隨著國際上新一代中子源的發(fā)展,傳統(tǒng)的中子探測器已經(jīng)不能滿足高通量的應用需求,同時面臨當前3He氣體資源嚴重短缺的國際形勢,研究替代3He的新型中子探測器已成為粒子探測領域的研究熱點。基于GEM（Gaseous Electron Multiplier）的涂硼中子探測器,通過添加硼中子轉化層,實現(xiàn)對熱中子的測量。它繼承了GEM探測器計數(shù)率高、時間空間分辨率較好、結構簡單、造價較低等特點,是未來替代3He中子探測器的一個發(fā)展方向。利用Geant4程序包對探測器物理過程進行蒙特卡洛（Monte Carlo）模擬,研究了熱中子轉換效率與硼中子轉化層厚度、層數(shù)的關系。根據(jù)中子探測的特殊性,中科院高能物理研究所專門研發(fā)了一種基于陶瓷材料的nTHGEM（Neutron THick GEM）,利用X光機和252Cf中子源對其進行了詳細的實驗研究。配合二維讀出電子學系統(tǒng),組建了nTHGEM熱中子探測器樣機,利用中國綿陽研究堆（CMRR）中子束流環(huán)境,對探測器系統(tǒng)做整體測試,包括中子束斑成像,熱中子、冷中子的飛行時間譜等。同時,對信號讀出板、高壓電源等探測器系統(tǒng)的關鍵部件,針對使用環(huán)境做了相應的改進。傳統(tǒng)G... 

【文章來源】：蘭州大學甘肅省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：75 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
中文摘要
Abstract
第一章 引言
第二章 中子的產(chǎn)生與探測
    2.1 中子源的發(fā)展與應用
        2.1.1 放射性核素中子源
        2.1.2 裂變反應堆中子源
        2.1.3 加速器中子源
        2.1.4 中國散裂中子源
    2.2 中子探測技術
        2.2.1 ~3He氣體短缺
        2.2.2 替代~3He中子探測器
    2.3 涂硼GEM中子探測器研究現(xiàn)狀
    2.4 本章小結
第三章 基于nTHGEM的涂硼中子探測器
    3.1 中子探測專用nTHGEM膜
    3.2 探測器的結構與原理
    3.3 硼中子轉化層的模擬研究
        3.3.1 蒙特卡洛模擬介紹
        3.3.2 中子轉換層模擬
    3.4 信號讀出板的設計與優(yōu)化
        3.4.1 信號讀出板整體設計
        3.4.2 材料選擇優(yōu)化
    3.5 高壓電源的小型化設計
        3.5.1 高壓模塊介紹
        3.5.2 高壓電源設計
    3.6 本章小結
第四章 nTHGEM的性能研究
    4.1 X光機測試
        4.1.1 測試平臺
        4.1.2 電子學刻度與增益計算
        4.1.3 實驗測試結果
        4.1.4 實驗小結
    4.2 ~(252)Cf中子源測試
        4.2.1 ~(252)Cf中子源介紹
        4.2.2 涂硼GEM中子探測器介紹
        4.2.3 實驗測試結果
        4.2.4 實驗小結
    4.3 本章小結
第五章 中國工程物理研究院反應堆束流實驗
    5.1 反應堆中子實驗裝置介紹
        5.1.1 飛行時間極化中子反射譜儀實驗束站
        5.1.2 涂硼GEM二維位置靈敏中子束流監(jiān)測器
    5.2 冷熱中子TOF能譜實驗
        5.2.1 熱中子計數(shù)率坪曲線
        5.2.2 熱中子狹縫成像
        5.2.3 熱中子飛行時間測量
        5.2.4 冷中子狹縫成像
        5.2.5 冷中子飛行時間測量
        5.2.6 冷、熱中子波長分布對比
        5.2.7 探測效率修正
    5.3 探測器老化試驗
    5.4 本章小結
第六章 GEM探測器的密閉化研究
    6.1 密閉式探測器研究意義
    6.2 探測器密閉腔體設計
        6.2.1 探測器腔體設計
        6.2.2 密封圈選擇
        6.2.3 探測器腔體表面處理
        6.2.4 探測器腔體整體性能
    6.3 探測器內(nèi)部元件選擇
        6.3.1 元件材料選擇
        6.3.2 材料烘烤處理
    6.4 探測器密封性能測試
        6.4.1 探測器充氣平臺
        6.4.2 探測器泄露率測試
    6.5 探測器宇宙射線測試
        6.5.1 實驗環(huán)境
        6.5.2 讀出電子學系統(tǒng)
        6.5.3 初步測試結果
    6.6 本章小結
第七章 總結與展望
參考文獻
發(fā)表文章情況
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
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[3]我國脈沖中子測井技術發(fā)展綜述[J]. 張鋒.  原子能科學技術. 2009(S1)
[4]中國散裂中子源簡介[J]. 韋杰.  現(xiàn)代物理知識. 2007(06)
[5]中子散射技術及其應用[J]. 葉春堂,劉蘊韜.  物理. 2006(11)
[6]快中子治癌現(xiàn)狀與展望[J]. 陳常茂,孫漢誠.  同位素. 1996(01)
[7]Fe-Si-Al合金的中子衍射研究[J]. 錢祥榮.  物理學報. 1981(07)
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本文編號：3355017