新型亚纳秒有机闪烁纤维中子探测器
中微子研究，向着未来奔跑
里写道 ：我们身边的中微子其实非常多， 球物理的交叉前沿学科。
微子的振荡。
例如一个典型的核反应堆每秒钟产生 6
对于经常被问及中微子研究有什么
中微子共有 3 种类型，它的脾性非
万亿亿个中微子，每秒钟有 3 亿亿个太 用，王贻芳对《中国报道》记者说 ：“我 常奇怪，“一种中微子在飞行中能自发
阳中微子穿过每个人的身体，宇宙大爆 相信对我们而言，周围的世界令人着迷， 变成其他种类的中微子。”这也就是专
┣ 封 面 故 事 ┫
大亚湾中微子实验大厅
中微子研究，向着未来奔跑
100 多年前，原子核的衰变被发现时，无人知晓这将意味着什么，但今天核能的利用已经 深刻地改变了世界。而中微子在未来或许也一样。
文 |《中国报道》记者 何晶 见习记者 陈珂 采访 | 解读中国工作室
《中国报道》记者也在江门中微子 但在江门，我们的靶质量是 20000 吨， 15 米。 现在我们必须在这个实验中将
实验站见到了当天凌晨才抵达的王贻芳 比大亚湾的大 1000 倍。”
之再提高约 1 倍——达到 25 米，这也
教授，他现在几乎每个月都会来察看工
但的确，“这个项目在很多方面都 是一个巨大的挑战，几乎要达到理论极
设法“看见”了第一个中微子。他们第一 但取得了举世瞩目的成绩。
我们自己培养的学生也成才了，也很优
时间从美国给远在欧洲核子中心的泡利
上世纪 60 年代，意大利物理学家 秀”。
发了封电报。泡利中断了正在进行的会 布鲁诺·庞蒂科夫提出了中微子振荡的
据 王 贻 芳 回 忆，2003 年， 国 际 上
议，当众宣读了这封电报，然后跟朋友 概念。他认为某一种特定中微子可以转 开始热烈讨论利用反应堆中微子来测量
中子通量测量的质子反冲望远镜
经过脉冲形状甄别 ， 由单道分析器选出质子等 的信号 ， 再与二个 Ａ Ｅ探测器输出信号构成三 重符合 ， 这样做 的好处是 ＾射线本底 引起 的偶 ｙ
管， 这是为 了提高反应质子谱仪 的能量分辨率 ，
而用 于中子通量测量 ， 我们 选择 的是 Ａ Ｅ半 导
常用方法之一 ， 比较适用于中子产额 １ １ｍ 它 × ０
左 右 的情 况 。 随着 中子 产额 的增 加 ， 于 双叉 对 管 靶室 ， 常是采 用 加 长 ｄ粒 子 监 测 管 道 长度 通 和增 加 光 阑道 数 的 办法 来 抑 制 散 射 仅粒 子 的
ＣＩ ｓ 晶体前加一个用 １ｍ ｍ厚 的钽皮做 成的光 阑 ， Ｅ探测器外 的铝帽衬有 同样厚度 的钽皮。 △ 直径 ２ ｍ， ｇｅ 的辐射体用小条 的透 ０ｍ ６ ｍ ．ｍ ０
明胶 纸 固定 在 孔 径 ３ ０ｍｍ 的钽 环 上 。辐 射 体 到Ａ Ｅ探 测 器 １ ｍ， 个 △ ５ｍ 二 Ｅ探 测器 间 距 离
２ 反冲质子脉 冲幅度分布
入射 中子 与辐射 体 中的 Ｈ核发生弹性碰 撞时 ， 中子被散射并损失能量 ，。 向的一小锥 ０方 角 内的反 冲质子的能量与 １ ｅ ４Ｍ Ｖ入射中子 的 能量相 当， 它穿过 由二个 Ａ Ｅ探测器和 ＣＩ ｓ晶体
只有本底 的千分之几 ， 而本底中绝大部分是 由 射线贡献 的。与常用的望远镜三重符合不 同 的是利用了带 电粒 子与 射线 的脉冲形状甄
陈 静， 郑 普 ， 渊 陈
（ 中国工程物理 研究 院核物理与化学研究所 ， 四川绵 阳 ６ １０ ） ２ ９０
摘要 ： 制了用 于测 量 Ｄ—Ｔ中子 通量的质子反冲闪烁望远镜 ， 研 望远镜 由二个对带 电粒 子响应 的半 导体探测器 （ Ｅ 和一个 Ｃ ＩＴ ） △） ｓ（ １ 闪烁探测器 （ 组 成。利用 脉 冲形状 甄别技术抑 制 Ｃ Ｉ Ｅ） ｓ 闪烁探 测器 的
【中子散射】SANS谱仪及原理
SANS数据处理过程
