基于MCP的快中子像探测器模拟研究

中子成像系统的建立与快中子共振成像的实验研究的开题报告一、研究背景中子成像技术被广泛应用于各种科学研究和工程领域。

与传统的X射线成像技术相比，中子成像可以穿透厚密的样品，因此能够提供更多的信息。

其中，快中子共振成像技术（Fast Neutron Resonance Radiography，FNRR）是一种基于中子吸收谱（Neutron Absorption Spectrum，NAS）的中子成像技术，可以用于探测轻元素和无机化合物等嵌置的物质，具有很高的分辨率和探测灵敏度。

二、研究目的本研究的主要目的是建立一套中子成像系统，并开展快中子共振成像的实验研究。

具体研究内容包括：1. 设计并建造中子成像系统，包括探测器、氢气冷源等。

2. 开展常规中子成像实验，测试系统的成像分辨率和探测灵敏度。

3. 利用快中子共振成像技术，探测不同嵌置物质的中子吸收谱，研究其谱线特征及影响因素，探究快中子共振成像的成像原理和优势。

4. 开展不同样品的快中子共振成像实验，如化合物、生物样本等，研究不同物质的成像效果和应用前景。

三、研究方法1. 设计并建造中子成像系统，包括放射性中子源、探测器、氢气冷源等部分，对系统进行调试和测试。

2. 根据常规中子成像的原理，利用制作不同密度和材质的样品进行成像测试，评估成像质量。

3. 开展快中子共振成像的实验，测量样品的中子吸收谱，并通过修正区间法或谐振峰法进行峰定位和谱线拟合。

4. 将测量得到的吸收谱进行成像处理，获得成像结果。

四、预期成果1. 建立一套中子成像系统，实现常规中子成像和快中子共振成像的实验。

2. 测试系统的成像分辨率和探测灵敏度，评估系统的性能。

3. 掌握快中子共振成像的原理和实验操作技术，研究快中子共振成像的谱线特征及影响因素。

4. 成功应用快中子共振成像技术，实现不同嵌置物质的成像探测，证明其在物质成分探测中的应用前景。

MCP技术在高能物理研究中的应用高能物理研究是一门颇具挑战性的学科，需要一系列先进的技术来支持其研究工作。

MCP技术就是其中之一，它可以被用于高能物理研究中的探测器上，帮助研究人员清晰地观测到高能粒子的轨迹，为探索宇宙奥秘提供了强有力的技术支持。

一、MCP技术介绍MCP技术全称为微通道板技术(Micro Channel Plate)，它是由许多小孔道组成的平板状探测器。

这些小孔道的直径只有数微米至数十微米不等，通常是由玻璃、石英或陶瓷等材料制成。

通过施加高电场，MCP可以将光子或电子的能量扩大成为可被测量的电荷。

MCP技术具有高增益、快速响应、高能量分辨率等优点，广泛应用于高能物理中探测器的制造，例如时间控制系统、位置感应器等。

同时，这一技术还可以应用于其他领域，如粒子显微镜、荧光显微镜、光谱学等等。

二、MCP技术在高能物理研究中的应用非常广泛。

在粒子物理学中，MCP经常被用作电子和离子的探测器，可以测量它们的能量、速度、轨迹等信息，进而推断它们的性质和行为。

此外，MCP还可以被用于大能量物理实验中，如PANDA实验中的强子谱仪(Spectrometer)就使用了MCP技术。

这些探测器可以将高能粒子的信息探测出来，帮助研究人员了解高能粒子之间的相互作用，探寻宇宙本源。

这些实验中使用的MCP技术需要能够在极端的环境下运行，因为高能物理实验通常在高能粒子的辐射环境下进行，而MCP则需要能够承受这种辐射并继续保持其探测能力。

因此，压制辐射和适当的材料选择是MCP技术在高能物理实验中应用的核心问题。

三、MCP技术的发展随着科技的发展和应用的普及，MCP技术在高能物理研究中的应用也越来越广泛。

以PANDA实验为例，该实验中使用的MCP技术已经在其压制辐射和能量分辨率方面有了很大的提高，具有更好的探测效率和信噪比。

另外，MCP技术还在不断的发展之中。

例如，MCP-CVD技术就是一种将金属膜喷射石墨表面，然后在高温下沉积钨阳极和阴极来制造MCP的新方法。

应用于中子照相的热中子敏感微通道板潘京生;顾燕;孙建宁;苏德坦;陆强【摘要】介绍了中子成像探测技术的应用.由于直接在微通道板(MCP)玻璃中掺加中子灵敏核素可使MCP对热中子敏感,从而可将MCP事件计数成像探测器的优势成功地应用于以中子为探针的成像探测技术,本文开展了热中子敏感微通道板的研究.通过在MCP玻璃中掺摩尔百分比为3％的Gd2O3,并沿用MCP的制作方法,完成了直径为50 mm和106 mm的大面阵热中子敏感MCP的制作,并进行了基于这种大面阵热中子敏感MCP的中子事件计数成像探测器的中子成像实验.理论和实验结果都验证了掺摩尔百分比为3％的Gd2O3 MCP可取得对热、冷中子30％～50％的探测效率.最后,进一步介绍了目前开展的封装式中子敏感MCP增强管的研制工作.基于掺Gd2O3的MCP增强管并经光学耦合到CCD或CMOS相机的紧凑混合传感器结构是实现高时空分辨能力的中子照相无损检测技术的有效途径.【期刊名称】《光学精密工程》【年(卷),期】2015(023)003【总页数】7页(P660-666)【关键词】中子照相;中子相机;中子敏感微通道板;增强CCD;增强CMOS-APS 【作者】潘京生;顾燕;孙建宁;苏德坦;陆强【作者单位】北方夜视技术股份有限公司,江苏南京211102;北方夜视技术股份有限公司,江苏南京211102;北方夜视技术股份有限公司,江苏南京211102;北方夜视技术股份有限公司,江苏南京211102;北方夜视技术股份有限公司,江苏南京211102【正文语种】中文【中图分类】TL816.3;TN151.11 引言在凝聚体物理学、材料科学和工程、地球科学以及生物科学等多个基础科学领域，中子成像已成为一种有效的探测方式。

