由于中子本身的獨(dú)特特性,中子散射技術(shù)已成為一種研究物質(zhì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)和動(dòng)力學(xué)過程的理想探測(cè)技術(shù),該技術(shù)廣泛應(yīng)用于凝聚態(tài)物理、化學(xué)、生命科學(xué)、材料科學(xué)等多學(xué)科領(lǐng)域中。中國于2008年動(dòng)工興建的中國散裂中子源(China Spallation Neutron Source,CSNS),當(dāng)中迫切需求一種高性能指標(biāo)的多絲正比室(Multi-wire Proportional Chamber,MWPC)探測(cè)器。由于近年來,3He氣體價(jià)格貴重導(dǎo)致此類探測(cè)器的缺乏,我們展開了代替3He氣體的MWPC探測(cè)器研制。在研制過程中,為了解決探測(cè)器的信號(hào)讀出法上所帶來的電子學(xué)線路復(fù)雜性問題以及更方便地得到很好的中子位置分辨性能指標(biāo),采用延遲塊對(duì)MWPC探測(cè)器的信號(hào)進(jìn)行讀出�；谘舆t塊的信號(hào)讀出法是將包含中子的位置信息轉(zhuǎn)換成延遲塊兩端的時(shí)間差,再通過測(cè)試時(shí)間差來推算出中子入射探測(cè)器的位置信息的方法。對(duì)于延遲塊兩端,只需兩路的電子學(xué)路數(shù)與MWPC探測(cè)器進(jìn)行連接,從而大大減少了讀出電子學(xué)線路的復(fù)雜性,更方便地分析性能指標(biāo)。本文首先通過理論計(jì)算和模擬的程序包來研制出MWPC探測(cè)器,在此過程中闡明了對(duì)涂10B中子轉(zhuǎn)換層、探測(cè)器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、工作氣體選擇以及絲張力和間距的嚴(yán)格檢測(cè)等關(guān)鍵技術(shù)的研究以及對(duì)MWPC探測(cè)器的初步性能來驗(yàn)證探測(cè)器能正常穩(wěn)定地工作。再展開對(duì)延遲塊的設(shè)計(jì)、延遲塊兩端的延遲時(shí)間差與位置關(guān)系加以研究,最后將延遲塊運(yùn)用在MWPC探測(cè)器上,采用α源和中子源分別對(duì)其進(jìn)行聯(lián)合性的性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)。通過測(cè)量延遲塊兩端的延遲時(shí)間差來獲取入射的帶電粒子在MWPC探測(cè)器當(dāng)中產(chǎn)生的信號(hào)位置坐標(biāo),并分析出各自對(duì)應(yīng)的位置分辨結(jié)果。從α源的位置測(cè)量結(jié)果表明延遲塊可用于MWPC探測(cè)器的信號(hào)讀出的可行性,位置分辨好于2mm,比基于3He氣體的MWPC探測(cè)器取得的性能更好。從中子源的測(cè)試結(jié)果表明整套聯(lián)合測(cè)試系統(tǒng)可用于中子的探測(cè)。說明涂B10層的MWPC探測(cè)器與延遲塊讀出法相結(jié)合并達(dá)到很好的位置分辨性能,能應(yīng)用于中子的探測(cè)。這是結(jié)合延遲塊讀出的一次創(chuàng)新型MWPC探測(cè)器研制,也是第一次應(yīng)用于中子的探測(cè),為MWPC探測(cè)器的研制優(yōu)化和延遲塊讀出法的熟練運(yùn)用提供了實(shí)驗(yàn)參考,也為后續(xù)的其他探測(cè)器與電子學(xué)聯(lián)調(diào)提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn),對(duì)推動(dòng)新型中子探測(cè)器與電子學(xué)的匹配、新型信號(hào)讀出法的研究有重要的意義。
【學(xué)位單位】：南華大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：O571.53
【部分圖文】：

研究背景及意義在 1932 年，由英國的實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家查德威克利用 α 粒子撞擊金屬鈹?shù)牧酥凶�，�?shí)驗(yàn)過程如圖 1.1 所示。中子作為一種不帶電的特殊粒子，使得沒有電子參與的原子核模型有了新的希望，也解決了量子力學(xué)是否適用于部的問題等難點(diǎn)。這是核物理以及其應(yīng)用發(fā)展史的一個(gè)重要的里程碑，具的重要意義。因此，1935 年查德威克獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。之后各領(lǐng)域的在核物理領(lǐng)域，還是在其他交叉領(lǐng)域，都與中子的研究有著緊密相連的關(guān),發(fā)現(xiàn)出的中子為核內(nèi)部的研究提供了方向，為今后研究核結(jié)構(gòu)和核反應(yīng)研一條全新的道路。第二,在核結(jié)構(gòu)提出的基礎(chǔ)上，提出關(guān)于原子結(jié)構(gòu)的新了原子核的基本組成,徹底否定了原子核的電子假設(shè)，人們重新對(duì)原子量與的關(guān)系和原子核的自旋、穩(wěn)定性等等原子核內(nèi)部的特性問題, 有了進(jìn)一步和新的突破。隨著人們進(jìn)一步展開對(duì)中子的研究，開闊了其應(yīng)用領(lǐng)域，也核物理相關(guān)的其他交叉領(lǐng)域的蓬勃發(fā)展，誕生出其他新應(yīng)用。

