位置灵敏型中子探测器的数据获取系统开发
2维位置灵敏中子探测器读出
强 激 光 与 粒 子 束
ＨＩ ＧＨ ＰＯＷ ＥＲ ＬＡＳ ＥＲ ＡＮＤ ＰＡＲＴＩ ＣＬＥ ＢＥＡＭ Ｓ
Ｖｏ ． ３ １ ２ ，ＮＯ １ ．０
Ｏｃ ．，２ １１ ｔ ０
文 章 编 号 ： １ ０ — ３ ２ ２ １ ） ０２ ９ — ４ ０ １４ ２ （ ０ １ １ — ７ １０
路 Ｈ （ ） 采样 保 持 器 （ ／ 。放 大 ｓ和 Ｓ Ｈ） 成 形后 的 ６ ４通 道 模 拟 信 号 被 同步 采 样 和保 持 ， 后送 到 ６ 然 ４路模 拟 多 路器
图 １ ＶＡ６ ＴＡ２内部 结 构 图 ４
（ｎ ｌｇｍｕ ） ａ ａｏ ｘ 对应 的输入 端 。多路 器 的开关 由一个 ６ ４位移位 寄存 器 （ ４ｓ ｉ—ｅ ｉ ｅ） ６ ｈｆ ｒｇｓ ｒ 所控 制 ， 同一 时刻 只 ｔ ｔ 且
３ ０ｎ ） ０ ｓ 的快 成形 电路 、 阈值 可调 的甄别 器及 单稳 态 触 发 器 。信 号依 次 经过 上 述 单元 处 理 ， 与后 作 为触 发 信 线
号 （ ，ｂ 输 出 。 ｔ ｔ） ａ
＊
收 稿 日期 ：０ １Ｏ— １ 修 订 日期 ：０ １０ —６ ２ １一５１ ； ２ １－ ９０ 基 金 项 目： 国家 自然 科 学 基 金 项 目（ ０ ７ １ ９ １７５２） 作 者 简 介 ： 伟 田 （９ ７ ） 男 ， 士 ， 究 方 向为 探 测 技 术 ｄ ｓ＠ ｍａｌｕｔ．ｄ ．ｎ 冀 １８一 ， 硕 研 ｗｔｈ ｉ ｓｃｅ ｕ ｃ 。 ． 通信作者： 沈激 ，ｈｎｉ ｕｔ．ｄ ．ｎ ｓ ｅｊ ｓｃｅ ｕ ｃ 。 ＠
占据 的空 间 。介 绍 了 ＶＡ６ＴＡ２ 片 的封 装 ， 出 了电 路 的 原 理 和 时 序 ， 行 了 线 性 和 电 子 学 噪 声 试 验 ， 果 ４ 裸 给 进 结 表 明 电 路 具 有 １ Ｃ 的线 性 动 态 范 围 ， ６ｆ 电子 学 噪声 仅 为 ７ ５个 电 子 电 荷 。 关 键 词 ： 热 中子 ； 探 测 ； 位 置 灵 敏 ； 读 出 ； 微 结 构 ； 厚 型 气 体 电 子倍 增 探 测 器
中子探测器原理
中子探测器原理中子探测器是一种用于检测中子的仪器。
它可以测量中子的数目和能量，从而用于许多应用领域，如核能、医学、材料科学等。
中子是一种无电荷的粒子，因此无法通过电磁场的方法进行检测。
中子探测器的原理是利用中子与物质作用的特性来进行中子的检测。
中子与物质作用主要有以下几种形式：1. 碰撞散射中子与物质中原子核或电子发生碰撞，使其运动方向发生改变，从而产生了散射。
被散射的中子会沿着散射方向继续运动，直到再次与物质相互作用。
2. 吸收中子与物质原子核碰撞后，被吸收进入原子核。
此时中子会释放出能量，使原子核发生变化，产生新粒子。
3. 俘获中子与物质原子核发生碰撞后，被原子核俘获成为一个中子和一个新的粒子。
俘获后的中子被固定在原子核内部，形成一个新的核同位素。
对于中子探测器，主要利用中子与原子核产生碰撞散射和吸收的过程进行中子探测。
根据不同的应用需求，中子探测器可以分为以下几类：1. 显微中子探测器显微中子探测器通常使用硼、锂等元素作为探测器材料。
当中子与硼、锂原子核发生碰撞后，会产生一系列反应，最终产生电子和正离子，从而形成放电电子流，进而测量中子的数目。
显微中子探测器可以测量单个中子，并可以获得中子的高精度测量结果。
2. 漫反射中子探测器漫反射中子探测器通常使用氢等元素作为探测器材料。
当中子与氢原子核碰撞后，被散射到不同方向上。
通过检测反散射中子的位置和方向，可以推断出入射中子的参数，从而获得中子的数目和能量。
3. 闪烁体中子探测器闪烁体中子探测器通常使用氚、硼等元素作为探测器材料。
闪烁体中子探测器的原理是利用中子与探测器材料中的元素产生反应时释放出的能量，激发闪烁体中的分子电子跃迁，形成一系列的光子。
通过检测光子的数量和能量，可以获得中子的数目和能量。
中子探测器的应用范围非常广泛，如核反应堆的监测、医学放射治疗、未爆炸物品探测等。
通过不同类型的中子探测器可以获得中子的不同参数，并在不同领域具有重要的应用价值。
中子探测技术及其在工业和核能领域中的应用
中子探测技术及其在工业和核能领域中的应用中子是一种不带电的粒子，它具有穿透性和敏感性，因此被广泛应用于工业和核能领域。
中子探测技术是一种通过使用中子来测量物质性质的技术。
本文将介绍中子探测技术及其在工业和核能领域中的应用。
中子探测技术的原理中子探测技术利用中子与物质发生反应时所产生的特征来测量物质性质。
中子可以与物质发生三种类型的反应：散射、吸收和放射。
基于这些反应，中子探测技术可以被分为三种类型：散射、吸收和反应。
这些技术在测量物质的质量、组成和结构方面具有广泛的应用。
中子探测技术的应用在工业领域中，中子探测技术用于测量金属材料中的残留应力、腐蚀、松动部分等。
此外，中子探测技术也可应用于石油和煤矿等行业中，用于地质勘探、矿物探测、钻孔采样等。
在核能领域中，中子探测技术被广泛应用于核反应堆监测、核材料鉴定、辐射剂量测量、放射性废物处理等方面。
中子探测技术还能通过中子活化分析技术确定矿石中各种元素的含量，从而帮助研究地球的物理、化学和地质学特性。
中子束使用的影响因素中子束的空间和时间分布是中子探测技术的关键因素。