探测器修正：本底修正后的 数据除以探测器效率修正文 件，即可对探测器各像素单 元完成相对探测效率修正
绝对散射强度校准：常用的 方法有两种，一是标准样品 法，二是直穿束法，
I(q)-q 曲线
数据解析，长征才刚刚开始
SANS曲线上提供的信息
SAS的典型探测尺度
谱仪组成-导管
谱仪组成-探测器
中子是电中性的，不能直接探测。中子与3He反应生成质子 (573KeV)和氚核(191KeV)。质子和氚核向相反的方向发射 ，并使工作气体电离。通过探测质子和氚核电离的重心就可 以得到入射中子的位置。
n+3He→p+3H+764keV
（ISIS Solution 2014 ）
中子小角散射谱仪及原理 Small Angle Neutron Scattering
内容提要
1 CMRR中子科学平台简介 2 中子小角散射原理及谱仪 3 CMRR小角散射谱仪概况
内容提要
1 CMRR中子科学平台简介 2 中子小角散射原理及谱仪 3 CMRR小角散射谱仪概况
绵阳研究堆
China Mianyang Research Reactor
SANS-Sunani谱仪介绍文章
SANS-Sunani谱仪最新参数指标
Neutron flux at the sample position as a function of wavelength
Since 2017
L. Chen et al., 2018_JINST_13_P08025
SANS-Sunani谱仪最新参数指标
Dong Liu*. Polymer 120 (2017) 155-163
自给能中子探测器在反应堆中子测量中的应用研究
0引言,。
,,,、、,,,,,。
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,(Self-Powered Neutron Detector,SPND)。
SPND 、、、、、、,,,,。
SPND SPND 。
1自给能中子探测器1.1基本结构SPND 。
1SPND ,、。
,,SPND ,。
,。
,。
SPND 1mm ,,,。
图1SPND 探头结构示意图作者简介:杨戴博（1984—），男，高级工程师，主要从事反应堆核仪表系统研发设计。
自给能中子探测器在反应堆中子测量中的应用研究杨戴博李昆韦文彬李丹夏源(中国核动力研究设计院核反应堆系统设计技术国家级重点实验室,四川成都610041)【摘要】目前,三代核电普遍使用固定式自给能中子探测器(SPND )来实现堆芯中子注量率水平及其分布的测量,这对于保持反应堆功率密度的最佳分布,保证核反应堆的安全稳定运行具有重要意义。
文章论述了SPND 的基本结构、工作原理、探测器分类和探头材料选取,重点分析了铑SPND 的响应机理和延迟修正方法,并对不同延迟修正方法的效果进行了对比。
文章的研究对于SPND 的理论机理分析和实际工程应用都具有一定的意义。
【关键词】自给能中子探测器;堆芯中子注量率;响应机理;延迟修正中图分类号:TL362文献标识码:ADOI:10.19694/ki.issn2095-2457.2021.07.47【Abstract 】At present,the fixed self powered neutron detector is widely used in the third generation nuclear power plant to measurethe neutron flux level and distribution in the core,which is of great significance to maintain the optimal distribution of the reactor