裝備和大型科學(xué)裝置也被帶動(dòng)著發(fā)展，很多都已經(jīng)進(jìn)入開始運(yùn)行階段，甚至已用中子散射技術(shù)展開了對(duì)科研成果的研究。比如世界上運(yùn)行的散裂中子源主要國的 ISIS、美國的 SNS、日本的 J-PARC，見圖 1.2 所示。然而，我國在中子源這方面的發(fā)展相對(duì)其他國家比較滯后，技術(shù)發(fā)展比較緩慢，并且缺乏高水平的中子源裝備設(shè)施，我國的研究員希望通過中子散射技術(shù)來進(jìn)一步加強(qiáng)深化自己究進(jìn)展，導(dǎo)致許多研究員逐步跑到國外的一系列大科學(xué)中子裝置上去進(jìn)行科學(xué)。為滿足這領(lǐng)域的研究員需求以及促進(jìn)我國科學(xué)研究的發(fā)展，必須盡快建設(shè)屬們自己的散裂中子源和相應(yīng)的中子散射裝備。為此，中國首先建立了中國先進(jìn)堆(CARR)[7-9],開始對(duì)中子散射技術(shù)的研究。又從 2008 年開始，在廣東東莞修建展中國家的第一臺(tái)散裂中子源—中國散裂中子源（CSNS），隨著這些高科技裝建設(shè)，會(huì)使中子散射技術(shù)得到更好的發(fā)揮，同時(shí)使得我國的科學(xué)技術(shù)水平更上臺(tái)階，達(dá)到世界領(lǐng)先技術(shù)水平。

使束流提高到能量 1.6GeV 左右。最后從 RCS 引出的高能質(zhì)子束流經(jīng)傳輸線打向鎢靶，在靶上將產(chǎn)生的散裂中子進(jìn)行慢化，再通過中子導(dǎo)管進(jìn)一步引向各種中子譜儀在中子譜儀上開展各種實(shí)驗(yàn)研究和用戶需求。為了促進(jìn)我國科技水平達(dá)到國際先進(jìn)水準(zhǔn)，中國散裂中子源項(xiàng)目的總體設(shè)計(jì)指標(biāo)如下：需要打靶的質(zhì)子束流功率控制在100kW[7-10]；脈沖重復(fù)頻率為 25Hz；每脈沖質(zhì)子數(shù)大約在 1.56×1013；需要 1.6Ge的質(zhì)子束動(dòng)能；每個(gè)質(zhì)子、每單位立體角弧度為 0.1 達(dá)到很好的中子效率。其中的束流功率為 100kW 和脈沖重復(fù)頻率為 25Hz，可大幅地提高每個(gè)脈沖內(nèi)的中子通量數(shù)目。這些目標(biāo)正是使中國散裂中子源的質(zhì)子束流功率、中子效率、脈沖中子通量等各種技術(shù)指標(biāo)達(dá)到世界前沿水準(zhǔn)，滿足我國現(xiàn)階段上，各種學(xué)科領(lǐng)域?qū)χ凶由⑸浼夹g(shù)的迫切需求。同時(shí)進(jìn)一步優(yōu)化中子譜儀的設(shè)計(jì)，使得中子譜儀中的中子利用效率高度和譜儀分辨率精度得到更好的加強(qiáng)。
【參考文獻(xiàn)】

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1 賀丹;宋英明;鄒樹梁;徐守龍;王曉冬;朱志超;譚楨干;何志鋒;王新林;;基于~(252)Cf源的反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)屏蔽材料屏蔽性能測(cè)試裝置設(shè)計(jì)[J];核技術(shù);2015年09期

2 任海龍;趙豫斌;文雙春;魯睿其;;CSNS多絲正比室讀出電子學(xué)[J];核技術(shù);2015年05期

3 陳延偉;;中國散裂中子源(CSNS)[J];中國科學(xué)院院刊;2011年06期

4 孟祥廳;李東倉;楊磊;洪鵬飛;付廷巖;祁中;;基于延遲線的二維讀出多絲正比室電路[J];核技術(shù);2011年11期

5 蕭如珀;楊信男;;1932年5月:查德威克描述中子的發(fā)現(xiàn)[J];現(xiàn)代物理知識(shí);2010年03期

6 陳東風(fēng);劉蘊(yùn)韜;韓松柏;;中國先進(jìn)研究堆中子散射譜儀建設(shè)現(xiàn)狀和展望[J];中國材料進(jìn)展;2009年12期

7 楊帆;任國浩;;中子探測(cè)用閃爍體的研究進(jìn)展[J];核電子學(xué)與探測(cè)技術(shù);2009年04期

8 江山;王小胡;朱啟明;陳元柏;陳昌;劉榮光;王嵐;金艷;馬驍妍;;一個(gè)二維位置靈敏X射線探測(cè)器的研制[J];核電子學(xué)與探測(cè)技術(shù);2008年02期

9 閻宏;朱永昌;高祀建;關(guān)銘;;中子探測(cè)玻璃閃爍體的研究進(jìn)展[J];中國建材科技;2008年01期

10 韋杰;;中國散裂中子源簡介[J];現(xiàn)代物理知識(shí);2007年06期

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2 任海龍;MWPC探測(cè)器讀出電子學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];湖南大學(xué);2015年

3 王艷鳳;涂硼GEM中子束監(jiān)測(cè)器的模擬研究[D];華中師范大學(xué);2011年

4 徐品;基于絲室結(jié)構(gòu)X射線探測(cè)器的研究[D];鄭州大學(xué);2010年

5 趙東旭;氣體中子探測(cè)器數(shù)據(jù)獲取與分析軟件研制[D];長沙理工大學(xué);2010年

本文編號(hào)：2857919