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《兰州大学》 2011年
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4π球形~3He中子探测器的蒙特卡罗模拟研究及设计

杨巧荣  
【摘要】:在研究中子与物质相互作用(n,2n)反应截面测量方法的基础上,提出了采用4π球形3He中子探测器进行(n,2n)反应截面测量的基本方案。 采用MCNP程序模拟研究了252Cf中子源条件下3He管探测器探测效率随聚乙烯慢化体厚度、入射中子能量和探测距离的变化规律。探测效率随聚乙烯慢化体厚度的变化规律显示,在由多根3He管组成的用于(n,2n)反应中子测量的4π探测器设计中,聚乙烯慢化体厚度选为大于15cm较为合适;探测效率随入射中子能量的变化规律显示,在聚乙烯慢化体厚度为15cm、探测距离为10cm条件下,对10keV-6MeV能区的中子有较为稳定的探测效率;探测效率随探测距离的变化规律显示,在4π球形中子探测器设计中,如果其它条件允许,应尽可能采取小的探测距离。但是在整体设计中,各方面应该权衡考虑,如果保证3He正比计数管外慢化体的厚度,必将带来源到各个管的距离增大,即探测距离变大;反之,要使探测距离减小,则管外慢化体厚度将变小,都不利于探测效率的提高。 为了验证模拟数据的可靠性,采用了252Cf标准中子源,开展了有聚乙烯慢化体条件下3He管探测效率的实验测量。同时,采用MCNP程序模拟了相同条件下3He管的探测效率,并将模拟数据和实验测量数据进行了比较,结果显示,模拟数据和实验测量数据相对偏差为9.504%。 完成了所有90根3He管子的脉冲幅度谱的实验测量,并对峰位及峰位计数率进行了统计和分析。测试统计结果显示,峰位和计数率统计分布的标准差分别小于3%和2%,即说明绝大部分管子的性能一致性较好,能够满足4π球形3He管中子探测器设计的基本要求。 给出了4π球形3He管中子探测器整体设计方案,采用MCNP程序对其整体性能参数进行了初步模拟研究,给出了4π球形探测器的中子探测效率和中子能量响应曲线。通过中子探测效率分析,确定了探测器慢化体部分的最佳外径尺寸为80cm,内径为21cm。4π探测器的中子能量响应与单根管的中子能量响应比较显示,对于相同能量的入射中子来说,4π探测器中子能量响应比单管提高约50-80倍,4π探测器响应峰值处于1MeV附近,对0.1-4.0MeV能量的中子有较高的响应。 运用调整好的结构模型进一步模拟研究了Am-Be源中子在4π球形3He中子探测器中的慢化中子能谱,其主要峰位在3.05,4.70,7.70,9.63MeV,与他人的实验测量结果和计算结果偏差较小。
【学位授予单位】:兰州大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:O571.53

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【引证文献】
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【参考文献】
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【共引文献】
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【同被引文献】
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2 赵博;合成孔径雷达欺骗干扰方法研究[D];西安电子科技大学;2015年
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【二级引证文献】
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3 杨和庆;X射线介质识别方法研究[D];西安石油大学;2016年
4 胡星;电子自旋探测仪电子学系统研制[D];华中师范大学;2014年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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6 金光虎;中段弹道目标ISAR成像及物理特性反演技术研究[D];国防科学技术大学;2009年
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