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裂变多参数测量系统中的中子探测器刻度

作　者: 张文慧
导　师: 李东仓
学　校: 兰州大学
专　业: 粒子物理与原子核物理
关键词: 252Cf LS301液体闪烁体 飞行时间法 中子能谱 探测效率
分类号: O572.212
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


本硕士论文是在中国原子能科学研究院的裂变多参数测量系统的框架上完成的。该系统用于测量裂变过程中产生的特定裂变碎片核（确定碎片质量数和电荷数）所发射的中子能谱,为核裂变的实际应用提供数据。本论文的工作是对系统中的中子探测器进行效率刻度。本文采用252Cf裂变电离室的方法,通过测得252Cf瞬发中子的飞行时间谱,转换为中子能谱之后与国际原子能机构（IAEA）推荐的标准谱相比较即可得到探测器的中子效率。在刻度实验中,252Cf微型电离室作为碎片探测器提供中子飞行的起始信号。该电离室质量很小,减小了中子散射的影响,输出脉冲上升时间短,对a粒子与碎片的脉冲幅度可以清楚的分开,而且对裂变碎片的探测效率达99%以上,这些方面都已满足了效率刻度的实验要求。飞行终止信号由LS301型液体闪烁体阳极信号提供,与其配套使用的是XP4512型光电倍增管。由于液体闪烁体对中子和γ射线都灵敏,实验中采用脉冲形状甄别出中子和γ射线信号,在数据的离线处理中剔除后者。数据获取采用CAMAC系统,一次实验测量可符合得到PSD（Pulse Shape Discrimination）谱、中子探测器的PH（PulseHeight）谱、电离室的能谱以及TOF（Time ofFlight）谱四个谱,以便在数据处理中反演得到纯净的中子TOF谱。通过实验数据的处理得到了阈值分别为0.5 MeV、0.7 MeV、1.0 MeV和1.6 MeV,中子能量在9 MeV以下的探测器效率,并对测量结果进行了误差分析。同时为了检验实验结果的准确性,我们采用了德国PTB实验室的NEFF50程序模拟得到中子探测器15MeV以下的相对效率。将探测器效率的实验测量结果与M-C模拟计算结果进行比较,两者在不确定度范围内符合很好,只是在6 MeV以上的部分,由于252Cf自发裂变中子成分的减少,且实验测量时间有限,使得实验结果的统计误差显著增大。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-7
第1章 引言  7-9
  1.1 概述  7
  1.2 裂变多参数测量系统中的中子探测器  7-8
  1.3 本论文主要内容  8-9
第2章裂 变多参数实验测量系统  9-25
  2.1 基本原理  9-10
  2.2 自发裂变源  10-11
  2.3 MCP装置  11-13
  2.4 裂变碎片质量分布的测量  13-17
    2.4.1 测量原理  13-15
    2.4.2 碎片探测器  15-17
  2.5 裂变碎片电荷分布的测量  17-18
    2.5.1 测量原理  17
    2.5.2 K-X射线探测器  17-18
  2.6 裂变瞬发中子能谱的测量  18-22
    2.6.1 飞行时间法  19-21
    2.6.2 中子探测器  21-22
  2.7 真空系统  22-23
  2.8 数据获取系统  23-24
  2.9 本章小结  24-25
第3章 中子探测器的效率刻度  25-50
  3.1 效率刻度常用方法介绍  25-28
    3.1.1 关联束法  25-26
    3.1.2 伴随粒子法  26-27
    3.1.3 反冲质子望远镜法  27
    3.1.4 ~(252)Cf裂变室法  27
    3.1.5 双闪烁体法  27-28
    3.1.6 激发函数法  28
    3.1.7 蒙卡模拟法  28
  3.2 薄壁快脉冲裂变电离室  28-34
    3.2.1 基本原理  29-30
    3.2.2 快电离室的设计要求  30-31
    3.2.3 快电离室性能测试  31-34
  3.3 N-F分辨  34-39
    3.3.1 上升时间法  35-37
    3.3.2 过零时间法  37-38
    3.3.3 电荷比较法  38-39
  3.4 伽玛刻度和飞行时间谱道宽刻度  39-41
    3.4.1 伽玛刻度  39-41
    3.4.2 飞行时间谱道宽刻度  41
  3.5 实验安排  41-43
  3.6 实验数据的获取  43-44
  3.7 数据处理结果与分析  44-49
    3.7.1 中子飞行时间谱  44-45
    3.7.2 中子相对效率的M-C模拟  45-46
    3.7.3 本底扣除及实验修正  46
    3.7.4 实验和模拟结果的对比  46-49
  3.8 本章小结  49-50
第4章 总结与讨论  50-51
参考文献  51-53
在学期间的研究成果  53-54
致谢  54-55
附录  55-61
  1.裂变多参数测量系统电子学线路图  55
  2.NEFF50模拟输入文件及说明  55-56
  3.NEFF模拟计算输出文件  56-61

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中图分类: > 数理科学和化学 > 物理学 > 原子核物理学、高能物理学 > 高能物理学 > 粒子物理学 > 实验与测定 > 探测器与探测法
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