powerdensity and ensure the safe and stable operation of the reactor.In this paper,the basic structure,working principle,detectorclassification and probe material selection of SPND are discussed.The response mechanism and delay correction method of rhodium SPND are mainly analyzed,and the effects of different delay correction methods are compared.The research in this paper is meaningfulfor the theoretical mechanism analysis and practical engineering application of SPND.【Key words 】SPND;In-core neutron flux;Response mechanism;Delay correction1.2工作原理SPND,,。
中子飞行时间方法及其应用
中子飞行时间方法及其应用中子飞行时间（neutronflighttime,NFT）是指在一定能量水平下中子从源发射出来到被检测器探测到的时间间隔。
是一种在核物理学和核化学的研究中常见的技术。
它的技术精度高，它的应用范围广泛，特别是在研究微观物理和微观反应现象，研究新材料，核燃料物理，探测材料以及地质勘探中，中子飞行时间被大量应用。
本文将通过介绍中子飞行时间的基本原理，分析中子飞行时间的技术原理，以及分析中子飞行时间的应用，来详细介绍中子飞行时间方法及其应用。
首先，我们来简要介绍一下中子飞行时间的基本原理。
中子飞行时间仪器主要由中子源、光学路径及探测器组成。
中子源向探测器发射及其他发射工具，可以产生一激发中子束，激发中子束经过光学路径到达探测器，然后被探测器检测，捕捉到被激发中子粒子，探测器完成检测后即可检测到激发中子粒子的时间间隔。
由此可以获得中子的飞行时间。
其次，我们来分析一下中子飞行时间的技术原理。
中子飞行时间技术大致可分为中子源安装、光学路径设计、中子检测技术三个步骤。
在中子源安装步骤中，需要安装准确，特别是中子源的安装位置，必须保持和探测器之间的距离恒定；在光学路径设计步骤中，要注意测量系统的稳定性，避免外界的影响，保证测量的准确性；在中子检测技术步骤中，需要采用适当的探测器和调节器，保证探测效率的最大化。
最后，我们来详细分析中子飞行时间的应用。
中子飞行时间技术可应用于多个领域，它可以用来研究微观物理和微观反应现象，比如反应堆中的热耦合研究以及其他核反应现象，也可以用来研究新材料，帮助分析新材料的各种性质；此外，中子飞行时间技术也可以应用于核燃料物理，探测材料以及地质勘探，比如对金属、多孔介质以及复杂系统中的孔隙进行定位和分析等。
综上所述，中子飞行时间是一种在核物理学和核化学的研究中常见的技术，它的应用范围非常广泛，在研究微观物理和微观反应现象，研究新材料，核燃料物理，探测材料以及地质勘探等领域都有应用，是一种非常重要的技术。
《核物理》中子探测岩石的中子特性参数
《核物理》中子探测岩石的中子特性参数中子是构成原子核的一种基本粒子，具有很强的穿透能力和不带电荷的特性。
在核物理领域，中子被广泛用于研究岩石的中子特性参数。
本文将详细介绍中子探测岩石的中子特性参数，并阐述其在地质勘探和地震研究中的应用。
首先，中子在岩石中的相互作用可以通过散射和吸收两种方式进行。
