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^(6)LiF单晶金刚石中子探测器制备及性能研究
1
作者 王利斌 张逸韵 +5 位作者 李海俊 马志海 席善学 刘辉兰 宋玉收 周春芝 《原子能科学技术》 北大核心 2025年第1期176-182,共7页
中子监测领域亟需耐辐照、响应快、能量分辨率高的中子探测器。金刚石材料具有禁带宽度大、抗辐照能力强、载流子迁移率高等优点,适合进行中子测量。本文设计并制备了基于^(6)LiF热中子转换材料的单晶金刚石中子探测器,通过探测^(6)Li(n... 中子监测领域亟需耐辐照、响应快、能量分辨率高的中子探测器。金刚石材料具有禁带宽度大、抗辐照能力强、载流子迁移率高等优点,适合进行中子测量。本文设计并制备了基于^(6)LiF热中子转换材料的单晶金刚石中子探测器,通过探测^(6)Li(n,α)~3H反应产生的次级带电粒子提高单晶金刚石探测器的热中子灵敏度。为提高金刚石探测器对热中子的探测效率,针对^(252)Cf中子源基于单晶金刚石探测器进行了蒙特卡罗计算确定测量热中子所需聚乙烯慢化体厚度为5^(6)cm,在此基础上制备了1μm厚的^(6)LiF热中子转换层的单晶金刚石中子探测器,并测量了该探测器对^(252)Cf中子源及D-T中子发生器14 MeV中子源的响应谱。研究结果表明,所研制的探测器与不含^(6)LiF转换层的探测器相比,对慢化后的^(252)Cf热中子计数率最大可提高3.2%,响应谱氚特征峰能量分辨率为7.7%,优于奥地利Cividec B6-C金刚石探测器。制备的金刚石探测器对D-T中子发生器14 MeV单能中子响应谱能量分辨率为1.95%。该研究成果有望应用于现有^(252)Cf中子源标定及14 MeV中子响应谱测量,同时为金刚石中子探测器制备和中子束流监测提供理论和数据支撑。. 展开更多
关键词 金刚石探测器 中子探测 响应能谱 半导体探测器
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基于脉冲源中子多重性的钚质量测量模拟研究
2
作者 雍金龙 宋玉收 +1 位作者 侯英伟 刘辉兰 《哈尔滨工程大学学报》 北大核心 2025年第5期1039-1046,共8页
为将脉冲中子源应用于中子多重性方法中,本文在分衰减技术的基础上,对脉冲式中子源与中子多重性方法的结合使用进行了探索。利用Geant4工具包构建了PROMATHEE 6差分衰减测量系统仿真模型,并对模型性能进行了验证,明确了参数选择。通过... 为将脉冲中子源应用于中子多重性方法中,本文在分衰减技术的基础上,对脉冲式中子源与中子多重性方法的结合使用进行了探索。利用Geant4工具包构建了PROMATHEE 6差分衰减测量系统仿真模型,并对模型性能进行了验证,明确了参数选择。通过建立诱发裂变率与单位等效239Pu质量诱发裂变率的刻度关系,在脉冲质询间隔内应用中子多重性分析方法的形式对特殊核材料质量进行了模拟质询。结果表明:对于富集度为93.89%的不同质量239Pu金属物料,基于差分衰减技术的中子多重性方法够能实现对特殊核材料较为准确的质量衡算。对于239Pu质量范围为0.01~10 g的球状钚金属物料,等效239Pu质量质询的模拟结果与实际值的相对偏差先降低后上升,最大偏差不超过25%。而增殖系数、阶乘矩的变化以及门宽的选择等因素对于质量衡算结果的影响不能被忽视。这些研究结果为脉冲式中子源在中子多重性方法中的应用提供了参考信息,对于核保障测量技术的发展具有一定意义。 展开更多
关键词 主动质询 差分衰减 中子多重性 Geant4工具包 脉冲中子源 蒙特卡罗模拟 核保障 特殊核材料
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小物品表面β/γ污染检测仪的设计与开发
3
作者 丁泮 陈久涛 +1 位作者 宋玉收 许蕤 《核电子学与探测技术》 北大核心 2025年第6期877-883,共7页
