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新型亚纳秒有机闪烁纤维中子探测器

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新型亚纳秒有机闪烁纤维中子探测器

新型亚纳秒有机闪烁纤维中子探测器

新型亚纳秒有机闪烁纤维中子探测器丁楠;刘亚南;吴静;谢鸿志;陈亮【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.【期刊名称】《中国电子科学研究院学报》【年(卷),期】2014(009)001【总页数】5页(P93-96,100)【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【作者】丁楠;刘亚南;吴静;谢鸿志;陈亮【作者单位】中国电子科技集团公司第八研究所,合肥230000;中国电子科技集团公司第八研究所,合肥230000;中国电子科技集团公司第八研究所,合肥230000;西北核技术研究所,西安710024;西北核技术研究所,西安710024【正文语种】中文【中图分类】TL8120 引言脉冲中子辐射场是由脉冲中子、γ射线及电磁脉冲等组成的混合辐射场，具有强度大、动态范围宽、时间快等特点。

脉冲中子时间谱测量除要求探测器满足脉冲探测的基本要求外还需要解决以下几个突出难点：空间距离限制、γ射线干扰、散射本底等。

闪烁型探测器是辐射探测领域较为常见的一类探测器，工作在电流模式，可实现灵敏度调节，比较适合脉冲辐射场探测。

但是普通的闪烁型探测器不适合脉冲中子测量，因为其对γ射线的响应灵敏度强于对中子的响应灵敏度。

闪烁薄膜和有机闪烁纤维阵列中子探测器是用于脉冲中子测量的闪烁型探测器，它们优化了结构设计使探测器具有抑制γ射线干扰的能力，但其光电转换装置需要安置在闪烁体附近收集闪烁体发光，为了降低散射中子和γ射线对光电转换器的干扰，要对光电转换器进行严格的准直和屏蔽，受空间距离的限制使准直和屏蔽难以达到要求，故此类探测器也难以满足中子时间谱测量的要求。

因此，研制具有强抗电磁干扰能力、高n/γ灵敏度比值、低屏蔽要求、快时间响应的中子探测器是实现脉冲中子时间谱测量的重要内容。

溴化镧、碘化钠和塑料闪烁探测器性能比较

溴化镧、碘化钠和塑料闪烁探测器性能比较

溴化镧、碘化钠和塑料闪烁探测器性能比较
谷钲伟;闫文奇;刘文斌;张高龙
【期刊名称】《实验室研究与探索》
【年(卷),期】2015(034)004
【摘要】利用60 Co和137Cs γ放射源以及90 Sr-90Y β放射源对于几种常用闪烁探测器(溴化镧、碘化钠和塑料闪烁探测器)的信号特征、能量分辨率和时间分辨率等性质进行了测量,并对这些测量结果进行了对比分析.结果表明,塑料闪烁探测器适于进行时间信号的测量,碘化钠闪烁探测器适于进行能量测量;溴化镧闪烁探测器介于两者之间,既可以进行时间测量也可以进行能量测量,是一种新型的闪烁探测器.【总页数】4页(P64-67)
【作者】谷钲伟;闫文奇;刘文斌;张高龙
【作者单位】北京航空航天大学物理科学与核能工程学院,北京100191;北京航空航天大学物理科学与核能工程学院,北京100191;北京航空航天大学物理科学与核能工程学院,北京100191;北京航空航天大学物理科学与核能工程学院,北京100191
【正文语种】中文
【中图分类】TL812
【相关文献】
1.碘化钠和溴化镧探测器对γ测井模型的MC模拟 [J], 王哲
2.溴化镧探测器在中子活化多元素分析仪性能改进中的应用 [J], 张伟;刘永超;龚亚
林;魏晓云;肖宪东
3.由氧化镧直接制备无水溴化镧 [J], 杨冬梅;于锦;蒋军辉;王之昌
4.镧(Ⅲ)-9-(3,5-二溴)水杨基荧光酮-溴化十六烷基三甲铵三元络合物显色反应的研究与应用 [J], 刘梦琴;冯泳兰;莫运春;谢红旗;曾荣英
5.溴化镧／氯化镧电流型闪烁探测器性能研究 [J], 卢毅;宋朝晖;谭新建;赵晓川;张子川;李刚;张侃
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基于6LiI（Eu）闪烁体的小型高效率中子探测器试制