中子束的能量、来源、生产方式和文教化程度都会影响中子束的能量和强度分布。
因此，在设计和使用中子探测仪器时必须考虑这些因素。
中子探测技术发展的趋势目前，中子探测技术已经取得了重大进展，同时也存在一些挑战。
例如，中子产生率低、测量精度受到干扰等。
因此，团队正在努力开发新的中子探测技术，以克服这些限制并提高测量精度。
一些新技术已经被开发出来，如快中子束技术、中子衍射技术等。
总之，中子探测技术在工业和核能领域中具有广泛的应用前景。
它为工业、环保、能源和安全等方面提供了重要的支持。
中子探测技术也将会在未来的发展中带来更多的可能性和挑战。
中子探测器的研究现状与发展趋势
科学技术创新2019.34的特点。
在这一时间段内，浦口区和江宁区进入经济迅速发展的阶段，相应的高档酒店的数量也随之增加，这也使得标准离差椭圆的发展主轴由于来自其偏东方向的江宁区和偏西方向的浦口区的拖拽作用而发生了偏移，这也体现了南京经济发展和城市建设的先后顺序和发展特点。
05年以来，通过标准离差椭圆的偏转角度可以看出，酒店的扩张方向再次发生偏移，平均在170度左右，又回到了近似于南———北走向。
与此同时，标准离差椭圆的面积不断扩大，长轴与短轴的长度也在不断增加，这说明酒店数量在不同方向上均有扩张，但主要的扩张方向又变成了近似于南———北走向。
在这一时期，栖霞区由于大学城的带动而迅速崛起，位于南京南北方向的六合区、高淳区、溧水区也有了相应的发展，在多重因素的综合作用下，使得酒店的扩张规模不断增大，扩张方向沿着南北方向逐渐稳定下来。
b.从扩张时间来看以新街口为中心，将南京划分为四个象限综合分析南京高档酒店的时空分异规律。
如图6所示，横轴代表年份，纵轴代表新增酒店距离南京经济中心的直线距离，其中直线距离是通过ArcGIS 中的测距工具获得。
通过读图，可以发现四个象限在时间和扩张距离上存在某些重要特征。
首先，随着时间推移，距离市中心距离较远的酒店纷纷出现，且数量越来越多，酒店从集中分布逐渐走向分散，但总体上来讲还是以经济中心为核心，呈现出一种组团式的分布特征；其次，第一象限是四个象限中起步最早的，而第三象限发展起步最晚，说明新街口东北方向首先进行了发展，而其西南方向的区域在改革开放后很长一段时间内都没有充分的进行发展；最后，在12年到19年这段时间，酒店数量经历了爆发式的增长，并且新增酒店距离新接口的距离幅也大幅展宽，这与南京近些年来经济、政治、社会、文教等各个领域的发展是有密切联系的。
4结论与讨论本文采用定量手段，以城市高档酒店这一典型因子来研究城市空间结构的时间演化特征，通过还原部分城市建设的历史，来把握城市建设的特点，并以此对城市发展做出相应的预测。
中子探测
方法分类
核反冲法 核反应法
核裂变法 活化法
反冲法探测中子是测量中子与原子核弹性散射后的反冲核在探测介质中引起的电离来反推原始中子的性质， 这种方法只适用于探测快中子。在使用于空间的中子探测器中，利用反冲核法的有反冲正比计数器(充甲烷)、液 体闪烁体探测器和塑料闪烁体探测器，特别是后两种探测器因具有面积大、探测效率高等特点而得到广泛的应用。 因为我们拟研制的碳化硅中子探测器的探测目标是空间辐射中的快中子部分，探测原理是基于中子与 Si C或聚 乙烯的弹性散射作用。
中子探测
对中子的数目和能量的测量
01 方法分类
03 探测器
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
目录
02 特点
中子探测即对中子的数目和能量的测量。在核能的利用、放射性同位素的产生和应用核物理研究中都需要进 行中子的探测，然而中子本身不带电，不会引起电离等作用，不产生直接的可观察效果，因此中子的探测是通过 中子同原子核的相互作用，对反应的产物进行探测。
通过测量中子核反应产生的带电粒子来探测中子的方法称为核反应法。核反应法主要用于探测慢中子的强度， 也可用来测定快中子的能谱。
中子轰击重核时会引起核裂变，通过探测裂变碎片来探测中子的方法称为核裂变法。常用235U，233U和 239Pu作为裂变材料，裂变过程中释放的能量约为200Me V，两个碎片带走的能量约为 165Me V，远远大于入射 中子和 γ射线的能量。因此，该方法主要用于热中子和慢中子的通量测量，强 γ射线本底对测量也不会造成响。
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中子探测器的工作原理是：中子与某种核产生反应时放出带电粒子，带电粒子在气体中运动时产生气体电离， 通过测量气体电离量来确定中子注量率水平。例如，中子与B的 (n，α)反应，放出α粒子;或中子与U反应生成 裂变碎片。
用于反应堆内相对中子通量密度在线测量的闪烁体光纤探测系统研制
