中子探測(cè)是空間輻射場(chǎng)研究的一個(gè)重要課題。中子對(duì)航天活動(dòng)有重要影響,在臨界空間、載人航天和深空探測(cè)領(lǐng)域,都必須對(duì)中子進(jìn)行探測(cè)。中子和次級(jí)中子對(duì)執(zhí)行任務(wù)的飛行器及其電子器件、宇航員造成的損害不可忽視,對(duì)空間中子進(jìn)行研究與探測(cè)是非常有必要的。空間環(huán)境是一個(gè)混合輻射場(chǎng),測(cè)量條件也比較復(fù)雜,單一的中子探測(cè)器由于功能有限而較少采用。為了對(duì)中子進(jìn)行更準(zhǔn)確的探測(cè)和鑒別,往往需要采用組合方式的中子探測(cè)器。本文以空間輻射探測(cè)為目的,開展了空間中子探測(cè)和鑒別的工作。搭建了兩種不同材質(zhì)的探測(cè)器單元,LYSO晶體探測(cè)器單元和塑料閃爍體探測(cè)器單元,將其進(jìn)行組合測(cè)試,采用符合測(cè)量技術(shù)結(jié)合能量關(guān)聯(lián)和時(shí)間關(guān)聯(lián)對(duì)探測(cè)器系統(tǒng)的性能進(jìn)行研究和分析。本文主要研究?jī)?nèi)容包括:首先,對(duì)探測(cè)器單元進(jìn)行設(shè)計(jì)與調(diào)試�；谀芰糠直媛屎凸馐占实刃阅苤笜�(biāo)要求,研制了LYSO晶體探測(cè)器單元和快塑料閃爍體探測(cè)器單元。使用~(60)Co和~(22)Na標(biāo)準(zhǔn)γ源對(duì)探測(cè)器單元進(jìn)行能量刻度,通過(guò)測(cè)試得到LYSO晶體對(duì)511KeV光子的能量分辨率達(dá)15.9%,是閃爍性能非常優(yōu)異的γ射線探測(cè)器材料。其次,將LYSO和快塑料探測(cè)器單元進(jìn)行組合,可以構(gòu)成快慢閃爍體探測(cè)器進(jìn)行探測(cè)。該組合探測(cè)器在地面情況下通過(guò)符合技術(shù)可以測(cè)得β譜,通過(guò)反符合技術(shù)可以測(cè)得中子譜。通過(guò)符合時(shí)間窗篩選出真事件,再對(duì)組合探測(cè)器進(jìn)行能量關(guān)聯(lián)選擇,得到低能端和高能端的電子能譜,由此得到較完整的β衰變譜,相較于標(biāo)準(zhǔn)β衰變譜,高能段符合較好。再模擬空間帶電粒子環(huán)境對(duì)組合探測(cè)器測(cè)試,根據(jù)反符合測(cè)量原理對(duì)快塑料探測(cè)單元進(jìn)行反符合時(shí)間開窗,得到的中子能譜與中子標(biāo)準(zhǔn)能譜符合較好,組合探測(cè)器反符合關(guān)聯(lián)在一定程度上抑制了帶電粒子的干擾,有效提高了中子探測(cè)的可靠性。最后,將兩個(gè)塑料探測(cè)器單元進(jìn)行組合構(gòu)成符合關(guān)聯(lián)測(cè)量系統(tǒng),在D-T中子發(fā)生器上進(jìn)行調(diào)試。先通過(guò)脈沖波形甄別法初步篩選出粒子,再對(duì)兩個(gè)探測(cè)器單元記錄的真事件進(jìn)行進(jìn)一步γ-n時(shí)間關(guān)聯(lián)。前端探測(cè)器選擇γ事件,后端探測(cè)器選擇中子事件,γ事件作為飛行起始時(shí)間,n事件作為飛行終止時(shí)間。通過(guò)對(duì)組合探測(cè)器進(jìn)行多重關(guān)聯(lián)時(shí)間選擇,得到粒子飛行時(shí)間譜,達(dá)到n/γ鑒別的目的。
【學(xué)位單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：V520.6;V419
【部分圖文】：

南京航空航天大學(xué)碩士學(xué)位論文線而言，它的作用方式大致有三種：康普頓效應(yīng)、光電效應(yīng)以及電與光電效應(yīng)所產(chǎn)生的次級(jí)電子能量較單一，因此探測(cè)γ射線時(shí)應(yīng)盡料作為探測(cè)器。γ射線和物質(zhì)之間都有一定的概率發(fā)生這三種作用在，通常用截面σ 這個(gè)物理量來(lái)表示發(fā)生的概率。圖 2.1 為三種主互作用在反應(yīng)過(guò)程中存在的情況，γ射線發(fā)生這三種效應(yīng)的概率大

圖 2.1γ射線發(fā)生作用概率與光子能量和靶原子序數(shù)關(guān)系效應(yīng)應(yīng)本質(zhì)是γ光子與靶物質(zhì)原子相互作用并將其所有能量都轉(zhuǎn)移給原子殼γ光子消失，這些得到能量的電子克服結(jié)合能變成光電子。計(jì)算光電子iE = hυ Ee 為入射的γ光子的能量，Ei 為第 i 殼層電子的結(jié)合能。由光電子能量的能量高于電子所處殼層電離能的情況下，才會(huì)發(fā)生光電效應(yīng)。光電效俄歇電子的發(fā)射[9]，整個(gè)作用過(guò)程如圖 2.2。

LYSO 晶體及快塑料閃爍體組合探測(cè)技術(shù)計(jì)算可知，kσ 正比于 Z5，即靶物質(zhì)原子序數(shù)越大，大。因此，為了提高探測(cè)效率，通常選用原子序數(shù)高為康普頓散射，入射的γ光子和靶原子的核外電子發(fā)并改變運(yùn)動(dòng)軌跡，同時(shí)電子獲得光子損失的能量并掙效應(yīng)發(fā)生在內(nèi)層電子并且光子本身消失不同，康普頓分能量，其作用過(guò)程如圖 2.3 所示：
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本文編號(hào)：2854651