基于6LiI（Eu）闪烁体的小型高效率中子探测器试制

基于6LiI（Eu）闪烁体的小型高效率中子探测器试制王强;罗小兵;曾军;刘艺琴;郑春【期刊名称】《核电子学与探测技术》【年(卷),期】2013(000)011【摘要】使用6 LiI（ Eu）闪烁体和光电二极管试制了中子探测器，该探测器尺寸为D25 mm ×20 mm，测量252 Cf中子源慢化后的中子，可以得到明显的热中子峰，其分辨率为约16．3％，热中子探测效率约95％。

【总页数】5页(P1323-1326,1361)【作者】王强;罗小兵;曾军;刘艺琴;郑春【作者单位】中国工程物理研究院核物理与化学研究所，四川绵阳621900; 四川大学原子核科学技术研究所辐射物理及技术教育部重点实验室，四川成都610064; 中国工程物理研究院中子物理学重点实验室，四川绵阳621900;四川大学原子核科学技术研究所辐射物理及技术教育部重点实验室，四川成都610064;中国工程物理研究院核物理与化学研究所，四川绵阳621900; 四川大学原子核科学技术研究所辐射物理及技术教育部重点实验室，四川成都610064;四川大学原子核科学技术研究所辐射物理及技术教育部重点实验室，四川成都610064;中国工程物理研究院核物理与化学研究所，四川绵阳621900; 中国工程物理研究院中子物理学重点实验室，四川绵阳621900【正文语种】中文【中图分类】TL816+.3【相关文献】1.面向宇宙线成分和能谱测量的新型ZnS(Ag)闪烁体热中子探测器 [J], 刘茂元;黄其昌;姚佳东;申丰兆;马欣华;高启;崔树旺;李兵兵;贺亚运;单增罗布;陈天禄;周荣2.用于在线测量反应堆内热中子相对通量密度分布的闪烁体光纤探测器研究 [J], 李严严;张雪荧;张艳斌;刘锋;马飞;万波;葛红林;张宏斌;陈亮3.基于6LiF/ZnS(Ag)闪烁体波移光纤读出中子探测器模拟研究 [J], 吴冲;张强;张鹏;孙志嘉;唐彬;王拓4.塑料闪烁体探测器中子/伽马甄别能力研究 [J], 秦茜;李玮;焦听雨;李晓博;肖凯歌;李世垚;刘毅娜;王志强;刘蕴韬5.~6LiI（Eu）闪烁探测器的频谱粒子分辨 [J], 段绍节因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

