發(fā)布時(shí)間：2020-04-08 13:00

【摘要】：本工作完成了基于三層氣體電子倍增器(Triple GEM)的新型高效快中子探測(cè)器原型機(jī)的研制和測(cè)試,具體包括調(diào)研文獻(xiàn)、提出概念、編寫(xiě)模擬程序、機(jī)械設(shè)計(jì)與組裝以及樣機(jī)測(cè)試。結(jié)果證實(shí)了原型機(jī)設(shè)計(jì)的合理性和實(shí)用性,達(dá)到了預(yù)期目的。該工作的具體內(nèi)容及結(jié)果可歸納為以下四個(gè)方面： 第一：本工作在國(guó)內(nèi)首次使用了多層高密度聚乙烯(Multi layers High Density Polyethylene)作為高效快中子轉(zhuǎn)化新結(jié)構(gòu)。通過(guò)軟件ANSYS、Garfield++和Geant4對(duì)它的合理性和性能進(jìn)行了詳細(xì)地建模和理論計(jì)算。對(duì)D T中子源(14MeV)的模擬結(jié)果表明,當(dāng)單層HDPE厚度是2400μ.m,氣隙厚度為500μm時(shí),中子轉(zhuǎn)化效率最大為0.38%;把單層轉(zhuǎn)化厚度2400μm和氣體間隔500μm的組合作為一個(gè)轉(zhuǎn)化單元,當(dāng)轉(zhuǎn)化單元數(shù)量達(dá)到400時(shí),探測(cè)效率約為2.3%,比目前公布可查的數(shù)據(jù)高一個(gè)數(shù)量級(jí)；同時(shí)對(duì)入射中子與GEM的垂直距離探索性地進(jìn)行了重建,結(jié)果表明,入射中子的位置重建精度好于2.6%。 第二：完成了單層氣體倍增器(Single GEM)和Triple GEM探測(cè)器的機(jī)械設(shè)計(jì)、加工組裝以及基本性能測(cè)試@5SFe源5.9keV X射線(xiàn)源。所研制探測(cè)器的工作氣體是體積比為80：20的Ar和CO2的混合氣體；信號(hào)讀出PCB板采用單面微條結(jié)構(gòu),每個(gè)條寬度為110μm,條與條的間隔為80μm,總共496條,靈敏區(qū)面積為10x10mm2。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,Single GEM探測(cè)器在無(wú)任何準(zhǔn)直的情況下能量分辨率為17.6%,有效增益可達(dá)5.0E2; Triple GEM探測(cè)器利用無(wú)源電阻串提供偏壓,當(dāng)探測(cè)器的偏壓為2373V時(shí),能量分辨率在2mm準(zhǔn)直孔存在的情況下為19.2%,有效增益可達(dá)5.0E4;探測(cè)器的探測(cè)效率達(dá)到98%,時(shí)間分辨率為22.6ns。 第三：使用Geant4程序?qū)熘凶釉贕EM探測(cè)器內(nèi)部輸運(yùn)的物理過(guò)程進(jìn)行了詳細(xì)模擬。模擬中所用中子源包括DT、DD (2.45MeV)和Am Be中子。結(jié)果表明,在快中子在探測(cè)器內(nèi)產(chǎn)生的次級(jí)粒子中,來(lái)源于富含氫的轉(zhuǎn)化層或Kapton (GEM材料)的反沖質(zhì)子和中子活化Ar原子產(chǎn)生的活化光子對(duì)沉積能量的貢獻(xiàn)最大,它們的貢獻(xiàn)量約占總額的90%。 第四：完成了多層HDPE轉(zhuǎn)化結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和加工,在Triple GEM探測(cè)器的基礎(chǔ)上建成了高效快中子探測(cè)器。Am Be源的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,當(dāng)轉(zhuǎn)化層的層數(shù)為38時(shí),探測(cè)器對(duì)快中子的響應(yīng)率是傳統(tǒng)的單層轉(zhuǎn)化技術(shù)的4倍多。
【學(xué)位授予單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類(lèi)號(hào)】：O571.53

【共引文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 任國(guó)浩;;Cherenkov輻射材料的研究歷史和現(xiàn)狀[J];材料導(dǎo)報(bào);2005年02期

2 徐杰諶;樂(lè)永康;俞熹;;水基切倫科夫μ子探測(cè)器的研究[J];大學(xué)物理;2011年06期

3 張昆峰;饒大偉;;高速高精度數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)的研究與應(yīng)用[J];電子測(cè)量技術(shù);2011年09期

4 陶寧;初元萍;趙京偉;;BESIII數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)中VME機(jī)箱讀出模型的設(shè)計(jì)及分析[J];電子測(cè)量與儀器學(xué)報(bào);2004年04期

