基于TPC的快中子能谱测量方法的研究
批准号:
11275109
项目类别:
面上项目
资助金额:
90.0 万元
负责人:
李玉兰
依托单位:
学科分类:
粒子探测技术
结题年份:
2016
批准年份:
2012
项目状态:
已结题
项目参与者:
李金、程晓磊、何道、黄孟、刘芳、马娟
中文摘要
快中子能谱的测量在许多领域都有着广泛的应用,如何同时实现较高的探测效率及能量分辨率一直是该领域研究人员努力的方向,并相应的发展了许多方法,其中应用较为广泛的一种就是质子反冲望远镜方法。其发展、改进方向有二:一是采用以含H气体为工作介质的气体电离室,以克服质子在固体转换膜中的能量损失不一致造成的能量分辨率的劣化;二是采用较大面积的探测器来测量反冲质子,以增大探测效率,但鲜有能同时解决以上两个问题的方法。本课题提出了一种全新方法:基于TPC的快中子能谱测量方法,采用含H工作气体,充分利用TPC的优势,给出反冲质子在气体中的所有信息,包括径迹方向、能量损失等,反演出入射中子的能量。它将具有能量分辨率高(以气体为转换体)、效率高(整个TPC端部都为反冲质子灵敏探测区域)、n/gamma抑制比和其它本底扣除能力(径迹特点不同)等优点。本项目将对该方法进行理论和实现研究,对快中子能谱实现较高水平的测量
英文摘要
Fast neutron spectrometer is widely used in many field. How to achieve high energy resolution and detection efficiency in the meantime is the direction of many studies. Many methods were developed, and proton recoil telescope is one of the most widely used ones. In this direction, the research efforts can be divided into two classes: one is to apply the proportional gas detector filled with hydrogenous gas to avoid the worsen of energy resolution caused by the energy loss in the solid convertor film;the other one is to use detector with larger proton detection area to increase the detection efficiency. But most of them still need further improvement..In this proposal, a novel methods is proposed: a fast neutron spectrometer based on TPC. When filled with hydrogenous gas, TPC can give out many information of the recoiled proton, including direction of proton trajectory, dE/dx,and total energy deposit, and then the energy of the neutron can be determined. Following advantages are expected for this system: higher energy resolution because of the adoption of gas convertor; higher detection efficiency due to the larger detection area; and good n/gamma and background discrimination due to particle identification ability of TPC. This project will study this method based on simulation and experiment, and to implement the energy measurement of fast neutron with high energy resolution and detection efficiency in the meantime.
快中子能谱的测量在许多领域都有着广泛的应用,如何同时实现较高的探测效率及能量分辨率一直是该领域研究人员努力的方向,并相应的发展了许多方法,其中应用较为广泛的一种就是质子反冲望远镜方法。其发展、改进方向有二:一是采用以含H 气体为工作介质的气体电离室,以克服质子在固体转换膜中的能量损失不一致造成的能量分辨率的劣化;二是采用较大面积的探测器来测量反冲质子,以增大探测效率,但鲜有能同时解决以上两个问题的方法。本课题提出了一种全新方法:基于TPC 的快中子能谱测量方法,采用含H工作气体,充分利用TPC 的优势,给出反冲质子在气体中的所有信息,包括径迹方向、能量损失等,反演出入射中子的能量。它将具有能量分辨率高(以气体为转换体)、效率高(整个TPC 端部都为反冲质子灵敏探测区域)、n/gamma 抑制比和其它本底扣除能力(径迹特点不同)等优点。本项目将对该方法进行理论和实现研究,对快中子能谱实现较高水平的测量。.项目完成了国际上第一套中子TPC系统的模拟计算、理论分析、设计搭建和实验研究。通过选用信号波形的积分面积和时间重心来表征信号的能量和时间信息,消除了弹道亏损对信号能量和时间信息的影响;采用基于数学公式和实验数据散点拟合的修正方法校正了电子漂移速度;通过Hough变换排除了反冲质子主径迹外的本底干扰信号,实现质子主径迹点的筛选;通过比较粒子径迹起始位置和粒子平均电离能量损失率,排除了本底粒子对有效质子事例的影响。.最后,中子束流实验结果表明,对于1.2MeV、1.81MeV和2.5MeV中子束流,中子TPC的能量分辨率(FWHM)可以分别达到15.7%、10.3%和7.0%,同时探测效率优于10^-5,性能指标达到了预期设想。
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DOI:
10.1088/1674-1137/39/11/116103
发表时间:
2015-05
期刊:
arXiv: Instrumentation and Detectors
影响因子:
--
作者:
[Chen Xiaolei;Liu Jianfang;Y. Qian;Niu Libo;Liang Yulan]
通讯作者:
Chen Xiaolei;Liu Jianfang;Y. Qian;Niu Libo;Liang Yulan
Development of a multi-channel readout ASIC for a fast neutron spectrometer based on GEM-TPC
基于GEM-TPC的快中子谱仪多通道读出ASIC的开发
DOI:
--
发表时间:
2014
期刊:
Chinese Physics C
影响因子:
3.6
作者:
[He Li, Deng Zhi, Liu Yi-Nong, Li Yu-Lan]
通讯作者:
Li Yu-Lan
Adaptive multitrack reconstruction for particle trajectories based on fuzzy c-regression models *
基于模糊 C 回归模型的粒子轨迹自适应多轨重建*
DOI:
10.1088/1674-1137/39/3/036201
发表时间:
2015
期刊:
Chinese Physics C
影响因子:
3.6
作者:
[L. Niu, Yulan Li, Meng Huang, Jianqiang Fu, Bin He, Yuanjing Li]
通讯作者:
Yuanjing Li
Track reconstruction based on Hough-transform for nTPC
基于Hough变换的nTPC轨迹重建
DOI:
--
发表时间:
2014
期刊:
Chinese Physics C
影响因子:
3.6
作者:
[Li Yu-Lan, Huang Meng, He Bin, Li Yuan-Jing]
通讯作者:
Li Yuan-Jing
Analysis and optimization of energy resolution of neutron-TPC
中子-TPC能量分辨率分析与优化
DOI:
10.13538/j.1001-8042/nst.26.040602
发表时间:
2015-07
期刊:
Nuclear Science and Techniques
影响因子:
2.8
作者:
[Li Yu-Lan, Niu Li-Bo, Li Jin, Li Yuan-Jing]
通讯作者:
Li Yuan-Jing
共 6 条
高精度气体径迹探测器及激光校正的研究
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批准号:11535007
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项目类别:重点项目
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资助金额:320.0万元
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批准年份:2015
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负责人:李玉兰
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依托单位:
基于GEM读出的TPC系统中正离子反馈机制和抑制方法的研究
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批准号:10975090
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项目类别:面上项目
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资助金额:40.0万元
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批准年份:2009
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负责人:李玉兰
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依托单位:
GEM探测器FET开关阵列信号读出方法的研究
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批准号:10575063
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项目类别:面上项目
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资助金额:30.0万元
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批准年份:2005
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负责人:李玉兰
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依托单位:
国内基金
海外基金