用
2.2.1 γ射线与物质相互作用的方式
2.2.2 γ射线的吸收
2.3 闪烁体
2.4 n-γ甄别方法
2.5 Geant4软件
2.5.1 Geant4简介
2.5.2 Geant4的软件构造
2.5.3 Geant编程
第三章 GdI_3:Ce辐射探测性能与改进的模拟分析
3.1 GdI_3:Ce闪烁体的γ探测性能
3.1.1 GdI_3:Ce闪烁体γ线性衰减系数
3.1.2 厚度250μm GdI_3:Ce闪烁体的γ探测性能
3.2 GdI_3:Ce闪烁体中子探测性能
3.2.1 GdI_3:Ce内转换电子能谱和俘获γ射线能谱
3.2.2 不同厚度的GdI_3:Ce晶体对内转换电子的探测效果
3.2.3 厚度250μm GdI_3:Ce闪烁体的热中子探测效果
3.3 GdI_3:Ce闪烁体中子探测的γ抑制
3.3.1 铅屏蔽层法
3.3.2 薄闪烁体法
3.4 小结
第四章 GdI_3:Ce辐射探测实验
4.1 ~(137)Cs和~(241)Am γ源的测量
4.2 不同厚度铅屏蔽层条件下~(252)Cf源的测量
4.3 中子信号的验证
4.4 小结
第五章 总结与展望
参考文献
发表文章情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]GdI3:Ce晶体的生长及其闪烁性能研究[J]. 叶乐,史坚,李焕英,陈晓峰,黄跃峰,徐家跃,任国浩. 无机材料学报. 2017(04)
[2]Using LiF crystals for high-performance neutron imaging with micron-scale resolution[J]. A.Faenov,M.Matsubayashi,T.Pikuz,Y.Fukuda,M.Kando,R.Yasuda,H.Iikura,T.Nojima,T.Sakai,M.Shiozawa,R.Kodama,Y.Kato. High Power Laser Science and Engineering. 2015(04)
[3]中子照相技术及其在无损检测中的应用研究[J]. 郭广平,陈启芳,邬冠华. 失效分析与预防. 2014(06)
[4]液闪探测器的几种n/γ甄别方法研究[J]. 李奎念,张显鹏,李阳,张美,张忠兵,李斌康,张小东,刘军. 原子能科学技术. 2014(05)
[5]H310BO3/ZnS（Ag）热中子闪烁体转换屏的涂布法制备及性能研究[J]. 王雨,韩松柏,王洪立,郝丽杰,贺林峰,魏国海,余周香,刘蕴韬,陈东风. 原子能科学技术. 2013(02)
[6]中子照相技术在核燃料元件无损检测中的应用[J]. 魏国海,韩松柏,陈东风,王洪立,郝丽杰,武梅梅,贺林峰,王雨,刘蕴韬,孙凯,赵志祥. 核技术. 2012(11)
[7]Visualization and quantification of water movement in porous cement-based materials by real time thermal neutron radiography:Theoretical analysis and experimental study[J]. ZHANG Peng1,WITTMANN F H1,2,ZHAO TieJun1,LEHMANN E3 ＆ JIN ZuQuan1 1 Center for Durability ＆ Sustainability Studies of Shandong Province,Qingdao Technological University,Qingdao 266033,China; 2 Aedificat Institute Freiburg,Freiburg D-79100,Germany; 3 Department of Spallation Neutron Source(ASQ),Paul Scherrer Institute,Villigen PSI CH-5232,Switzerland. Science China（Technological Sciences）. 2010(05)
[8]闪烁薄膜探测器n/γ分辨研究[J]. 陈亮,欧阳晓平,张忠兵,张显鹏. 核技术. 2009(10)
[9]中子探测用闪烁体的研究进展[J]. 杨帆,任国浩. 核电子学与探测技术. 2009(04)
[10]热中子照相成像系统的研制[J]. 唐彬,张松宝,李西安,夏明. 核电子学与探测技术. 2006(01)
硕士论文
[1]103Pd放射源近距离治疗脑肿瘤的Geant4模拟[D]. 李莹莹.东北师范大学 2014
[2]中子数字成像的图像处理技术研究[D]. 张伟.重庆大学 2006
本文编号：3730822
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 CCD中子照相闪烁体研究现状
1.3 本文主要工作
第二章 基本原理与计算软件
2.1 中子探测
2.1.1 中子探测方法