中子在岩石中的散射主要包括弹性散射、非弹性散射和多次散射。
弹性散射是指中子与原子核碰撞后改变方向而能量守恒的方式。
非弹性散射是指中子与原子核碰撞后能量转化为其他形式，比如激发、离解、俄歇效应等。
多次散射是指中子与多个原子核碰撞多次后的散射效应。
中子在岩石中的吸收主要是指中子与原子核碰撞后能量被全部或部分吸收的过程。
其次，中子在岩石中的散射与吸收过程与中子的能量息息相关。
通常，中子的能量范围可以分为热中子、热中子和高能中子三个区域。
热中子是指能量较低（几十电子伏特至几百电子伏特）的中子，其与原子核的碰撞引起的散射和吸收效应较大。
热中子主要与岩石中的氢、氧、硼等轻元素相互作用，对于测量地下水分布和土壤湿度具有很好的效果。
热中子还可以通过与铀、钍等放射性元素发生冲突，用于核燃料的检测。
热中子的探测通常采用中子散射谱仪或中子计数器。
高能中子是指能量较高（几兆电子伏特至几百兆电子伏特）的中子，其散射效应较小，主要表现为中子的穿透能力。
高能中子可以穿透岩石较深的层次，探测原子核密度分布、岩石中的金属矿物分布和地下空洞等信息。
高能中子的探测通常采用伽马-射线和中子探测器。
此外，中子探测岩石的中子特性参数还包括中子的衰减长度、中子的扩散系数和中子的衰减截面。
中子的衰减长度是指中子在岩石中衰减到原始强度的距离。
中子的扩散系数是指中子在岩石中的扩散能力，可以反映岩石的孔隙结构、渗透性和存水能力。
中子的衰减截面是指中子与岩石物质相互作用的效率，可以用于推测岩石中的元素含量和组成。
总之，中子在岩石中的散射和吸收过程以及中子的能量分布对于探测岩石的物理性质和地质结构具有重要意义。
CLYC闪烁体浅议
晶体结构 衰减常数（CVL,Ce3+，STE）
立方体 1ns，50ns，1000ns
光子产额 (ph/MeV)
20000
比热容 (J/（g程 CLYC 晶体制作流程根据熔点的不同进行结合而制作，需要特 别注意保证晶体不被分解，晶体内部不产生气泡等，对技术水平要求 很高，当前只有 RMD 公司能够进行研制。RMD 公司采用垂直布里 奇曼法制作 CLYC，在石英坩埚中对 CsCI，LiCI 等原料按照一定的 比例放入，根据电加热到一定的温度供晶体进行生长。整个生长周期 在一个月左右，对整个生长系统的要求较高，导致 CLYC 的成本昂贵 。 1.3 反应原理 CLYC 的发光方式主要存在 3 种反应：CVL（核心价态发光）、 Ce3+、STE（Ce3+ 自激子相互作用发射）。（1）CVL（核心价态发光）： 在 γ 射线入射到 CLYC 晶体时，高能光子将电子从基态激发到导带 时，将 会产生 空 穴，但 是 新 增 的 空 穴将 很快被 来自价 带 的电子所 结 合，在结合时将辐射发出光子，衰减时间通常在 1ns，这个过程称为 core-to-valence luminescence（CVL）过程。同时对于不同能量的 γ 射线发生反应时，CLYC 表现出优异的能量响应线性一致性。（2） Ce3+：铈在闪烁体中起着活化剂的作用。γ 激发时，随着铈含量的增
2. 射线探测 2.1 γ 射线探测 近几年主要从尺寸，制作工艺，PMT 等方面对 γ 射线探测进行 改进，如表 2 ：CLYC 晶体尺寸和能量分辨率关系：在 2003 年 RMD 公司使用晶体尺寸参数为 1cm 直径，1cm 厚度，可以测得在 662Kev 时能量分辨率为 7%，能量分辨率低的原因为晶体的纯净度不高，主 要原因为制作晶体的原料的质量不高和 CLYC 晶体在制作中存在不 足。接着在 2007 年 RMD 公司提高了晶体的尺寸，使用晶体尺寸参数 为 1in 直径，1cm 厚度，662Kev 时能量分辨率为 5.1%，这个结果显 示能量分辨率和晶体的尺寸有很大的关系可以考虑从晶体尺寸上进 行研究。