中子闪烁体新材料

中子闪烁体新材料

中子闪烁体新材料一、引言中子探测与成像技术在科学研究、医疗诊断、工业检测、安全检查等领域具有广泛的应用。

中子闪烁体作为一种重要的辐射探测材料，能够将高能中子转换为低能可见光，从而实现中子的探测与成像。

近年来，随着新材料技术的不断发展，中子闪烁体新材料的研究和应用取得了显著成果。

二、中子闪烁体新材料的研究进展1. 含硼聚乙烯板正如参考信息[1]所述，含硼聚乙烯板是一种轻质高效的中子闪烁体新材料。

它结合了聚乙烯的轻质特性和硼元素对中子的高效吸收能力。

这种材料具有以下优点：（1）轻质：相比传统屏蔽材料，含硼聚乙烯板具有更低的密度，减轻了整体重量，提高了使用灵活性。

（2）高效吸收：硼元素对中子具有高效的吸收能力，能将中子转化为稳定的原子核，降低辐射强度。

（3）良好加工性能：含硼聚乙烯板具有良好的加工性能，易于加工成各种形状。

2. 柔性复合材料参考信息[2]提到了柔性复合材料的突破，这种材料在X射线探测与成像领域具有重要作用。

虽然以下例子并非直接针对中子闪烁体，但柔性复合材料的研究为中子闪烁体新材料的研发提供了借鉴。

河北大学研究团队开发了一种具有良好水分散性、对X射线高度敏感的闪烁体，并利用该闪烁体研发出三种新材料。

这些新材料在辐射致发光、X射线成像柔性水凝胶屏幕等方面具有广泛应用。

三、中子闪烁体新材料的应用领域1. 科学研究：中子闪烁体新材料在核物理、粒子物理等领域的研究中具有重要作用。

2. 医疗诊断：中子闪烁体新材料可用于中子放射治疗和影像学，提高癌症等疾病的诊断和治疗水平。

3. 工业检测：中子闪烁体新材料在无损检测、材料分析等领域具有重要应用。

4. 安全检查：中子闪烁体新材料可用于核设施、边境口岸等场所的安全检查。

四、未来发展1. 提高材料性能：继续研究中子闪烁体新材料，提高其对中子的探测效率和成像质量。

2. 扩大应用领域：探索中子闪烁体新材料在更多领域的应用，如生物医学、地质勘探等。

3. 研发新型材料：结合纳米技术、生物技术等，研发具有更高性能、更低成本的中子闪烁体新材料。

欧洲多国正在研制世界上最大的中微子探测装置

欧洲多国正在研制世界上最大的中微子探测装置

欧洲多国正在研制世界上最大的中微子探测装置
李珊珊
【期刊名称】《天文爱好者》
【年(卷),期】2016(000)008
【摘要】最近，国际权威学术期刊《JournalofPhysicsG：NuclearandParticlePhysics》上刊登了介绍未来世界上最大的中微子探测装置“KM3NeT”的文章，论文从科学目标、探测技术和所需费用等多个角度介绍了该科学设备的情况。

“KM3NeT”由法国、意大利和德国等10个国家合作建设。

【总页数】2页(P14-15)
【作者】李珊珊
【作者单位】
【正文语种】中文
【中图分类】U226.51
【相关文献】
1.美公司正在研制世界上最先进的数字雷达
2.世界上最大的就业战争正在中国打响
3.世界上正在研制的最新武器
4.欧洲:世界上最大的柑桔汁市场
5.地中海地区将耗资10亿美元建设世界上最大的多国互联电力系统
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探测快中子的新技术

探测快中子的新技术

探测快中子的新技术
石宗仁
【期刊名称】《核电子学与探测技术》
【年(卷),期】1997(000)005
【摘要】本文概述了近年来探测快中子的新技术，它们分别是：抑制γ射线、热中子和带电粒子的符合谱仪；高分辨宽能量范围正比计数器的＾３Ｈｅ夹心谱仪；含氢的纤维闪烁体用于抑制γ射线、中子位置分布和中子能谱测量；及含锂的纤维玻璃闪烁体用于长中子计数器测平均中子能量；中子的直接探测；用于中高能和重离子核物理的多元件阵列快中子探测器和极化仪；用于核核查的中子源影像探测器；高入射氘核能量和高能中子的伴随粒子技术等７个方面
【总页数】1页(P390)
【作者】石宗仁
【作者单位】中国原子能科学研究院
【正文语种】中文
【中图分类】O571.523
【相关文献】
1.闪烁探测器在快中子探测方面的应用研究 [J], 黎鹏
2.探测快中子的新技术(二) [J], 石宗仁
3.利用气泡探测器测量激光快中子 [J], 赵磊;贺书凯;卢峰;吴玉迟;周维民;张发强;周凯南;谢娜;黄征;仲佳勇;谷渝秋;徐妙华;李玉同;李英骏;张翌航;张喆;朱保君;姜炜曼;张笑鹏;赵旭;仝博伟
4.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 [J], 程凯;魏鑫;曾德凯;季选韬;朱坤;王晓冬
5.掺钆液闪探测器用于锦屏地下实验室的快中子本底测量 [J], 王桢;何汉涛;刘书魁;林兴德;幸浩洋;朱敬军
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闪烁体中子探测器MWPC