用于反应堆内相对中子通量密度在线测量的闪烁体光纤探测系统研制白召乐;周琦;杨中建;刘锋;朱庆福;陈宝维【摘要】为实现反应堆不同空间和能量的相对中子通量密度在线监测,本文研究开发了一套新型的用于狭小空间且位置灵敏的闪烁体中子探测系统.该套系统由5种探头、5路光子计数器、1台计算机及相应的软件组成.5种探头的主要构成物质分别为6LiF+ZnS(Ag)、232ThO2+ZnS(Ag)、238UO2+ZnS(Ag)、9Be+ZnS(Ag)以及BGO晶体,故可测量不同能量的相对中子通量密度.其中,掺有6LiF的探头用于热中子的测量,BGO探头用于γ测量,其余3种探头用于快中子的测量.利用该系统进行了启明星1#装置内热中子及快中子的相对通量密度分布测量,并将测量结果与利用蒙特卡罗方法得到的理论分布结果进行了比较.考虑到理论设置参数与实际实验参数的差别,可认为测量结果是可信的.%In order to on-line measure the relative neutron flux density for different space and energy in the reactor,a new scintillator fiber detect system was developed.The system consists of five kinds of detectors,five photon counters,a computer and the corresponding software.The main composition materials of five detectors are 6LiF+ZnS(Ag),232ThO2+ZnS(Ag),238UO2+ZnS(Ag),9Be+ZnS(Ag) and BGO crystal,so the different energy relative neutron flux densities can be detected.The detector doped with 6LiF is used for thermal neutron measuring.BGO detector is used for gamma ray measuring.And the other three kinds of detectors are used for fast neutron measuring.The system was used for thermal and fast neutron relative flux density distributions measuring in Venus 1# assembly.The measuring data were compared withthe data gotten by Monte-Carlo method.The measuring data are considered to be credible considering the difference between the theory parameters and the real experiment parameters.【期刊名称】《原子能科学技术》【年(卷),期】2017(051)009【总页数】7页(P1658-1664)【关键词】闪烁体光纤探测器;相对中子通量密度;在线测量;蒙特卡罗方法【作者】白召乐;周琦;杨中建;刘锋;朱庆福;陈宝维【作者单位】清华大学核能与新能源技术研究院,北京 100084;西藏自治区环境保护厅,西藏拉萨 850000;中国原子能科学研究院反应堆工程技术研究部,北京102413;中国辐射防护研究院保健物理研究所,山西太原 030006;中国原子能科学研究院反应堆工程技术研究部,北京 102413;中国原子能科学研究院反应堆工程技术研究部,北京 102413;中国辐射防护研究院保健物理研究所,山西太原 030006【正文语种】中文【中图分类】TL816.3反应堆中子学参数均是通过中子通量密度测量得到的，如反映反应堆某位置的辐射能力及中子能量大小的中子能谱、反映反应堆中子通量密度热点的不均匀系数等，均需通过测量中子通量密度得到。
中国散裂中子源 3He管电子学读出系统研制
与探测器联 调的测试结果 。
关键 词 ： 高通量粉末衍射仪 ；Ｈｅ ； 管 寻峰法 ； 自触发 ； ＭＥ Ｆ Ｇ Ｖ ；Ｐ Ａ
中图分类号 ： Ｔ ２ Ｌ８ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ： ０ ５ －９ ４ ２ １ ） ０１７ －５ ２ ８０３ （０ １ １ － ７０ ０
第３ １卷
２１ 年 ０１
第１ ｒＥ ｅ ｔ ｎ ｃ ｕ ｌ ａ ｌ ｃｒ ｉ ｓ＆ Ｄｅｅ ｔ ｎ Ｔ ｃ ｎ ｌ ｇ ｏ ｔ ｃｉ ｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｏ
Ｖｏ ＿ １ Ｎ ． ０ ｌ３ ｏ １
０ｔ ｃ ２ １ ０ １
中国散 裂 中子源３ 管 电子学 读 出 系统 研 制 Ｈｅ
作 者简介 ： 邹敏 （９ ５一） 男 ， １８ ， 江西 省宜春市 上高 县 人， 博士研究生 ， 从事核 电子学研究 。
系统作为 ｅ Ｈ ｔ比管的后续读 出电子学 ， Ｈ 从 ｅ 正比管 的两端将信号读出， 进行处理 ， 判定中子
１７ ０７
到达 ｅ正 比管 的 时刻 与 位 置 ， 将 获 取 的 时 Ｈ 并 间 与位 置信息送 到 后续 在线 系统 ， 提供 给用 户 。 对 电子 学系 统 的设 计 要 求 为 电荷 分 辨 小 于 ｌ ５
Ｑ
Ｘ／ ＝ ／ Ｑ１ ２ Ｌ Ｑ１ （ Ｑ ）
图 ３ 电荷 分 配 法 示 意 图
根据 系统 的要 求 ， 我们 制 定 了 如下 的 系统
设计方案 ： 从探测器送出的信号经 电荷灵敏前 置 放 大 器作 第 一级 放 大 ， 电 荷量 转 换 为 电压 将