工作人员进出核电站除个人全身污染检测以外,还需要对其随身物品进行辐射污染检测。为了实现同时对β/γ射线进行检测,基于大面积塑料闪烁体,设计开发了小物品表面沾污检测仪。通过Geant4模拟确定了大面积塑料闪烁体的尺寸,设计研制了... 工作人员进出核电站除个人全身污染检测以外,还需要对其随身物品进行辐射污染检测。为了实现同时对β/γ射线进行检测,基于大面积塑料闪烁体,设计开发了小物品表面沾污检测仪。通过Geant4模拟确定了大面积塑料闪烁体的尺寸,设计研制了信号处理电路和计数器电路系统,采用单片机作为主控芯片实现对外围及信号电路的控制。检测仪对处于腔室中心处的^(60)Co放射源最小可探测活度为395 Bq,本征效率为24%;对处于腔室上下两侧表面中心处的^(90)Sr-^(90)Y放射源的最小可探测活度为0.23 Bq/cm^(2),本征效率为13%;检测仪对β、γ射线的误测率均低于1%。 展开更多
关键词 大面积塑料闪烁体 β/γ污染 GEANT4 最小可探测活度
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双目中子散射相机快速定位方法研究 被引量：1
4
作者 侯英伟 宋玉收 +3 位作者 吴冬冬 刘鲁涛 周志波 武朝辉 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期1632-1638,共7页
为了探究使用中子散射成像法对核材料的定位分辨率和测距精度与源项方位之间的关系,以及提高定位性能的可行方案,本文利用Geant4软件模拟了位于不同方位的Cf-252中子源成像过程。使用交点反投影成像法与双目视觉测距法进行二维成像与测... 为了探究使用中子散射成像法对核材料的定位分辨率和测距精度与源项方位之间的关系,以及提高定位性能的可行方案,本文利用Geant4软件模拟了位于不同方位的Cf-252中子源成像过程。使用交点反投影成像法与双目视觉测距法进行二维成像与测距,研究了定位误差与中子源方位之间的依赖性。研究表明:源项位置距离成像平面中心越远,成像效果越差,当改变探测系统布置时可能出现定位死区,并且通使探测器面向源项所在方向会增强成像性能。本文提出的快速定位未知位置中子源或核材料的方法及探测器布置方案有效。 展开更多
关键词 中子散射成像 交点反投影成像 双目视觉测距 核材料定位 蒙特卡罗模拟 快速定位 液闪探测器 双目对焦
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X射线能谱过滤的MC模拟研究 被引量：3
5
作者 徐佳 宋玉收 +4 位作者 孙光智 代传波 罗鹏 徐卫峰 聂凌霄 《核电子学与探测技术》 CAS CSCD 北大核心 2014年第11期1339-1342,共4页
能量低于300 keV且能谱简单的稳定放射性核素较少,作为替代,利用X射线机产生X射线,并经过不同厚度的材料的过滤,可以得到用于对辐射防护仪器进行校准和确定其能量响应和角响应的一系列规定辐射质的参考辐射。由于材料的质量衰减系数与X... 能量低于300 keV且能谱简单的稳定放射性核素较少,作为替代,利用X射线机产生X射线,并经过不同厚度的材料的过滤,可以得到用于对辐射防护仪器进行校准和确定其能量响应和角响应的一系列规定辐射质的参考辐射。由于材料的质量衰减系数与X射线在物质中各种作用过程有关,并强烈的依赖于光子的能量,基于这一物理现象,可以通过X射线在物质中的衰减规律,计算产生规定辐射质的过滤材料的厚度。针对过滤材料的厚度这一问题,本文运用Geant4程序模拟了不同能量的电子打靶,统计韧致辐射的X射线,以获得计算所需X射线能谱,再由文中滤片厚度计算方法,计算产生规定辐射质过滤材料的厚度。模拟计算的结果显示,过滤后的X射线能谱能够很好的满足标准要求,从而验证了能谱过滤的理论计算的合理性。 展开更多
关键词 X射线 能谱过滤 GEANT4