闪烁体中子探测器MWPC


50×50 cm2
Pixel size
8mm*8mm
Resolution Distance to sample Working wavelength range q range
1 cm (FWHM) 1~5 m 0.4-8 Å 0.004-3.4 Å-1
Detection
50% @1.8Å
efficiency
Coupled LH2 (20 K) 7.3 Å Bender+Sraight+Taper
40×60 → 20×30 mm² 3 3.8 × 107 n/s·cm2 19.5 + 2 m 6-axis movements
Supermirnsitive detector
0.2×0.2
50%@2Å
SANS
Small Angle Neutron Spectrometer
100cm×100cm
0.8×0.8
50%@2Å
• Shifting Scintillator Neutron Detector (SSND) 闪烁体中子探测器
研制新型中子探测器
工作目标：完成CSNS第一期三台中子谱仪的中子探测器设计和建造工作。开展基于
GEM的中子探测器，建造具有国际竞争力的中子探测器。鉴于目前3He气体价格逐年攀
升，开展基于B10、Li6等的中子探测器研究，并为CSNS的中子探测器做技术储备。
承担课题
3He管阵列与中子测试平台（CSNS二期预研项目） 项目负责人
2 （Degree）
15
90
150
SSND
Pixel size (cm2) 2.5*2.5 0.5*2.5 0.5*2.5
新型亚纳秒有机闪烁纤维中子探测器

新型亚纳秒有机闪烁纤维中子探测器

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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
中子探测玻璃闪烁体的研究进展

中子探测玻璃闪烁体的研究进展


些 法 看 。
关键词 ： 中子 ； 玻 璃 ； 闪 烁体 ； 靶 核 核 素
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新型无机中子闪烁体材料和关键探测器技术

新型无机中子闪烁体材料和关键探测器技术

新型无机中子闪烁体材料和关键探测器技术下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。

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中子探测器的原理与应用

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。

闪烁体探测器模拟装置[发明专利]

专利名称：闪烁体探测器模拟装置
专利类型：发明专利
发明人：章振宇,王熙,潘东辉,齐箫,臧维乔,方金土,雷夏生,马斌,吴品
申请号：CN201911127430.9
申请日：20191118
公开号：CN110727021A
公开日：
20200124
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本公开属于核电维修技术领域，具体涉及一种闪烁体探测器模拟装置。

本公开实施例的闪烁体探测器模拟装置可作为专用工具器应用于核电现场的检修工作，现场仪表故障时，通过该仿真装置，可快速定位故障位置；在核电站换料大修的预防性维修时，可作为专用工器具测试就地处理箱的各项功能是否正常；该仿真装置也可应用于辐射仪表培训实体中，模拟闪烁体型探测器的各类故障，用于辐射仪表的培训和教学工作。

申请人：中核核电运行管理有限公司,秦山核电有限公司
地址：314300 浙江省嘉兴市海盐县秦三厂25号楼
国籍：CN
代理机构：核工业专利中心
代理人：王洁
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新一代测井用闪烁探测器-稀土闪烁晶体