量 并 以差 分 形 式 送 出 ， １ 双 绞 电缆 送 至 经 ０ｍ ＭＱ 电荷 测量 插件 ， Ｃ 经 Ｒ一（ Ｃ）成 形 、 大及 Ｒ 。 放
国家质量监督检验检疫总局关于印发《口岸核与辐射监测设备配置及技术功能规范》的通知
国家质量监督检验检疫总局关于印发《口岸核与辐射监测设备配置及技术功能规范》的通知文章属性•【制定机关】国家质量监督检验检疫总局(已撤销)•【公布日期】2012.06.06•【文号】国质检卫[2012]288号•【施行日期】2012.06.06•【效力等级】部门规范性文件•【时效性】现行有效•【主题分类】核能及核工业,水运正文国家质量监督检验检疫总局关于印发《口岸核与辐射监测设备配置及技术功能规范》的通知（2012年6月6日国质检卫[2012]288号）各直属检验检疫局：现将《口岸核与辐射设备配置及技术功能规范》印发给你们，请遵照执行。
《口岸核与辐射设备配置及技术功能规范(试行)》(质检反恐办[2011]6号)同时废止。
附件：口岸核与辐射监测设备配置及技术功能规范附件：口岸核与辐射监测设备配置及技术功能规范第一部分总则一、目的为加强口岸入境人员、交通工具、货物、集装箱、行李、邮包、快件等核与辐射监测工作，防范放射性物质经口岸非法输入，有效预防、控制和减少放射性物质对国家安全、人员健康、环境保护造成危害和破坏，规范国境口岸核与辐射监测设备的配置、管理、使用和维护，特制定本规范。
二、适用范围本规范适用于口岸核与辐射监测仪器设备的配置、管理、使用和维护。
检验检疫机构配置的核与辐射监测仪器设备技术指标应不低于本规范技术要求。
第二部分口岸核与辐射监测设备配置和使用要求一、原则口岸核与辐射监测仪器设备的配置和使用应遵循：合理配置，规范使用，有效维护的原则。
二、仪器设备的种类(一)个人剂量计(Personal radiation detectors，PRDs)。
是用于佩带在人体躯干用来测定佩带者所受 X或γ辐射外照射个人剂量当量和个人剂量当量率的检测仪器，主要用于核与辐射工作人员的个人防护。
(二)便携式核与辐射监测仪(Hand-held Radiation detectors instruments)。
便携式核与辐射监测仪种类较多，目前常用有以下几种：1．便携式X和γ剂量率仪(Hand held X and gamma dose rate meter)：用于X和γ辐射剂量率测定的便携式仪器。
Linux系统下基于Qt的数据获取系统GUI的设计与实现
简要说 明 ， 后详述 了上位机 Ｇ Ｉ 序的基本设计思想 和实现方 法 。实验结 果证明该数 据获 取系统 软 然 Ｕ程
件运行稳定 、 可靠 。 关键词 ： Ｔ； Ｑ 数据获取 ； Ｕ ；ｉ ｘ Ｇ ＩＬｎ ｕ
图 １ 示。 所
进行放大、 数字化后形成数字信号， 然后 由数据
获取 系统 进行 数据采 集 、 计算 和存 储 ， 提 供 给 并 离线 分 析 软件 做 数 据 分析 ， 处 理 结果 可 用 于 其
对 探测 器 和电子 学 的性 能指标 测评 。
本 文主要 通过 对 前端 和后 端 系统 的综 合 讨 论 ， 成 了后 端 读 出 系 统 的 Ｇ Ｉ 件 设 计 工 完 Ｕ 软 作 ， 现 了方 便 、 善 、 效 的 系统 控制 和 数 据 实 完 高
读出。
前 置 放 大器采 用 电荷 灵 敏 型 前 放 ， 于 实 用 现对 探 测器 信 号 的初 步 放 大 ； Ａ ＭＣ Ｃ板 负 责 给
Ｍ Ｑ板 提供 时钟 信号、 准刻 度 信 号 以及 向 校
Ｖ ＭＥ总线发 送 中断请 求 ； ＭＱ板 主 要 完 成 信号 主放大 、 型 、 别 、 成 甄 电荷 测 量 、 据 处 理 及 缓 数
２． ａ。 ０１
６２ＶＭ ＥＣｒｔ １ ａｅ
３ 前端读 出软件简 介
运 行 于 Ｐｗ ｒＣ上 的前 端读 出软件 采用事 ｏ ｅＰ
件驱动 的运行方式 ， 其软件流程图如图 ２ 所示。
图 １ 硬件系统 组成示意 图
据采集 、 存储 和状 态显示 。
２ 软 件 平 台
中子探测器的设计与应用研究
中子探测器的设计与应用研究在现代科学技术的众多领域中，中子探测器扮演着至关重要的角色。
从基础科学研究到工业应用，从医疗诊断到国家安全，中子探测器的身影无处不在。
本文将深入探讨中子探测器的设计原理以及其广泛的应用领域。
中子是一种不带电的粒子，具有很强的穿透能力，这使得对其进行探测具有一定的挑战性。
为了有效地探测中子，科学家们设计了多种类型的探测器，每种都有其独特的工作原理和特点。
一种常见的中子探测器是基于气体的探测器，例如正比计数器和盖革计数器。
在正比计数器中，当中子与探测器内的气体原子发生碰撞时，会产生电离。
这些电离产生的电子在电场的作用下加速运动，引发进一步的电离，从而形成一个可测量的电脉冲信号。
盖革计数器的工作原理类似，但它产生的脉冲信号幅度较大，无法区分入射粒子的能量。
另一种重要的中子探测器是基于闪烁体的探测器。
闪烁体材料在吸收中子后会发出闪光，这些闪光通过光电倍增管等设备转换为电信号。
常见的闪烁体材料有有机晶体（如蒽）和无机晶体（如碘化钠）。
还有基于半导体材料的中子探测器，如硅和锗探测器。
半导体探测器具有高分辨率和良好的能量响应特性，但对制造工艺要求较高。
在中子探测器的设计中，需要考虑多个关键因素。