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用于中子成像探测器的混合掺杂nMCP模拟及优化 被引量：2
6
作者 谭金昊 周健荣 +4 位作者 宋玉收 杨建清 张连军 蒋兴奋 孙志嘉 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第12期1792-1798,1825,共8页
为了给CSNS中子谱仪提供性能优异的能量分辨中子成像探测器,本文设计了兼具高探测效率和高位置分辨的中子探测器。根据中子灵敏微通道板(nMCP)的中子探测原理和信号产生机制,使用Geant4建立nMCP的模拟模型以及位置分辨的计算模型,使用... 为了给CSNS中子谱仪提供性能优异的能量分辨中子成像探测器,本文设计了兼具高探测效率和高位置分辨的中子探测器。根据中子灵敏微通道板(nMCP)的中子探测原理和信号产生机制,使用Geant4建立nMCP的模拟模型以及位置分辨的计算模型,使用蒙特卡罗模拟对硼钆混合掺杂nMCP的探测效率和位置分辨2个关键性能展开了优化,并对nMCP中由中子入射位置不同产生的响应不均匀性进行了研究。结果表明:对于8μm孔径,10μm孔间距,1°倾角的nMCP,混合掺杂摩尔百分比为10的B_(2)O_(3)和摩尔百分比为0.4的Gd_(2)O_(3),在保持15μm位置分辨的同时可以最高达到28%的探测效率。相对于无倾角的nMCP,在有通道倾角的nMCP中这种响应不均匀现象更加严重。本文的模拟结果为开发用于能量分辨中子成像的高性能nMCP提供了有力的数据支持。 展开更多
关键词 中子成像 中子探测器 中子灵敏MCP 混合掺杂 蒙卡模拟 探测效率 位置分辨 响应不均匀性
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编码成像MLEM互补算法的参数优化 被引量：3
7
作者 侯英伟 宋玉收 +4 位作者 孙世杰 柳若琦 黄丽萍 胡力元 刘辉兰 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第12期1799-1804,共6页
为了提高编码近场成像质量,本文对最大似然期望最大化法互补算法的参数进行优化选择。采用最大似然期望最大化互补算法消除近场成像伪像的原理,利用Geant4程序模拟研究了不同位置^(137)Cs单点源通过修正均匀冗余阵列(19×19)嵌套编... 为了提高编码近场成像质量,本文对最大似然期望最大化法互补算法的参数进行优化选择。采用最大似然期望最大化互补算法消除近场成像伪像的原理,利用Geant4程序模拟研究了不同位置^(137)Cs单点源通过修正均匀冗余阵列(19×19)嵌套编码孔的成像结果,并利用参数选取对成像质量的影响。选取合理的修正参数进行理想迭代次数与源项位置关系式的拟合并验证。结果显示:伪像主要由源项在探测器上投影的不均匀性造成的,相关成像性能明显优于传统δ解码成像法,相比于源项所在极角,极径对于迭代参数的选取影响更大。 展开更多
关键词 编码孔成像法 修正均匀冗余阵列 最大似然期望最大化法 互补成像算法 近场伪影 优化参数 信噪比 蒙特卡罗模拟
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基于ENMC的主动中子多重性质询影响因素蒙特卡罗模拟研究 被引量：2
8
作者 吴坤 侯英伟 +7 位作者 胡力元 赵云龙 李垚 孙诗奇 王利斌 刘辉兰 周春芝 宋玉收 《核科学与工程》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期734-742,共9页