同时在 2007 年采用 1cm 直径和 1cm 厚度的晶体，采用超级 双碱光电倍增管，能量分辨率达到了 4%。同年在将直径增加到了 2in 后，能量分辨率达到了 9%，大大降低了能量分辨率，原因是晶体存在 较多的缝隙，对伽马射线的入射反应产生了较大的影响，大大降低了 能量分辨率。在 2011 年和 2012 年使用超级双碱光电倍增管，分别使 用 1in 和 2in 直径的晶体测得能量分辨率为 3.6% 和 4.1%。 因此可以得到 CLCY 晶体尺寸在 1in 时可以得到较好的能量分 辨率，约为 4.5% 左右，同时是否采用超级双碱光电倍增管，晶体的制 作流程，晶体的纯净度等也有很大的关系。
GEM探测器介绍
GEM探测器介绍本工作主要使用GEM 探测器作为探测中子的平台。
本章首先介绍GEM 探测器的发展，接着介绍GEM探测器工作原理，最后介绍GEM 探测器的基本性能参量。
1.1GEM探测器的发展与应用气体电子倍增器GEM(Gas Electron Multiplier)是欧洲高能物理中气体探测器研发室在20世纪90年代后期开发出的一种新型的气体探测器。
其基本部件是在两面敷铜且在其上蚀刻出大量微孔的聚酰亚胺(kapton)膜，并在两侧铜面上加高电压。
电子在孔内雪崩，对原初电离进行放大。
典型的GEM是由漂移电极．一片或多片GEM复台物薄膜网格和PCB(Printed Circuit Board-印刷电路板)读出电极组成，密闭在气室中的探测器。
随着近代探测技术的发展，对探测器提出了更高的要求：计数率更高，更高的位置分辨率、时间分辨率、抗辐射性、抗磁场和双径迹分辨等。
传统以丝型为主的气体探测器已经不能适应其探测要求，暴露出很多不足，比如正离子渡越时间信号为慢上升时间且延迟时间长等缺点。
GEM探测器的性能优越性主要表现在耐辐照能力强，有效增益可达106-107，位置分辨好于63μm，能量分辨率为 17%@55Fe，，计数率达 107mm-2s-1，灵敏区在 5 cm2-5 m2 区域可调，输出信号是由纯电子产生的，没有正离子带来的拖尾。
1.2GEM探测器的工作原理如图3.1所示为含有单级GEM膜[6]的示意图。
它的电子放大是用图3.1中的具有微孔的制造柔性印刷电路板所用的双面覆铜聚酰亚胺薄膜来完成的。
典型的GEM膜是在厚50微米的聚酰亚胺(kapton)膜的上、下表面各敷厚5微米的铜层，并在其上蚀刻直径为70微米，布局呈三角形，各孔中心距为140微米微孔的一种复合膜。
微孔内部形状为双圆锥形。
当用更厚的膜时，孔的直接和间距都要相应的加大。
图3.1 ：GEM膜孔规格如图3.2所示为以单级GEM膜为电子放大器的探测器的设计安排。
适于强源测量的便携式反康普顿γ探测系统设计
2 系统设计
需要尽可能减薄主探测器和反符合探测器的封装材
便携式反康普顿 γ 探测系统设计主要包括探测
器的选取、结构设计及屏蔽体设计 3 个部分。
料,且应使用低 原 子 序 数 元 素 组 成 的 材 料。 本 文 采
用金属铍作为主探测器的外壳和反符合探测器的内
2.
1 探测器的选取
选取 主 探 测 器 需 要 兼 顾 分 辨 率、效 率 及 实 验 保
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的区间为高能区。
顿 γ 谱仪普遍采用 高 纯 锗 探 测 器 作 为 主 探 测 器、环
测器上发生能量 沉 积,逃 逸 的 散 射 γ 射线 又 在 主 探
体后,设备庞大厚重,无法实现移动式应用。曾国强
符合剔除掉;如果逃逸 的 散 射 γ 射 线 未 在 主 探 测 器
பைடு நூலகம்
效果的影响,获得了最 优 位 置
NaI(Tl)闪烁谱仪测γ射线能谱.