首先是探测器的灵敏度，即能够探测到的最小中子通量。
这取决于探测器的材料、尺寸和结构等因素。
其次是能量分辨率，它决定了探测器区分不同能量中子的能力。
探测器的时间响应特性也非常重要，对于需要快速测量的应用，如脉冲中子源实验，短的时间响应是必不可少的。
此外，探测器的稳定性和可靠性也是设计中需要重点关注的问题。
中子探测器在众多领域都有着广泛的应用。
在核科学研究中，它们被用于研究原子核的结构和反应机制。
通过测量中子与原子核相互作用产生的信号，可以深入了解原子核的性质和核反应的过程。
在工业领域，中子探测器可用于材料的无损检测。
例如，在航空航天和汽车工业中，检测金属部件内部的缺陷和结构变化，确保产品的质量和安全性。
中子探测器的技术创新与发展
中子探测器的技术创新与发展在现代科学技术的快速发展中，中子探测器作为一种重要的科学仪器，在多个领域发挥着关键作用。
从基础科学研究到工业应用，从医疗诊断到国家安全，中子探测器的性能和技术创新直接影响着相关领域的发展和进步。
中子探测器的工作原理基于中子与物质的相互作用。
中子本身是一种不带电的粒子，这使得其探测具有一定的特殊性和挑战性。
常见的中子探测方法包括基于核反应的探测、基于弹性散射的探测以及基于热中子俘获的探测等。
过去，中子探测器在技术上存在着一些局限性。
例如，探测效率不高，对于低能中子的响应不够灵敏，分辨率较差，以及体积较大、不便携带等问题。
然而，随着科学技术的不断进步，特别是材料科学、电子学和计算机技术的飞速发展，中子探测器在技术创新方面取得了显著的突破。
在材料方面，新型的探测材料不断涌现。
比如，一些具有高热中子俘获截面的材料被用于提高探测器的效率。
此外，一些新型的半导体材料也被应用于中子探测，其具有更高的灵敏度和更好的能量分辨率。
电子学技术的发展为中子探测器带来了重大变革。
先进的电子学系统能够实现更快速、更精确的信号处理和数据采集。
这不仅提高了探测器的时间分辨率，还能够更准确地分析中子的能量和入射方向等信息。
在探测器的结构设计上，也出现了许多创新。
例如，采用多层结构或者微结构的探测器，能够有效地增加探测面积，提高探测效率。
同时，通过优化探测器的几何形状和电场分布，可以改善探测器的性能。
在技术创新的推动下，中子探测器在各个领域的应用得到了进一步的拓展和深化。
在基础科学研究中，中子探测器是研究物质结构和性质的重要工具。
例如，在凝聚态物理研究中，利用中子散射技术结合高性能的中子探测器，可以揭示材料的微观结构和磁学性质。
在核物理研究中，中子探测器有助于研究核反应过程和原子核的结构。
在工业领域，中子探测器在无损检测中发挥着重要作用。
它可以用于检测材料内部的缺陷、残余应力等，为保障工业产品的质量和安全性提供了有力的手段。
中子探测器的原理和方法
中子探测器的原理和方法中子探测器是一种能够检测到中子和其它微粒的精密仪器。
它是1933年由罗杰洛伊德和克劳斯格兰特发明的，它的发明标志着原子物理学进入了新的发展时期。
中子探测器根据不同的机制可以检测到不同能量的中子，其中最常用的有空气型探测器、放射性型探测器和电气型探测器。
空气型探测器是依赖空气散射机制的一种探测器。
它可以将检测到的基本粒子能量转换为电荷，从而检测出中子的能量和向量方向。
它一般由电子和费米子产生电荷，而二极管检测器可以检测到这些电荷，从而检测出中子。
空气型探测器能检测到不同能量的中子，但其探测效率较低，适用于检测能量较低的中子。
放射性探测器是结合放射性源和检测仪，依靠被放射物质释放出来的放射性物质，来检测出中子的机制。
在放射性源中，放射性粒子会撞击加热电离介质，从而产生放射性物质，并排出向空间的放射性物质。
这些放射性物质可以被检测仪检测到，因此可以检测出中子的能量和向量方向。
放射性探测器的探测效率较高，但适用于检测能量较高的中子。
电气探测器是基于介质电导检测原理的一种探测器，它可以检测出被穿过电导介质中的负电荷。
它一般由电极、电极信号放大器和计算机三部分组成，由电极收集到的信号通过放大器放大后，再通过计算机，从而检测出通过电导介质中的中子的能量和向量方向。
电气探测器的探测灵敏度高，能够检测到能量较低的中子，但其探测效率较低。
除了上述三种常用的探测器外，还有其它的探测器，如高压金属管探测器、晶体探测器、核跃迁探测器和电离室探测器等。
它们各有自己独特的优点，可以检测到不同能量和不同方向的中子。
在实际应用中，需要根据对象及其检测要求，选择合适的探测器，来提高检测效率。
中子探测器的应用比较广泛，已经广泛应用于科学研究、医学检测、安全监测和核工业等领域。
它可以用来研究原子和分子结构、分辨放射性核素和诊断癌症、检测放射性泄漏和识别爆炸物等。
对于原子核科学和放射医学的研究，中子探测器的应用更加广泛，是科学研究和生活中不可或缺的工具。
GEM探测器数据采集系统设计
位 置灵 敏 气 体 探 测 器 ： 丝 正 比室 （ Ｗ— 多 Ｍ Ｐ … 、 间隙室 （ Ｃ） 和 近 十年 探 测 器 领 Ｃ） 微 ＭＧ
平 面 ６ ６ 路 阵列读 出。 ４× ４
探 测器 每接 收 一 个 中子 ， 产 生一 个 触 发 便
域研究热点的气体电子倍增器 Ｇ Ｍ ３（ ａ — Ｅ － Ｇｓ Ｅ
第３ １卷
２１ 年 ０１
第 ４期
４月
核 电子 学 与探 测技术