主动中子多重性质询方法是核保障的重要手段,其过程复杂,质询结果准确性受多种因素影响。文章通过蒙特卡罗方法,研究基于超热中子多重计数器(ENMC)的主动中子多重性质询影响因素,为准确测量提供理论及数据支撑。通过对比统计耦合系数与... 主动中子多重性质询方法是核保障的重要手段,其过程复杂,质询结果准确性受多种因素影响。文章通过蒙特卡罗方法,研究基于超热中子多重计数器(ENMC)的主动中子多重性质询影响因素,为准确测量提供理论及数据支撑。通过对比统计耦合系数与标定C-M方程获取耦合系数两种方法获得的核材料质量差异,证明标定的探测效率及衰减时间偏差都会通过C-M方程的引入进一步传递而增大,尤其是当探测效率相差1%时,质询结果相对偏差约为9%。质询源强度与门宽都对质询结果有影响,源越强,门宽的影响越大,随着源强的增加最佳门宽逐渐减小,且减小的速率逐渐变缓,当R+A门内时间相关中子占比大于3%时,质询结果相对偏差较为稳定。 展开更多
关键词 中子多重性 无损检测 诱发裂变 时间关联 蒙特卡罗
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信号采样对Cs_(2) LiYCl_(6):Ce^(3+)探测器中子-伽马甄别性能的影响 被引量：1
9
作者 吴坤 黄广伟 +10 位作者 王利斌 李林祥 席善学 陈声强 徐思 张立功 朱红英 王尊刚 刘辉兰 宋玉收 周春芝 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第11期1670-1676,共7页
针对核脉冲信号数字处理中采样率与采样深度对粒子脉冲形状甄别效果的影响问题,本文基于Cs_(2)LiYCl_(6)∶Ce^(3+)(CLYC)探测器进行^(239)Pu-Be中子场中子/伽马射线混合信号采集,研究几种中子/伽马射线脉冲波形甄别算法以及这些算法对... 针对核脉冲信号数字处理中采样率与采样深度对粒子脉冲形状甄别效果的影响问题,本文基于Cs_(2)LiYCl_(6)∶Ce^(3+)(CLYC)探测器进行^(239)Pu-Be中子场中子/伽马射线混合信号采集,研究几种中子/伽马射线脉冲波形甄别算法以及这些算法对波形采样率和采样深度的适应性。研究结果表明:基于积分算法的电荷比较法与内积算法的k-means聚类配合向量投影法对采样率、采样深度、噪声的适应能力都好于基于微分算法的脉冲梯度法;由于k-means聚类配合向量投影法对向量维度敏感,在抗低采样率方面不如改进的电荷比较法,而在抗低采样深度方面二者能力相当;XGBoost和LightGBM这2种机器学习算法在采样率降至12.5 MS/s和采样深度降至4 bit后仍可获得100%的甄别准确度,在波形采样率和采样深度较低时相比传统算法优势明显。 展开更多
关键词 Cs_(2)LiYCl_(6)∶Ce^(3+)探测器 中子/γ甄别 采样率 采样深度 电荷比较法 向量投影法 聚类 极端梯度提升机 轻量级梯度提升机
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辐照对732阳离子交换树脂交换容量的影响研究
10
作者 陈久涛 房彦宏 +1 位作者 宋玉收 刘义保 《核科学与工程》 CAS CSCD 北大核心 2023年第5期1182-1188,共7页
辐照材料改性作为一种重要的工艺方法,在工业生产与材料改性中有着广泛的应用。本文研究了在电子束辐照下,不同吸收剂量的732阳离子交换树脂对铀酰离子的交换容量的影响。采用10 MeV直线型加速器进行辐照实验,通过控制加速器工艺参数,... 辐照材料改性作为一种重要的工艺方法,在工业生产与材料改性中有着广泛的应用。本文研究了在电子束辐照下,不同吸收剂量的732阳离子交换树脂对铀酰离子的交换容量的影响。采用10 MeV直线型加速器进行辐照实验,通过控制加速器工艺参数,实现不同吸收剂量下对树脂的辐照。结合实验验证了方法的合理性,采用静态交换法计算出不同吸收剂量下732树脂对铀酰离子的交换容量。最后利用GEANT4计算模拟吸收剂量,结果表明具有一定的指导意义。 展开更多
关键词 离子交换树脂 吸收剂量 辐照 交换容量 蒙特卡罗模拟
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