用于D-D、D-T混合能量中子测量的长计数器研究

图 ５ 长计数 器效率和新增慢化体 厚 度的关系 曲线
从 图 ５可知 ， 当新增 慢 化体逐 渐加 厚 时 ， 正 比计 数 管 俘 获 的 中子 数 整 体呈 下 降 的趋 势 ， 即
长计数器的探测效率呈下降 的趋 势。其 中， Ｄ Ｄ中子 （ ． Ｖ） 射 时 ， 数 管 吸 收 中 子数 ２ ５Ｍｅ 入 计 随着慢化体厚度增加下降很快 （ 新增慢化体厚 度为 １ ５ＣＩ ～ Ｉ 时下降稍慢 ， Ｔ 而后下降很快 ） 而 ；
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图 １ Ｄ ａｇｅ 长 计 数 器 效 率 一 量 曲线 图 ｅＰ ｎｈｒ 能
测器、 飞行 时 间 谱 等 方 法 ， 对 于 Ｄ Ｄ 及 ＤＴ 但 — —
长计数器的探测效率变化平缓 ， 略呈上升趋势； 当中子能量大于 ２ ５Ｍ Ｖ时 ， ． ｅ 其探测效率随 中 子能量快速下降， 当中子能量为 １ Ｍ Ｖ时 ， ４ ｅ 其
ｌ 长计数器 结构设计 及理论模拟
１１ ＤｅＰ ｎ ｈｒ长计数 器 的结 构及 简化模 型 ． ａｇ ｅ
收 稿 日期 ：０ ９１—７ ２ ０ —０２
目前实 验室使用较 多的 Ｄ ａｇｅ 长计 ｅＰｎｈｒ 数器的结构如图 ２ 所示。
图 ２中 ， 示 的聚 乙烯 以及 ２所示 的含 １所
中图 分 类 号 ： Ｏ ５ １５ ７ ．３ 文献标识码 ： Ａ 文 章 编 号 ： ０ ５ －９ ４ ２ １ ） １１６ －３ ２ ８０ ３ （ ０ ０ １ —４ ６ ０
● 一计数器 表面距靶， １０ｍ ｔ ０ｅ ； ，
一
在科研 、 测井 、 医疗等领 域 常会使 用 密封 中 子 源。作 为一种 小 巧 便 携 的脉 冲 中子 源 ， 时 有
第３ 子 学与探 测技 术
Ｎｕ ｌａ ｅ ｔｏ ｉｓ ＆ Ｄｅ ｅ ｔ ｎ Ｔｅ ｈ ｏｏ ｙ ｃｅ ｒＥｌｃ ｒ ｎ ｃ ｔｃｉ ｃ ｎ ｌｇ ｏ
Ｖ０ ． Ｏ Ｎｏ １１ １３ ． ＮＯ ． ２ ０ Ｖ ０１
用 于 Ｄ— Ｄ． Ｄ、 Ｔ混 合 能 量 中 子 测 量 的 长 计 数 器 研 究
子 的测量 。
实际 上 ， 于长 计 数 器 而言 ， 效 率一 量 对 其 能 曲线 仅在 ２ ５Ｍｅ 以下 比较 平 坦 。Ｄ ａｇｅ ． Ｖ ｅＰｎｈｒ 长计数 器 的效 率 ． 能量 （４ ｅ １４ｋＶ～１ Ｖ 曲线 ４Ｍｅ ）
如图 １ 示。 所
如 图 １所示 ， ２ ５Ｍｅ 在 ． Ｖ以 内 ， ｅＰｎｈｒ Ｄ ａｇｅ
探 测效 率仅 约 为 ２５Ｍｅ ． Ｖ时 的 ６ ％ 。可见 ，ｅ ｌ Ｄ Ｐｎｈｒ ａｇｅ 长计 数 器对 于 ＤＤ 中子 和 ＤＴ中子 的 ． — 探测 效率 差 别很 大 ， 能直 接用 于测 量 Ｄ Ｄ Ｄ 不 —、 — Ｔ混合 能量 中子 。本 文将对 Ｄ ａｇｅ 长计 数 ｅＰｎｈｒ 器进 行改进 设 计 ， 图实 现其 对 Ｄ— ＤＴ混 合 以 Ｄ、 — 能量 中子探 测 效率 相 等 或尽 量 接 近 ， 而实 现 从 Ｄ— ＤＴ混 合 能量 中子 的测 量 。 Ｄ、 ．
