Fast neutron flux measurements with high count rates and high time resolution have important applications in equipment such as tokamaks.In this study,real-time neutron and gamma discrimination was implemented on a sel...Fast neutron flux measurements with high count rates and high time resolution have important applications in equipment such as tokamaks.In this study,real-time neutron and gamma discrimination was implemented on a self-developed 500-Msps,12-bit digitizer,and the neutron and gamma spectra were calculated directly on an FPGA.A fast neutron flux measurement system with BC-501A and EJ-309 liquid scintillator detectors was developed and a fast neutron measurement experiment was successfully performed on the HL-2 M tokamak at the Southwestern Institute of Physics,China.The experimental results demonstrated that the system obtained the neutron and gamma spectra with a time accuracy of 1 ms.At count rates of up to 1 Mcps,the figure of merit was greater than 1.05 for energies between 50 keV and 2.8 MeV.展开更多
中子探测技术广泛用于国土安全、核材料安全检测以及高能物理等领域,由于3He资源紧缺,近年来急需开发出能够同时甄别中子/伽马的新型闪烁晶体,Cs_(2)LaLiBr_(6):Ce(CLLB:Ce)晶体具有良好的中子/伽马甄别能力、优异的能量分辨率以及高的...中子探测技术广泛用于国土安全、核材料安全检测以及高能物理等领域,由于3He资源紧缺,近年来急需开发出能够同时甄别中子/伽马的新型闪烁晶体,Cs_(2)LaLiBr_(6):Ce(CLLB:Ce)晶体具有良好的中子/伽马甄别能力、优异的能量分辨率以及高的光输出,但其中子/伽马甄别性能有待进一步提高。本研究采用垂直布里奇曼法成功生长了Zr^(4+)共掺杂的CLLB:Ce晶体。通过不同表征手段研究了Zr^(4+)共掺杂CLLB:Ce晶体的结构和组分,结果表明Zr^(4+)成功掺入基质材料且对基质晶体结构不产生明显的影响,Zr^(4+)共掺杂后没有产生新的发光中心,紫外衰减时间约为27.0 ns,仍具有较快的荧光衰减。Zr^(4+)共掺杂CLLB:Ce晶体的品质因子(Figure of Merit,FOM)从1.2提高到1.5,表明其中子/伽马甄别能力得到改善。结合热稳定性和闪烁衰减时间,探讨了衰减时间对FOM的影响机制,Zr^(4+)共掺杂可以抑制浅电子陷阱和Vk中心,减少电子捕获和脱陷过程,使Ce^(3+)直接捕获的概率大大增加,从而表现出更快的衰减速率。本研究显示,Zr^(4+)共掺杂CLLB:Ce晶体在中子/伽马探测领域具有潜在的应用前景。展开更多
中子辐射俘获反应在反应堆运行、核装置设计及核天体物理研究中起重要的作用.4πBaF_(2)探测装置有着高时间分辨能力、低中子灵敏度、高探测效率等优点,适合开展中子辐射俘获反应截面数据的测量.中国原子能科学研究院核数据重点实验室...中子辐射俘获反应在反应堆运行、核装置设计及核天体物理研究中起重要的作用.4πBaF_(2)探测装置有着高时间分辨能力、低中子灵敏度、高探测效率等优点,适合开展中子辐射俘获反应截面数据的测量.中国原子能科学研究院核数据重点实验室建立了伽马全吸收装置(Gamma total absorption facility,GTAF),该装置用28块六棱BaF_(2)晶体和12块五棱BaF_(2)晶体构成了外径25 cm,内径10 cm的球壳,覆盖了95.2%的立体角.利用GTAF在中国散裂中子源Back-n束线上,测量了197Au(n,γ)的反应截面数据.测量数据通过能量筛选、PSD方法、晶体多重性筛选进行了初步本底扣除,随后结合对^(nat)C及空样品的测量数据对本底进行了分析及扣除,获得了197Au俘获反应的产额,利用SAMMY程序拟合得到了^(197)Au在1—100 e V的共振能量、中子共振宽度和伽马共振宽度参数.实验测量结果与ENDF/B-VIII.0数据库符合良好,其共振参数存在一定差异,分析原因可能与GTAF能量分辨率、Back-n的中子能谱测量精度、以及实验本底扣除方法相关,这也是下一步工作的重点.展开更多