Ｎｕ ｌａ ｅ ｔｏ ｃ ｃｅ ｒ Ｅｌｃｒ ｎｉｓ＆ Ｄｅｅ ｔ ｎ Ｔｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｔｃｉ ｃ ｎ ｌｇ ｏ
Ｖｏ ． ｌ ＮＯ ４ １３ ．
Ａｐ ． ２ １ ｒ ０ １
ＧＥ 探 测 器 数 据 采 集 系 统 设 计 Ｍ
所示 。
３ 固件 设 计
固件是 指 在 Ｃ ７ ６ ０ ３ Ｙ Ｃ ８ １ Ａ增 强 型 ８ ５ ０ １微
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中子探测器 标准
中子探测器标准中子探测器是一种用于检测和测量中子粒子的仪器。
中子是构成原子核的基本粒子，具有无电荷和质量较大的特点。
在许多领域，如核科学、核能工程、辐射监测和材料研究等，对中子的探测和测量非常重要。
本文将介绍中子探测器的工作原理、分类以及常见的应用领域。
一、中子探测器的工作原理中子探测器的工作原理是基于中子与物质相互作用的特性。
中子在物质中的相互作用主要包括散射、吸收和俘获等过程。
根据这些相互作用，中子探测器可以通过测量中子与物质发生相互作用后所产生的信号来检测和测量中子的能量、角分布和强度等信息。
常见的中子探测器包括以下几种：1. 闪烁体探测器：闪烁体探测器是一种利用闪烁材料中发光现象来检测中子的探测器。
当中子与闪烁体相互作用时，会产生光子，通过光电倍增管或光电二极管等光电转换器件将光信号转换为电信号进行测量。
2. 电离室探测器：电离室探测器利用中子在气体中电离产生的电荷来检测中子。
当中子与气体分子相互作用时，会产生离子对，通过电极系统将离子对收集并测量电荷信号的大小，从而确定中子的能量和强度。
3. 核反应探测器：核反应探测器利用中子与特定核反应产生的粒子或辐射来检测中子。
例如，中子与核反应产生的γ射线、α粒子或β粒子等，可以通过相应的探测器来测量，从而间接检测中子的存在和能量。
4. 导电探测器：导电探测器是一种利用中子与导电材料发生相互作用后引起电阻变化的探测器。
中子的散射或吸收作用会导致导电材料的电阻发生变化，通过测量电阻的变化可以间接检测中子。
二、中子探测器的分类根据中子探测器的工作原理和结构特点，可以将中子探测器分为以下几类：1. 依据探测原理分类：- 散射探测器：通过测量中子在物质中的散射过程来检测中子。
- 吸收探测器：通过测量中子在物质中的吸收过程来检测中子。
- 核反应探测器：通过测量中子与物质发生核反应后产生的粒子或辐射来检测中子。
2. 依据探测介质分类：- 固体探测器：利用固体材料作为探测介质的中子探测器。
实验物理学中的探测技术
实验物理学中的探测技术物理学是一门研究自然界基本规律的学科，而实验物理学则是通过实验和观测来验证这些基本规律。
探测技术在实验物理学中起着至关重要的作用，因为它可以帮助物理学家精确测量实验数据，从而更好地理解自然界的一些基本规律。
探测技术的种类繁多，涉及到多个领域的知识和技术。
本文将介绍几种常见的探测技术，以及它们在实验物理学中的应用。
一、光电子学探测技术光电子学是研究光的行为和光与电子的相互作用的学科，因此在光学方面有着广泛的应用。
光电子学探测技术包括光电倍增管（PMT）、光电探测器（APD）等，它们可以将光子转化为电子，并且通过电子学技术将这些电信号转化为数字信号。
在实验物理学中，光电子学探测技术常用于测量高能粒子的能量、位置和时间等参数。
例如，在高能物理实验中，探测器可以测量粒子轨迹、电荷和能量分布，并通过这些数据推断粒子的能态和动力学。
二、超导探测技术超导探测技术是指使用超导材料制成的探测器来测量电磁场和辐射。
超导探测技术有非常高的灵敏度，并且可以实现无损测量电磁场、辐射等物理量。
在实验物理学中，超导探测技术常用于探测超导磁体的磁场分布，以及用于探测天体辐射，比如探测银河系中的微弱射电波背景。
三、核探测技术核探测技术是指通过探测放射性粒子来测量辐射剂量和辐射源的位置等信息。
核探测技术属于放射性测量学的范畴，常用的探测器有射线计数器、闪烁探测器等。
在实验物理学中，核探测技术常用于测量粒子反应中的α、β、γ 射线，以及用于测量放射性核子在粒子加速器中的轨迹。
四、中子探测技术中子探测技术是指通过探测中子来实现核材料检测、核材料质量评估等检测应用。
常用的探测器有闪烁体和比它计数器等。
在实验物理学中，中子探测技术主要应用于研究核材料的碰撞反应、中子拍摄截面和材料辐照等方面。
总之，实验物理学中的探测技术种类繁多，每种探测器都有其特有的优势和局限性。
物理学家在实验设计中会根据需要选择不同的探测器来测量实验数据，以期尽可能地获取准确的实验数据，并从中挖掘出更多的物理规律和现象。
中子探测器的原理与应用
中子探测器的原理与应用中子是一种无电荷、质量相对较大、存在时间较短的基本粒子，是物质世界中的重要组成部分。
中子的产生、传输和相互作用过程，对于理解物质的本质和探索自然世界有着重要的意义。
因此，开发高效、灵敏的中子探测器，对于研究基础物理、核能利用、医学诊断和工程测量等领域具有不可替代的作用。
一、中子探测器的分类常见的中子探测器可分为以下几类：1.闪烁体探测器闪烁体探测器是一种利用闪烁效应测定射入物质中中子数的探测器。
它将入射中子转化成有效光子信号，通过光电倍增管增强后传递到后端电子学系统进行信号处理。
闪烁体探测器具有灵敏度高、时间分辨率快、能量分辨率良好等特点，被广泛应用于核物理研究和核工程领域。