2.1.2 基于钆元素的中子探测
2.2 γ射线与物质的相互作用
2.2.1 γ射线与物质相互作用的方式
2.2.2 γ射线的吸收
2.3 闪烁体
2.4 n-γ甄别方法
2.5 Geant4软件
2.5.1 Geant4简介
2.5.2 Geant4的软件构造
2.5.3 Geant编程
第三章 GdI_3:Ce辐射探测性能与改进的模拟分析
3.1 GdI_3:Ce闪烁体的γ探测性能
3.1.1 GdI_3:Ce闪烁体γ线性衰减系数
3.1.2 厚度250μm GdI_3:Ce闪烁体的γ探测性能
3.2 GdI_3:Ce闪烁体中子探测性能
3.2.1 GdI_3:Ce内转换电子能谱和俘获γ射线能谱
3.2.2 不同厚度的GdI_3:Ce晶体对内转换电子的探测效果
3.2.3 厚度250μm GdI_3:Ce闪烁体的热中子探测效果
3.3 GdI_3:Ce闪烁体中子探测的γ抑制
3.3.1 铅屏蔽层法
3.3.2 薄闪烁体法
3.4 小结
第四章 GdI_3:Ce辐射探测实验
4.1 ~(137)Cs和~(241)Am γ源的测量
4.2 不同厚度铅屏蔽层条件下~(252)Cf源的测量
4.3 中子信号的验证
4.4 小结
第五章 总结与展望
参考文献
发表文章情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]GdI3:Ce晶体的生长及其闪烁性能研究[J]. 叶乐,史坚,李焕英,陈晓峰,黄跃峰,徐家跃,任国浩. 无机材料学报. 2017(04)
[2]Using LiF crystals for high-performance neutron imaging with micron-scale resolution[J]. A.Faenov,M.Matsubayashi,T.Pikuz,Y.Fukuda,M.Kando,R.Yasuda,H.Iikura,T.Nojima,T.Sakai,M.Shiozawa,R.Kodama,Y.Kato. High Power Laser Science and Engineering. 2015(04)
[3]中子照相技术及其在无损检测中的应用研究[J]. 郭广平,陈启芳,邬冠华. 失效分析与预防. 2014(06)
[4]液闪探测器的几种n/γ甄别方法研究[J]. 李奎念,张显鹏,李阳,张美,张忠兵,李斌康,张小东,刘军. 原子能科学技术. 2014(05)
[5]H310BO3/ZnS（Ag）热中子闪烁体转换屏的涂布法制备及性能研究[J]. 王雨,韩松柏,王洪立,郝丽杰,贺林峰,魏国海,余周香,刘蕴韬,陈东风. 原子能科学技术. 2013(02)
[6]中子照相技术在核燃料元件无损检测中的应用[J]. 魏国海,韩松柏,陈东风,王洪立,郝丽杰,武梅梅,贺林峰,王雨,刘蕴韬,孙凯,赵志祥. 核技术. 2012(11)
[7]Visualization and quantification of water movement in porous cement-based materials by real time thermal neutron radiography:Theoretical analysis and experimental study[J]. ZHANG Peng1,WITTMANN F H1,2,ZHAO TieJun1,LEHMANN E3 ＆ JIN ZuQuan1 1 Center for Durability ＆ Sustainability Studies of Shandong Province,Qingdao Technological University,Qingdao 266033,China; 2 Aedificat Institute Freiburg,Freiburg D-79100,Germany; 3 Department of Spallation Neutron Source(ASQ),Paul Scherrer Institute,Villigen PSI CH-5232,Switzerland. Science China（Technological Sciences）. 2010(05)
[8]闪烁薄膜探测器n/γ分辨研究[J]. 陈亮,欧阳晓平,张忠兵,张显鹏. 核技术. 2009(10)
[9]中子探测用闪烁体的研究进展[J]. 杨帆,任国浩. 核电子学与探测技术. 2009(04)
[10]热中子照相成像系统的研制[J]. 唐彬,张松宝,李西安,夏明. 核电子学与探测技术. 2006(01)
硕士论文
[1]103Pd放射源近距离治疗脑肿瘤的Geant4模拟[D]. 李莹莹.东北师范大学 2014
[2]中子数字成像的图像处理技术研究[D]. 张伟.重庆大学 2006
本文编号：3730822
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/hkxlw/3730822.html
