近年來,隨著核科學(xué)和核技術(shù)的迅速發(fā)展,中子的應(yīng)用已經(jīng)不在局限于核領(lǐng)域,而是作為一門單獨(dú)的學(xué)科廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、工業(yè)、醫(yī)學(xué)、生物學(xué)、環(huán)境科學(xué)、地球化學(xué)和宇宙物理學(xué)等方面,作為這些應(yīng)用中一項(xiàng)必不可少的工作,中子探測(cè)技術(shù)發(fā)揮著日益重要的作用。中子呈電中性,有很強(qiáng)的穿透能力,與物質(zhì)作用時(shí)不能將其直接電離,因此對(duì)它的探測(cè)相對(duì)困難,目前只能借助其與原子核作用時(shí)產(chǎn)生的次級(jí)帶電粒子來間接探測(cè),并由此發(fā)展了核反應(yīng)法、核反沖法、核裂變法和核激活法四種探測(cè)方法,研發(fā)了如BF3正比計(jì)數(shù)管、6Li玻璃、LiF/ZnS:Ag等探測(cè)器,但這些探測(cè)器由于自身性能限制已經(jīng)無法滿足人們對(duì)中子探測(cè)的需求,新型Cs2LiYCl6:Ce(CLYC)閃爍體探測(cè)器在這種情況下應(yīng)運(yùn)而生,它具有探測(cè)效率高、能量分辨率好、光產(chǎn)額高、可探測(cè)中子能量范圍廣和優(yōu)異的中子、γ甄別性能等突出優(yōu)點(diǎn),在復(fù)雜輻射環(huán)境下可以同時(shí)取代現(xiàn)有的γ和中子探測(cè)器。基于此,本文開展了基于CLYC的中子、γ復(fù)合探測(cè)研究工作,主要研究內(nèi)容及成果如下:1)介紹了中子按能量的分組、中子探測(cè)方法和常見的中子探測(cè)器,研究了CLYC閃爍體的物化性質(zhì)和對(duì)中子-γ的探測(cè)原理等。2)采用荷蘭SCIONIX公司封裝的CLYC閃爍體探測(cè)器,依據(jù)其輸出信號(hào)特征和測(cè)量要求,提出了基于CLYC的中子-γ復(fù)合探測(cè)電子學(xué)測(cè)量系統(tǒng)的總體技術(shù)方案。3)設(shè)計(jì)了硬件測(cè)量電路,主要包括阻抗匹配電路、程控增益電路、差分驅(qū)動(dòng)電路、高速ADC采集電路和FPGA數(shù)字信號(hào)處理電路等,實(shí)現(xiàn)了模擬信號(hào)→數(shù)字信號(hào)→能譜數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)化,然后通過USB將獲取的能譜數(shù)據(jù)發(fā)送到上位機(jī)軟件中進(jìn)行處理,得出測(cè)量結(jié)果。4)研究了中子-γ甄別算法,選取合適的甄別方法實(shí)現(xiàn)了中子-γ的區(qū)分。5)系統(tǒng)測(cè)試與驗(yàn)證,系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成后,對(duì)各部分電路功能進(jìn)行了驗(yàn)證,對(duì)系統(tǒng)的性能進(jìn)行了測(cè)試。本文開展的基于CLYC的中子-γ復(fù)合探測(cè)電子學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì),完成了系統(tǒng)的硬件測(cè)量電路、數(shù)字信號(hào)處理程序和相應(yīng)的中子-γ甄別算法等工作。系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成后首先對(duì)系統(tǒng)的各級(jí)電路功能進(jìn)行了測(cè)試與驗(yàn)證,經(jīng)測(cè)試,電路設(shè)計(jì)滿足系統(tǒng)要求;然后采用22Na、137Cs、60Co、40K四個(gè)γ放射源和252Cf、241Am-Be兩個(gè)中子源進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)量,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,本文設(shè)計(jì)的CLYC中子-γ輻射探測(cè)電子學(xué)系統(tǒng)性能達(dá)到放射性測(cè)量的要求(對(duì)γ射線的線性一致性較好,能量分辨率為5.17%@662ke V(137Cs)),采用脈沖幅度甄別法可以有效地實(shí)現(xiàn)中子、γ射線的甄別。
【學(xué)位單位】：成都理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2017
【中圖分類】：O571.5
【部分圖文】：

CLYC晶體實(shí)物圖

圖 2-2 CLYC 閃爍體晶體結(jié)構(gòu)示意圖部分物理化學(xué)和性能參數(shù)如表 2-4 所示表 2-4 CLYC 閃爍體部分物化性能參數(shù)Cs2LiYCl6:Ce (CLYC)640°C

2-3 CLYC 閃爍體對(duì)不同能量的 γ 射線的線性響，CLYC閃爍體的光產(chǎn)額很高，可達(dá)73,000 p當(dāng)晶體中6Li 的同位素豐度達(dá) 95%時(shí)，其對(duì) 倍，CLYC 晶體與中子相互作用時(shí)衰減時(shí) 0.66（Bessiere, et al. 2005；楊帆 等，2009實(shí)現(xiàn)中子-γ 的區(qū)分。中有兩種重要的同位素，即6Li 和35Cl。6Li 對(duì)時(shí)，發(fā)生以下反應(yīng)：+6Li → α(2.05Mev) +3T(2.73 Mev) σ0=940截面積較大，適合對(duì)熱中子的探測(cè)，反應(yīng)能由于 CLYC 晶體對(duì)中子和 γ 射線的發(fā)光效率刻度以后，實(shí)際上全能峰的位置在 3.24Me 2-4 所示（Machrafi, et al. 2014）。
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2861070