5 高富強(qiáng);高福兵;;NiosⅡ在同位素測(cè)厚儀數(shù)據(jù)采集中的應(yīng)用[J];電子器件;2007年05期

6 楊全玖;張大偉;呂宗芳;趙書(shū)俊;呂運(yùn)朋;;對(duì)靜電加速器輻射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)γ能譜探測(cè)分析[J];國(guó)外電子測(cè)量技術(shù);2006年06期

7 王相杰;楊全玖;;一種高速模數(shù)轉(zhuǎn)換電路在核電子學(xué)中的應(yīng)用[J];國(guó)外電子測(cè)量技術(shù);2010年02期

8 韓勵(lì)想;李占奎;魯皖;胡鈞;楊彥云;王柱生;;雙面二維硅微條探測(cè)器的沾污失效分析及修復(fù)[J];光學(xué)精密工程;2010年12期

9 鄭波;肖浩;張振華;李小華;;J/Ψ→γγ測(cè)量的蒙特卡羅研究[J];廣西物理;2014年01期

10 莊胥愛(ài),歐陽(yáng)群,鄭樹(shù)臣,楊藝,謝一岡,程紹臣,韓紅光;高氣壓監(jiān)控漂移管幅度性能的實(shí)驗(yàn)研究[J];核電子學(xué)與探測(cè)技術(shù);2004年06期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 陳錫輝;謝小希;高翠山;閔建;聶振東;張銀鴻;何奇文;謝一岡;;基于Labview的BESⅢ Slow Control高壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[A];第十三屆全國(guó)核電子學(xué)與核探測(cè)技術(shù)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集（上冊(cè)）[C];2006年

2 賈懷茂;王義;李元景;來(lái)永芳;岳騫;李金;;新型氣體探測(cè)器MRPC測(cè)試方法研究[A];第十三屆全國(guó)核電子學(xué)與核探測(cè)技術(shù)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集（上冊(cè)）[C];2006年

3 陳元柏;江山;王小胡;朱啟明;;一個(gè)二維位置靈敏X射線(xiàn)探測(cè)器的研制[A];全國(guó)第六屆核儀器及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2007年

4 朱玲贊;馬桂珍;;輻射監(jiān)測(cè)中誤報(bào)率和漏報(bào)率的討論[A];全國(guó)第六屆核儀器及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2007年

5 張斌;趙書(shū)俊;郭茂田;何金田;;工業(yè)用煤成份定量分析系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理[A];第十四屆全國(guó)核電子學(xué)與核探測(cè)技術(shù)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集（1）[C];2008年

6 張虎;羅降;張全虎;何彬;;核探測(cè)器的發(fā)展和現(xiàn)狀[A];第十四屆全國(guó)核電子學(xué)與核探測(cè)技術(shù)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集（1）[C];2008年

7 楊卓;鄧景珊;肖華林;;液體閃爍體LAB光學(xué)性質(zhì)測(cè)試與分析[A];第七屆全國(guó)核儀器及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議暨全國(guó)第五屆核反應(yīng)堆用核儀器學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2009年

8 韓勵(lì)想;李占奎;鞏偉;魏計(jì)房;李海霞;王柱生;譚繼廉;鮑志勤;王秀華;祖凱玲;戎欣娟;李春艷;張宏斌;盧子偉;;硅微條探測(cè)器的封裝工藝及設(shè)備[A];第十五屆全國(guó)核電子學(xué)與核探測(cè)技術(shù)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2010年

9 羅劍輝;馬戈;周海生;黑東煒;;X射線(xiàn)次級(jí)粒子對(duì)硅器件能量沉積的影響[A];中國(guó)核科學(xué)技術(shù)進(jìn)展報(bào)告（第二卷）——中國(guó)核學(xué)會(huì)2011年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集第5冊(cè)（輻射防護(hù)分卷、核化工分卷）[C];2011年

10 李磊;宋玉收;席印印;顏強(qiáng);劉輝蘭;李桃生;;基于Windows API的CAMAC系統(tǒng)仿真[A];中國(guó)核科學(xué)技術(shù)進(jìn)展報(bào)告（第二卷）——中國(guó)核學(xué)會(huì)2011年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集第7冊(cè)（核電子學(xué)與核探測(cè)技術(shù)分卷、脈沖功率技術(shù)及其應(yīng)用分卷、核聚變與等離子體物理分卷）[C];2011年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 楊賀潤(rùn);Micromegas探測(cè)器的性能研究[D];蘭州大學(xué);2010年

2 郝新軍;LHAASO水切倫科夫探測(cè)器原型陣列讀出電子學(xué)研究[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2011年

3 曹U，

本文編號(hào)：2619371