【摘要】：提出了一種轉(zhuǎn)換器、微通道板(Microchannel Plate-MCP)電子增強(qiáng)器和CCD(Charge-Coupled Device)相機(jī)組成的快中子照相(Fast Neutron Radiography-FNR)像探測(cè)器新方案。采用MCNPX程序,模擬研究了14.5MeV入射在8種含氫材料上所產(chǎn)生的出射質(zhì)子積分產(chǎn)額隨材料厚度的變換關(guān)系,選擇了聚乙烯作為快中子像探測(cè)器中子-質(zhì)子轉(zhuǎn)換器材料。采用MCNPX和Geant4程序,分別模擬了14.5MeV和2.5MeV快中子在不同厚度PE轉(zhuǎn)換器上產(chǎn)生的出射質(zhì)子的積分產(chǎn)額、平均能譜、角分布及不同角度方向的能譜。通過(guò)數(shù)據(jù)的綜合分析,最終確定：對(duì)14.5MeV快中子,PE轉(zhuǎn)換器的厚度應(yīng)該選擇為2.5mm,此時(shí)的中子-質(zhì)子轉(zhuǎn)換效率約在0.37-0.39%區(qū)間；對(duì)2.5MeV快中子,PE轉(zhuǎn)換器的厚度應(yīng)該選擇在85um-100um區(qū)間,此時(shí)的轉(zhuǎn)換效率約在0.04-0.05%區(qū)間。采用Geant4軟件模擬了質(zhì)子及電子在MCP玻璃材料產(chǎn)生的二次電子的特性,結(jié)果顯示：1)入射角越小,二次電子產(chǎn)額越大。質(zhì)子轟擊玻璃材料的電子產(chǎn)額在質(zhì)子能量約0.12MeV時(shí)達(dá)到最大值(以入射角60為例,約為720個(gè))；2)電子轟擊玻璃材料的電子產(chǎn)額在能量約500eV時(shí)達(dá)到最大值(以入射角6°為例,約為1.7個(gè))采用Geant4軟件分別模擬了14.5MeV和2.5MeV快中子入射在PE轉(zhuǎn)換器的質(zhì)子輸運(yùn)和在單片MCP中的電子倍增過(guò)程,給出了MCP輸出電子束斑圖像。結(jié)果顯示,所設(shè)計(jì)的PE+MCP系統(tǒng)能夠?qū)⑷肷涞目熘凶愚D(zhuǎn)換成電子束斑信息,單孔電子束斑直徑略大于MCP孔徑,即電子束斑的空間分辨接近于MCP孔徑量級(jí)。14.5MeV和2.5MeV快中子在PE+單片MCP系統(tǒng)中的中子-電子轉(zhuǎn)換效率約為10%。采用 Geant4軟件分別模擬了14.5MeV和2.5MeV快中子入射在PE轉(zhuǎn)換器的質(zhì)子輸運(yùn)和雙片“V”型MCP中的電子倍增過(guò)程,給出了MCP輸出電子束斑圖像。結(jié)果顯示,所設(shè)計(jì)的PE+MCP系統(tǒng)能夠?qū)⑷肷涞目熘凶愚D(zhuǎn)換成電子束斑信息,單孔電子束斑直徑略大于MCP孔徑,即電子束斑的空間分辨接近于MCP孔徑量級(jí)。14.5MeV和2.5MeV快中子在PE+雙片“V”型MCP系統(tǒng)中的中子-電子轉(zhuǎn)換效率分別約為3500%和1200%。雙片“V”型MCP在信號(hào)增強(qiáng)方面優(yōu)勢(shì)明顯。采用Geant4軟件模擬了14.5MeV快中子與MCP壁材料相互作用產(chǎn)生的α粒子和質(zhì)子導(dǎo)致的電子倍增過(guò)程。結(jié)果顯示,此過(guò)程所產(chǎn)生的加強(qiáng)效應(yīng)約為10%。采用Geant4軟件分別模擬了快中子與PE作用產(chǎn)生的γ射線對(duì)微通道板像探測(cè)器成像特性的影響,結(jié)果顯示,γ射線在MCP內(nèi)形成的倍增電子數(shù)約占PE+MCP系統(tǒng)質(zhì)子-電子過(guò)程的0.34%,即MCP對(duì)能量較高的γ射線不敏感。
【學(xué)位授予單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TL816.3

【參考文獻(xiàn)】

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1 賈昌春,陳向軍,田善喜,歐陽(yáng)攻,黃建福,徐克尊;基于微通道板的二維位置靈敏探測(cè)器的研制[J];核技術(shù);1999年03期

2 林猷慎;象增強(qiáng)器用微道板的制作工藝[J];紅外技術(shù);1979年02期

本文編號(hào)：2763257