常用的闪烁体探测器包括氢化锂闪烁体、BC501A闪烁体、BC537闪烁体等。
2.电离室探测器电离室探测器是利用受入射粒子电离气体产生的电荷量测定射入物质中中子数的探测器。
电离室探测器具有较高的灵敏度和能量分辨率，因此被广泛应用于中子照相、测量中子散射截面等领域。
常见的电离室探测器包括比利叶计数器、带电粒子计数器等。
3.半导体探测器半导体探测器是一种利用半导体材料测量射入物质中中子数的探测器。
半导体探测器具有快速响应、高连接效率、低噪声等特点，因此被广泛应用于核工程、材料研究、医学放射性测量等领域。
常见的半导体探测器包括硅探测器、钙钛矿探测器、锗探测器等。
二、中子探测器的工作原理中子探测器的工作原理基于中子与物质的相互作用。
当中子入射到物质中时，会发生主要的三种相互作用：弹性散射、非弹性散射和吸收。
其中，弹性散射是指中子以高速度撞击物质原子核而被散射，非弹性散射是指中子与物质原子核结合，形成中间态核和激发态核等状态，最后发射出γ射线或质子等粒子，吸收是指中子被物质原子核捕获而被消耗掉。
针对不同的相互作用方式，中子探测器的测量原理也各有不同。
例如，闪烁体探测器通过探测闪烁体中发射出的光子计算中子数，其原理是基于中子与闪烁物质中氢、碳等原子发生非弹性散射或吸收过程而释放出的光子。
中子探测器的原理和方法
中子探测器的原理和方法
中子探测器（neutron detector）是一种可以发现和测量中子的设备。
广泛应用于核能、核物理和环境研究，是北京郊设施的重要组成部分。
中子探测器的原理是中子会在接
触了原子核以后形成少量的热量和电荷，不同类型的中子探测器会检测这些热量和电荷，
并通过一定的算法确定中子的能量和数量。
中子探测器一般可分为两类：一是对热量能量法，另一类是对电荷能量法。
前者主要
是利用被中子击中时产生的热量计算中子的能量，而后者主要利用中子在原子核上击中时
产生的电荷来计算中子的能量。
由于中子的能量比较低，各种中子探测器的常用方法就是
检测放射性能量。
对电荷能量法是一种通过检测电荷变化来测量能量的中子探测器，由于传统的对热量
能量法只能测量极低能量的中子，对电荷能量法就是针对能量高一点的中子而开发出来的，此外，该法也有其特殊的优势，比如能较为准确地测量出中子的能量和方向。
该法的工作
原理和对热量能量法类似，通过测量被引发的电荷变化来测量中子的能量和方向，但是其
仪器结构远比对热量能量法复杂。
总之，中子探测器是一种可以发现和测量中子的设备，其工作原理是根据中子接触原
子核产生的热量和电荷，来测量出中子的能量和方向。
目前，常用的两种中子探测器是对
热量能量法和对电荷能量法，两者在实际检测中各有优势，可以根据需求来选择使用。
中子散射实验的技术挑战
中子散射实验的技术挑战在现代科学研究的领域中，中子散射实验是一种极其强大的工具，能够为我们揭示物质内部结构和动态特性的诸多奥秘。
然而，就像任何前沿的科学技术一样，中子散射实验也面临着一系列严峻的技术挑战。
首先，让我们来谈谈中子源的问题。
要进行中子散射实验，高质量、高强度的中子源是关键。
目前，常用的中子源主要有反应堆中子源和散裂中子源。
反应堆中子源通过核反应堆中的链式反应产生大量中子，但存在中子通量相对较低、维护成本高昂以及安全风险等问题。
散裂中子源则是利用高能质子轰击重金属靶，产生脉冲式的中子束，但它的建设和运行成本极高，技术难度也非常大。
获取足够数量和高品质的中子只是第一步，接下来如何有效地控制和引导中子束也是一个巨大的挑战。
中子束的准直和聚焦需要极其精密的光学器件和技术。
由于中子不带电，无法像电子或离子那样通过电磁场进行轻易地操控，这使得中子束的准直和聚焦变得异常困难。
为了实现良好的准直和聚焦效果，研究人员需要设计和制造复杂的中子光学系统，例如超镜、中子导管等，而这些器件的制造精度和性能要求都非常苛刻。
在实验装置方面，中子散射实验通常需要在低温、高压、强磁场等极端条件下进行，以研究物质在不同环境下的特性。
这就要求实验装置具备高度的稳定性和可靠性，能够在恶劣的条件下长时间稳定运行。
例如，在低温环境下，材料的热胀冷缩可能会导致实验装置的变形和位移，从而影响实验结果的准确性。
在高压条件下，密封和抗压问题成为关键，如果装置出现泄漏或破裂，不仅会导致实验失败，还可能会带来安全隐患。
探测器系统也是中子散射实验中的一个重要环节。
中子与物质相互作用的截面很小，这意味着只有极少数的中子能够被探测到。
因此，需要高性能的探测器来提高探测效率和灵敏度。
目前常用的中子探测器包括 3He 正比计数器、闪烁探测器等，但它们在探测效率、时间分辨率和空间分辨率等方面仍然存在一定的局限性。
为了满足不同实验的需求，研究人员还在不断探索和开发新型的探测器技术。
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3
CSNS园区效果图
4
CSNS开工前审批手续的“四部曲” 项目建议书 可行性研究报告 初步设计报告 开工报告
18
55Fe 5.9keV X射线
17
能量分辨率 ~23%
位置分辨 ~378.8μm
总结
高分辨位置灵敏探测型中子探测器经过了原型机测 试、成像测试和中子源测试等研发阶段，数据获取 系统在这些实验中达到探测器的工作要求。
在探测器和电子学调试系统、获得关键性能参数和 优化性能等工作中，数据获取系统起到了非常重要 的作用，给探测器的最终用户提供了友好的使用界 面。