新一代测井用闪烁探测器-稀土闪烁晶体
孙汉城
【期刊名称】《国外测井技术》
【年(卷),期】2003(018)006
【摘要】本文综述新一代闪烁体--稀土闪烁晶体的进展,介绍其优异的性能以及在测井工作中的应用前景.
【总页数】2页(P7-8)
【作者】孙汉城
【作者单位】北京深鸣远科技开发中心
【正文语种】中文
【中图分类】TE2
【相关文献】
1.脉冲中子全能谱测井闪烁探测器响应特性的蒙特卡罗模拟 [J], 张锋;王新光
2.稀土氧化物闪烁晶体提拉法自动控制系统设计 [J], 程冉;郑睿;谢庆国;肖鹏
3.高品质稀土卤化物及其闪烁晶体的研究与发展现状 [J], 段西健;温永清;张瑞森;高淞
4.稀土氧化物闪烁晶体提拉法自动控制系统设计 [J], 程冉[1];郑睿[1];谢庆国[1,2];肖鹏[1,2]
5.闪烁晶体用高纯无水稀土卤化物的制备与表征 [J], 余金秋;彭鹏;刁成鹏;吴浩;何华强
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脉冲中子测量中用长计数器校准闪烁探测器的方法

脉冲中子测量中用长计数器校准闪烁探测器的方法艾杰;马景芳;范锐锋;代红跃;文延伟【期刊名称】《核电子学与探测技术》【年(卷),期】2005(025)002【摘要】介绍了采用长计数器与闪烁探测器相组合,通过长计数器对闪烁探测器进行适时校准,进而以闪烁探测器给出低产额脉冲中子注量(或产额)的方法.该方法既减小了长计数器单次计数少引起的统计涨落,又避免了闪烁探测器受γ本底影响大的缺陷,同时还充分利用了长计数器平能量响应以及闪烁探测器探测效率的优点,将长计数器成功地运用于脉冲中子辐射场中,在脉冲中子辐射场中通过长计数器实现了中子注量(率)的量值传递,实现了脉冲中子源中子产额的测量.【总页数】4页(P210-213)【作者】艾杰;马景芳;范锐锋;代红跃;文延伟【作者单位】中国工程物理研究院流体物理研究所,四川绵阳919-101信箱,621900;中国工程物理研究院流体物理研究所,四川绵阳919-101信箱,621900;中国工程物理研究院流体物理研究所,四川绵阳919-101信箱,621900;中国工程物理研究院流体物理研究所,四川绵阳919-101信箱,621900;中国工程物理研究院流体物理研究所,四川绵阳919-101信箱,621900【正文语种】中文【中图分类】TL812【相关文献】1.单次脉冲中子源方法测量瞬发中子衰减常数 [J], 代少丰;刘耀光;尹延朋;韩惠林;周浩军;李建胜2.长硼计数器测量脉冲中子的漏计数问题探讨 [J], 唐章奎;李波均;王栋;胡孟春;杨高照3.长硼计数器测量脉冲中子的漏计数问题探讨 [J], 唐章奎;李波均;王栋;胡孟春;杨高照4.用银激活计数器测量快脉冲中子 [J], 吕铭方;韩旻;王新新5.微波脉冲频率计数器检定/校准方法及不确定度分析 [J], 刘红春因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

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

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
谷颖;孙世峰;陈昭熙;欧阳晓平
【期刊名称】《现代应用物理》
【年(卷),期】2022(13)3
【摘要】轴向位置的精确测量是快中子探测领域的挑战和难题,对高分辨率的快中子成像具有重要意义。

改进位置和时间响应能使快中子成像获得更好的成像分辨率和对比度,而提升时间分辨的困难主要来自相互作用深度(depth of interaction,DOI)的不确定性。