当 ＤＴ中子 （４Ｍｅ 人射 时 ， 新增 慢化 体 厚 － １ Ｖ） 在
混合能量中子 ， 这两种方法实现起来并不容易。 另外 ， 还能用平能量响应探测器来测量 Ｄ Ｔ混 、 合 中子 。而 目前使 用较 多 的长计 数器 就具 有平 能量 响应 … 的特点 ， 在一 定 能 量 范 围 内 的探 测
效率几 乎相等 】有 可能实 现 Ｄ、 合 能量 中 ， Ｔ混
作者简介 ： 艾杰 （９ ５ ）男 ， １７ 一 ， 重庆人 ， 助理研究 员 ， 硕
士， 从事核辐射脉 冲测量技术研究。
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在 人射 中子 数 相 等 的情 况 下 ， 由该模 型理 论 模 拟得到 的计 数 管吸 收 中子数 随新 增 慢化体 厚 度变 化 曲线如 图 ５所示 。
艾 杰 ， 代红跃 ， 文延伟 ， 范锐锋 ， 马景芳 ， 刘小平 ， 刘 进
（ 中国工程物理研究院流体物理研究所 ， 四川绵 阳 ６ １０ ） ２ ９ ０
摘 要 ： Ｄ ａｇｅ 长计数器 的能量响应 曲线进 行 了理 论模拟 。计算结 果表 明 ： Ｄ ａｇ ｅ 长 对 ｅＰｎ ｈｒ 在 ｅＰｎｈ ｒ
图 ２ Ｄ ａｇ ｅ 长 计 数 器 结构 不 意 图 ｅＰ ｎｈｒ
硼 聚 乙烯 的作 用 在 于 阻挡 、 化 以及 吸收 散射 慢 中子 ； ９所示 的镉 片用 于 吸 收 探 测 器 前 端 人 射
０
２
４
６ ８ ｔｉｋ ｅ ｓ ｈｃ ｎ ｓ
ｌ ０
ｌ ２
的热 中子 ； ３所示 的聚 乙烯则 是慢 化 体 ， 于 慢 用 化 人射 中子 。在理 论计 算 时 ， 简化 问题 ， 为 将其 结构 进行 简化 ， 图 ３所 示 。 如
一
—
计 数器表面距靶， １０－ ｇ ５ｃ ＂ ａ ｎ
为 了适应 恶 劣 的环 境 以及延 长使 用 寿命 ， 常采
用 ＤＴ 、 混合靶， 在这种情形下 ， 中子源产生 的 将是 ＤＤ及 ＤＴ混合能量的中子 ， — ． 这给脉冲中
子测量 带来 了很大 的 困难 。 对 于混合 能量 中子 的测量 ， 以采 用 阈探 可
计数 器前 端增加一定厚度 的聚乙烯 慢化体 ， 可使其 对 Ｄ Ｄ、 — — Ｄ Ｔ中子 的探测效 率基 本相 同， 从而 实现 Ｄ —
Ｄ、 — Ｄ Ｔ混合能量中子的测量 。在加速器上对这种结构的长计 数器进行 了效率刻 度 ， 结果 表 明， 当聚乙烯
材料厚度约为 ９ｅ ｍ时 ， 长计 数器对 Ｄ Ｄ、 — — ＤＴ中子的探测 效率 相等。 关键词 ： 混合 中子 ； 中子测量 ； 计数 器 长