用于裂变中子注量测量的高气压4He气体闪烁体探测器技术研究
批准号:
11605174
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
23.0 万元
负责人:
吴健
依托单位:
学科分类:
粒子探测技术
结题年份:
2019
批准年份:
2016
项目状态:
已结题
项目参与者:
叶岑明、王强、陈利高、曾丽娜、钟力晗
中文摘要
γ射线干扰已成为制约临界装置上基准实验不确定度进一步降低的首要因素,亟需中子-伽马射线甄别比高、响应时间快且探测效率较高的新型中子探测器。利用4He气体原子序数低、闪烁光输出值大、n-γ波形甄别容易、响应时间快、裂变中子弹性散射截面高的优点,可研制基于4He气体的气体闪烁体探测器。同时,利用提高4He气压的方法可大幅提高其探测效率。因此,基于高气压4He气体的气体闪烁体探测器有望满足临界装置上精密物理实验对低伽马敏感度新型探测器的需求。本项目将重点解决探测器物理设计、探测器制备及高效n-γ甄别等关键技术问题,从而发展针对强伽马本底下裂变中子注量探测的低伽马敏感度新型探测器技术。基于高气压4He的气体闪烁体探测器具有n-γ甄别比高、响应时间快、探测效率高、无需慢化体的特点,可应用于临界装置上基准实验、乏燃料监测、特殊核材料识别等场景。
英文摘要
Gamma radiation accompanied with the fission neutrons has limited the measurement uncertainty of benchmark experiments performed on critical assemblies. Hence novel neutron detectors with high n-γ rejection ratio, fast response and relatively high detection efficiency are demanded. High-pressure 4He scintillation detectors benefit from helium’s low Z-number, large light output per deposited energy, n-γ pulse shape discrimination, fast response, and large elastic scattering cross section with fission neutrons. Moreover, neutron detection efficiency can be enhanced with high pressure 4He. Consequently, high-pressure 4He scintillation detectors are highly desirable for applications in fission neutron detection. Our study will focus on the detector design, fabrication, and n-γ discrimination. High-pressure 4He scintillation detectors are expected to be usable for neutron detection in intense neutron/gamma mixed field, such as neutron fields of critical assemblies, spent fuel, special nuclear material, etc.
裂变中子伽马混合场下进行快中子探测时亟需响应时间快、γ敏感度低、中子探测效率适当的快中子探测器。利用4He气体原子序数低、响应时间快、闪烁光输出值大、n-γ波形可甄别、裂变中子弹性散射截面高的优点,可研制基于4He气体的气体闪烁体探测器。同时,利用提高4He气压的方法可提升其探测效率。本项目完成了基于高气压4He气体的气体闪烁体探测器的物理设计、制备工艺、电子学采集和探测性能实验测试等方面的研究。设计并完成了以四苯基丁二烯材料(tetra phenyl butadiene, TPB)为波长转换材料,内径44mm,灵敏区长度200mm,内充4He气压为127大气压的探测器制备。利用252Cf裂变电离室开展了高压4He气体闪烁体探测器性能测试,成功获得了252Cf源的裂变中子和伽马射线的飞行时间谱。结果表明,基于高压4He气体闪烁体的中子探测器原理可行,具有低伽马敏感度、高时间分辨性能的特点。利用快中子、伽马射线、α粒子开展了探测器抗辐照性能研究。TPB在被中子辐照注量达1×1015cm-2时,发射光谱强度仅有微小的下降(8.5%);TPB在被高达0.1MGy的γ射线辐照后,其发光强度仅下降6.3%。结果表明了高压4He气体闪烁体中子探测器在中子伽马混合场下具有优异的耐辐照性能。通过本项目研究掌握了高气压4He气体闪烁体探测器设计、制备和测试技术,为后续该新型中子探测技术的进一步优化及应用研究奠定了基础。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
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专利列表
DOI:
--
发表时间:
2017
期刊:
核电子学与探测技术
影响因子:
--
作者:
[范义奎, 吴健, 李正, 代少丰, 叶岑明, 范晓强]
通讯作者:
范晓强
Improving thermal-neutron detection efficiency of silicon neutron detectors using the combined layers of (B4C)-B-10 on (LiF)-Li-6
使用 (LiF)-Li-6 上的 (B4C)-B-10 组合层提高硅中子探测器的热中子探测效率
DOI:
10.1016/j.nima.2019.04.051
发表时间:
2019
期刊:
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment
影响因子:
--
作者:
[Jiang Yong, Wu Jian, Yin Yanpeng, Lu Yi, Wu Kunlin, Fan Xiaoqiang, Lei Jiarong]
通讯作者:
Lei Jiarong
The performance of 4H-SiC detector at high temperature after gamma irradiation
4H·SiC探测器在伽马辐照后高温下的性能
DOI:
10.1016/j.radphyschem.2019.05.004
发表时间:
2019-09-01
期刊:
RADIATION PHYSICS AND CHEMISTRY
影响因子:
2.9
作者:
[Li, Zheng, Wu, Jian, Lei, Jiarong]
通讯作者:
Lei, Jiarong
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