中子相互作用概率与核结构的相关性决定了不同材料对中子的吸收系数经常有着数量级的差别，因此中子成像可获得更高的分辨力和灵敏度，而通过中子计算机断层成像进一步保留中子吸收的空间分布信息，对其物理结构按照实际的空间相对位置和方向进行可视化成像，有助于理解材料缺陷发展和器件失效的基本机制［1－4］。

^(10)B+Si快中子探测器设计
夏广鹏;杜泽;张雍;朱光宇;谢宏明;李志学;魏源;顾可伟;宋睿;景龙
【期刊名称】《核电子学与探测技术》
【年(卷),期】2022(42)2
【摘要】介绍了一种基于^(10)B+Si的快中子探测器的设计.利用MCNPX软件对^(10)B+Si快中子探测器进行建模,并且对其探测器效率、几何参数、慢化材料进行了模拟计算,给出了含硼橡胶作为慢中子吸收层、聚乙烯作为慢化层、硼薄膜作为反射层的设计方案.模拟计算以及实测结果表明,该探测器可以满足质子加速器低能区的束损监测需求.
【总页数】6页(P274-279)
【作者】夏广鹏;杜泽;张雍;朱光宇;谢宏明;李志学;魏源;顾可伟;宋睿;景龙
【作者单位】兰州大学核科学与技术学院;中国科学院近代物理研究所;中国科学院大学
【正文语种】中文
【中图分类】TL816.3
【相关文献】
1.测量反应堆快中子注量率的电流型宽禁带半导体探测器设计
2.基于紫外红外原理的火焰探测器的设计实现及FD10系列火焰探测器产品
3.基于微结构气体探测器对单能和连续谱快中子的模拟解谱
4.掺钆液闪探测器用于锦屏地下实验室的快中子本底测量
5.基于闪烁体阵列的双端读出快中子探测器及其轴向位置校准方法
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专利名称：一种基于聚乙烯的MCP中子探测器专利类型：发明专利
发明人：张小东,欧阳晓平,姜文刚,谭新建,翁秀峰申请号：CN201710225170.3
申请日：20170407
公开号：CN106970412A
公开日：
20170721
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明涉及一种应用于超快脉冲中子辐射场中测量中子时间谱的中子探测器，特别涉及一种利用中子与聚乙烯反应产生的反冲质子入射在MCP中产生二次电子并倍增输出脉冲电流信号，从而实现对中子测量的探测器。

用以克服现有技术中中子探测器时间响应慢的缺陷。

包括外筒、高压电缆头、信号电缆头，密封固定在外筒前端面的入射窗，密封固定在外筒后端面的出射窗，以及在所述外筒内沿入射中子传播方向依次固定设置的转换靶、二次电子倍增器件和陶瓷片，所述转换靶为聚乙烯片，所述二次电子倍增器件为叠放设置的若干MCP片，二次电子倍增器件两侧分别加载所述高压电缆头的阴极和阳极，所述信号电缆头的信号采集端设置在所述陶瓷片外侧。

申请人：西北核技术研究所
地址：710024 陕西省西安市灞桥区平峪路28号
国籍：CN
代理机构：西安智邦专利商标代理有限公司
代理人：倪金荣
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快中子照相在武器质量检测中的可行性研究167文章编号：1006-9941(2018)02-0167-06快中子照相在武器质量检测中的可行性研究鲁昌兵1王宋2,文刚3,许鹏4张显鹏5,鲍杰1(1.中国原子能科学研究院核数据重点实验室，北京102413; 2.中国人民解放军第92609部队，北京100071; 3.复杂航空系统 仿真重点实验室，北京100076; 4.西安高技术研究所，陕西西安710025; 5.西北核技术研究所，陕西西安710024)摘要：为研究快中子照相技术（F N R)在武器质量检测中的可行性，以公开的武器模型数据建立模拟模型，利用M o n t e C a r l o (M C)方法对快中子照相在武器质量检测中的安全性进行评估，由评估数据得出在14.1 M e V快中子累计照射2x108n条件下，铀、钚两种裂变材料损伤极小。

同时，参考国外研究模型和预设缺陷，设计加工了类比模型实验样品，通过实验和模拟相结合的方式对武器检测中可能出现的内部狭缝、圆孔和中心位移等问题进行研究。

实验结果表明F N R可以识别5 m m钢包裹条件下的1m m的 狭缝缺陷。

模拟结F N R可以实现对特定厚度的特殊材料进行中缺陷诊断，模拟评估和实验结快中子照相技术在武器质量检测中具有可行性。

关键词：快中子照相技术（F N R);武器质量检测；安全性评估；可行性研究；M o n t e C a r l o(M C)方法中图分类号：T j55文献标志码：A D O I:10.11943/j.iss n.1006-9941.2018.02.0101引言快中子照相技术具有比传统X射线照相能量更高、的，可利用物质的 对放射性材料中的轻物质进行检测[1_2]。

由于快中子照相的独特优 ，该技术可用 武器 的无损检测。

美国：斯利 国家实验室在快中子照相应用于库存核武库检测方面进行了研究，其于2008年建成了 型快中子照相系统，利用65 c m x65 c m大型塑料闪烁体转 对加工武器模型进行成像，1m m[3]。