关于实验中一些问题的讨论 姓名:莫蕴华
学号:11020326 指导教师：陆景彬
NaI(Tl)闪烁探测器优点
闪烁谱仪是利用利用某些物质在射线作用下会发光的特性 来探测射线的仪器.它既能探测各种类型的带电粒子,又能 探测中性粒子;既能测量粒子强度,又能测量粒子能量;且探 测效率高,分辨时间短.在核物理实验中得到广泛应用.
G-M计数器只能用于测定辐射粒子的数目而不能分辨粒子 的种类.但其设备简单使用方便,造价低廉.仍有一席之地.
2
实验所要求内容
• 高压对能量分辨率的影响 • 高压对线性关系的影响
结论
当电压较高时能量分辨率较好 当电压较低时能量分辨率较差 当电压较高时线性关系较好 当电压较低时线性关系较差
实验中所发现问题的讨论
参考文献
近代物理实验 晏于模 王魁香 吉林大学出版
光学 赵凯华
高等教育出版社
原子物理 褚圣麟 高等教育出版社
利用线性定标分析未知源 NaI(Tl)晶体测谱中存在的缺点 实际C11、O15、N18、F18等）标识的试剂投入病人体内， 发射出的正电子同体内结合时，放出淬灭γ线，用光电倍增管进行计 数，用计算机作成体内正电子同位素分布的断层画面，这种装置称为 正电子CT。 γ相机 将放射性同位素标定试剂注入病人体内，通过γ相机可以得到断层图 象，来判别病灶。从闪烁扫描器开始，经逐步改良，γ相机的性能得 到快速的发展。光电倍增管通过光导和大面积NaI（Tl）组合成探测 器 石油测井应用 石油测井中用以确定石油沉积位置以及储量等。内藏放射源、光电倍 增管和闪烁体的探头进入井中，分析放射源被散射的以及地质结构中 的自然射线，判断油井周围的地层类型及密度。
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新 型 亚 纳秒 有 机 闪烁 纤 维 中子 探 测 器
丁 楠 ， 刘 亚 南 ， 吴 静 ， 谢 Байду номын сангаас 志 ， 陈 亮
（ １ ． 中国电子科 技 集 团公 司第八研 究所 ， 合肥
２ ． 西北核 技 术研 究所 ， 西安
２ ３ ０ ０ ０ ０ ；
７ １ ０ ０ ２ ４ ）
摘 要 ： 介 绍 了一种 应 用 于脉 冲 中子 时 间谱 测 量的新 型 亚纳秒 有机 闪烁 纤维 中子探 测 器 ， 叙述 了这 种 中子灵敏 型探 测器 的探 测 原理 ， 详 细 阐述 了探 测 器的 结构设 计及 具体 的制作 工 艺 ， 并 给 出 了达 到
适合 脉 冲中子测 量 ， 因为其 对 射 线 的响 应 灵 敏度
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第 １ 期 ２ ０ １ ４年 ２月
中 目 雹； 舛誊研 雹 豫譬 舨
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｃ ＡＥＩ Ｔ
Ｖ０ １ ． ９ Ｎｏ． １ Ｆｅ ｂ． ２ ０１ ４
ｄ ｏ ｉ ：１ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ６ ７ ３ － ５ ６ ９ ２ ． ２ ０ １ ４ ． ０ １ ． ０ １ ８
的技 术指标 。 同时报 道 了为制作探 测 器 而研 制 的一 种新 型 亚 纳秒 有 机 闪 烁纤 维 ， 介 绍 了闪烁 纤 维
的选 材 、 制 作及 其 时 间响应特 性 。
关键 词 ： 有 机 闪烁 纤维 阵列 ； 中子 灵敏度 ； 时 间响 应 ； 中子探 测 器
中图分 类 号 ： Ｔ Ｌ ８ １ ２ 文献标识 码 ： Ａ 文章 编号 ： １ ６ ７ ３ — ５ ６ ９ ２ （ ２ ０ １ ４ ） Ｏ ｌ － ０ ９ ３ － ０ ４