基金supported by the National Magnetic Confinement Fusion Program of China(No.2019YFE03020002)the National Natural Science Foundation of China(Nos.12205085 and12125502)。
文摘Fast neutron flux measurements with high count rates and high time resolution have important applications in equipment such as tokamaks.In this study,real-time neutron and gamma discrimination was implemented on a self-developed 500-Msps,12-bit digitizer,and the neutron and gamma spectra were calculated directly on an FPGA.A fast neutron flux measurement system with BC-501A and EJ-309 liquid scintillator detectors was developed and a fast neutron measurement experiment was successfully performed on the HL-2 M tokamak at the Southwestern Institute of Physics,China.The experimental results demonstrated that the system obtained the neutron and gamma spectra with a time accuracy of 1 ms.At count rates of up to 1 Mcps,the figure of merit was greater than 1.05 for energies between 50 keV and 2.8 MeV.
文摘中子探测技术广泛用于国土安全、核材料安全检测以及高能物理等领域,由于3He资源紧缺,近年来急需开发出能够同时甄别中子/伽马的新型闪烁晶体,Cs_(2)LaLiBr_(6):Ce(CLLB:Ce)晶体具有良好的中子/伽马甄别能力、优异的能量分辨率以及高的光输出,但其中子/伽马甄别性能有待进一步提高。本研究采用垂直布里奇曼法成功生长了Zr^(4+)共掺杂的CLLB:Ce晶体。通过不同表征手段研究了Zr^(4+)共掺杂CLLB:Ce晶体的结构和组分,结果表明Zr^(4+)成功掺入基质材料且对基质晶体结构不产生明显的影响,Zr^(4+)共掺杂后没有产生新的发光中心,紫外衰减时间约为27.0 ns,仍具有较快的荧光衰减。Zr^(4+)共掺杂CLLB:Ce晶体的品质因子(Figure of Merit,FOM)从1.2提高到1.5,表明其中子/伽马甄别能力得到改善。结合热稳定性和闪烁衰减时间,探讨了衰减时间对FOM的影响机制,Zr^(4+)共掺杂可以抑制浅电子陷阱和Vk中心,减少电子捕获和脱陷过程,使Ce^(3+)直接捕获的概率大大增加,从而表现出更快的衰减速率。本研究显示,Zr^(4+)共掺杂CLLB:Ce晶体在中子/伽马探测领域具有潜在的应用前景。
文摘中子辐射俘获反应在反应堆运行、核装置设计及核天体物理研究中起重要的作用.4πBaF_(2)探测装置有着高时间分辨能力、低中子灵敏度、高探测效率等优点,适合开展中子辐射俘获反应截面数据的测量.中国原子能科学研究院核数据重点实验室建立了伽马全吸收装置(Gamma total absorption facility,GTAF),该装置用28块六棱BaF_(2)晶体和12块五棱BaF_(2)晶体构成了外径25 cm,内径10 cm的球壳,覆盖了95.2%的立体角.利用GTAF在中国散裂中子源Back-n束线上,测量了197Au(n,γ)的反应截面数据.测量数据通过能量筛选、PSD方法、晶体多重性筛选进行了初步本底扣除,随后结合对^(nat)C及空样品的测量数据对本底进行了分析及扣除,获得了197Au俘获反应的产额,利用SAMMY程序拟合得到了^(197)Au在1—100 e V的共振能量、中子共振宽度和伽马共振宽度参数.实验测量结果与ENDF/B-VIII.0数据库符合良好,其共振参数存在一定差异,分析原因可能与GTAF能量分辨率、Back-n的中子能谱测量精度、以及实验本底扣除方法相关,这也是下一步工作的重点.