电子学
光纤
探测器控制系统 交换机
在线交换机
运行控制、 显示、
数据库服务器
光纤
光纤
存储数据库
存储系统交换机
光纤
探测器控制系统
光纤 双绞线
文件服务器 存储服务器
中央存储系统
连接外网
网络服务器
防火墙
7
位多丝置正灵比敏室型(MW中P子C)探探测测器器-多丝正比室探测器
是中国散裂中子源（CSNS）工程-多功能反射仪中子成像探 测器的主探测器。
10
多丝正比室探测器数据获取系统设计
数据获取的过程：
上位机通过交换机网络发送命令和配置信息给VME机箱 控制器支配控制器工作
通过VME机箱控制器配置电子学数据获取插件，读取电 子学采集的数据，对数据进行组装，将组装好的数据通 过交换机网络传输到上位PC机
在上位PC机，对组装数据进行解析，获取中子的入射位 置信息，进行实时显示和数据存储。
11
上位机程序设计
上位机程序给控制器依次发送“LOAD”， “CONF”，“PRER”，“SATR”，“SPTR”， “STOP”，“UNCF”，“UNLD”，“EXIT”命 令。上位机程序收到下位机程序退出取数消息后， 上位机程序结束。
上位机命令及其意义
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上位机程序流程
上位机程序设计
采用C++程序设计语言在Visual Ｃ++ 中编写动态 链接库程序，实现组装配置信息，发送配置信息和命 令给控制器并网络接收来自控制器的信息，接收和汇 集来自控制器的数据，解析和存储数据的功能；
采用LabVIEW图形化编程语言在LabVIEW 8.2中编 写上层用户界面，实现调用动态链接库，创建、打开 文件，将数据存文件，关闭文件，将参数和调用返回 值进行相应的传递、汇合、选取，以及实时的数据分 析和结果显示的功能。
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控制器程序设计
为了满足探测器在放射源实验和束流实验中的高事例 率、高数据量的要求，数据获取系统采用了多项技术 提高性能：
多线程 数据环型缓冲区 有限状态机 链式块传输（Chained BLock Transfer，CBLT）
采用C++程序设计语言在上位机的Tornado 2.0交叉 编译环境下编写和编译，然后通过网络下载到控制器 上运行。
14
控制器程序设计
控制器程序分为Initialized、Loaded、 Configured、Ready、Running、Exited六种状 态，控制器程序循环地接收命令并根据命令和当前 状态执行相应的动作，转向相应的状态并发送当前 状态和动作完成情况信息给上位机。
当一个中等能量的质子打到重核（钨、汞等元个中子，这样重核“裂开”并向
各个方向“发散”出相当多的中子，大大提高了中子的产生效率，
按这种原理工作的装置称为散裂中子源。
2
中国散裂中子源（CSNS）
• 中国散裂中子源（China Spallation Neutron Source, CSNS）由一 台80MeV负氢直线加速器、一台1.6GeV快循环质子同步加速器、两 条束流输运线，一个靶站和多台谱仪及相应的配套设施组成。
9
数据获取系统
6U VME64x机箱 MVME5100控制器（PowerPC体系结构） 交换机 上位机
操作系统：
控制器：VxWorks 上位机：Windows7
软件开发环境：
控制器： Tornado 2.0 上位机：Visual studio 2010、LabVIEW 8.2
控制器状态及其意义
15
控制器程序流程
数据组装
原始数据格式 组装后的数据带有一系列的说明信息
16
组装后的数据格式
数据分析
阳极条
读出条数据直方图
重心坐标能谱图
8
(Qxi * xi)
X m i 1 8
Qxi
i 1
8
(Qyi * yi)
Ym i 1 8
Qyi
i 1
X，Y散点图
概要
位置灵敏型中子探测器-多丝正比室探测器应用背景 多丝正比室探测器系统构成 多丝正比室探测器数据获取系统设计
上位机程序设计 控制器程序设计 数据组装 数据分析 总结
1
散裂中子源
• 散裂中子源是一种先进的大型科学装置，为众多学科前沿领域的研究提 供了一种不可替代的研究工具。它所提供的中子散射技术，是多学科研 究中探测物质微观结构和原子运动的强有力的手段。它与同步辐射互补 又具有独特和不可替代的作用。
多功能反射仪中子成像探测器
多丝正比室探测器结构和外观
8
多丝正比室探测器系统构成
多丝正比室探测器系统结构图
MWPC探测 器
技术参数
指标
有效面积
20cm×20cm
阳极丝距
2mm
读出通道
200 路（X：100，Y：100）
电子学（基于VME64X规范设计） 前置放大器（PreAmp） 校准刻度与控制插件（MCAC） 电荷测量插件（MQ） 扇出插件（Fanout）
2011年2月24日，国家发展和改革委员会正式下发文件，批复 了中国散裂中子源（CSNS）国家重大科技基础设施项目可行 性研究报告
5
中国散裂中子源项目一期拟建的三台谱仪分别为： 高通粉末衍射仪（HIPD） 多功能反射仪（MR） 小角散射仪（SANS）
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CSNS DAQ
探测器 和