针对位置改进的问题,设计了一种基于有机闪烁体阵列的双端读出快中子探测器,提出了一种用于校准DOI的方法。

该校准方法基于快中子探测器双端读出的数据来进行系列计算和拟合,最终得到轴向位置校准曲线。

研究结果表明,该校准方法解决了快中子探测中轴向定位不准确的问题,提高了快中子探测器的位置分辨率。

【总页数】5页(P28-32)
【作者】谷颖;孙世峰;陈昭熙;欧阳晓平
【作者单位】华北电力大学核科学与工程学院;西北核技术研究所
【正文语种】中文
【中图分类】TL812;O571
【相关文献】
1.用于新型塑料闪烁体阵列探测器的多通道前端读出电子学设计
2.双闪烁体快中子飞行时间谱仪
3.基于双闪烁体探测器的四路低本底αβ测量仪研制
4.基于塑料闪烁光纤阵列的γ射线位置灵敏探测器数值模拟
5.基于6LiF/ZnS(Ag)闪烁体波移光纤读出中子探测器模拟研究
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量相关。闪烁纤维探测器灵敏区的主要成分为碳氢
化合物，中子与其相互作用，部分中子能量沉积其中
引起发光，对发光贡献的主要相互作用过程为 （ n，
P） 弹性散射。中子与聚苯乙烯中的氢发生弹性散
பைடு நூலகம்
射产生反冲质子示意图，如图 1 所示。根据质心系
中系统的动量和能量守恒求得散射中子和反冲质子 的能量分别如式（ 1） 和式（ 2） 所示［1］。
图 3 拉丝装置示意图 图 4 包层涂覆工艺流程图
图 5 拉丝前后 EJ232Q 时间响应特性
图 6 单层光纤阵列排线设备示意图
制作阵列过程中首先把纤维的一端固定在收线 盘上，随着收线盘均匀旋转，纤维在 排 线 机 构 的 作 用下一根挨一根的紧密排列在圆周表面。每转一 圈 就 自 动 记 数 ，到 规 定 的 圈 数 时 停 止 转 动 ，然 后 将 光学纤维的另一端也固定好。待一层排好之后， 检查纤维是 否 完 好 并 确 认 没 有 压 纤 现 象，然 后 进 行涂胶操作。
适合脉冲中子测量，因为其对 γ 射线的响应灵敏度 强于对中子的响应灵敏度。闪烁薄膜和有机闪烁纤 维阵列中子探测器是用于脉冲中子测量的闪烁型探 测器，它们优化了结构设计使探测器具有抑制 γ 射 线干扰的能力，但其光电转换装置需要安置在闪烁 体附近收集闪烁体发光，为了降低散射中子和 γ 射 线对光电转换器的干扰，要对光电转换器进行严格 的准直和屏蔽，受空间距离的限制使准直和屏蔽难 以达到要求，故此类探测器也难以满足中子时间谱 测量的要求。因此，研制具有强抗电磁干扰能力、高 n / γ 灵敏度比值、低屏蔽要求、快时间响应的中子探
The New Sub-Nanosecond Neutron Detector with Plastic Scintillation Fiber
DING Nan1 ，LIU Ya-nan1 ，WU Jing1 ，XIE Hong-zhi1 ，CHEN Liang2
（ 1． No． 8 Ｒesearch Institute of CETC，Hefei 230000，China； 2． Northwest Institute of Nuclear Technology，Xi＇an 710024，China）
3． 3 耦合对接及传光束制作工艺
和阵列中的闪烁纤维一一对接，对接好的阵列装入 金属外壳中并在耦合对接区域灌入 Gc-06 水晶胶固 定。将所有的耐辐照石英光纤收成束穿入不锈钢金 属软管中，然后在尾端将光纤穿入图 8 所示的端头 中，端头一 端 为 蜂 窝 状 圆 孔，光 纤 在 圆 孔 中 均 匀 分 布，这种结构可以使光纤束出射光均匀的照射到光 电转换器阴极上，有效避免了光电转换器局部饱和。 将穿好光纤的端头灌入 Gc-06 水晶胶，待胶完全固 化后，按粗磨—中磨—精磨—抛光的顺序进行研磨 抛光，经过抛光后的传光束精确地修正了表面的几 何形状，使其具有了较高的透光能力。
涂胶过程中需要控制胶层的厚度，胶涂的太薄 或太厚都容易导致固化后的阵列开裂变形，同时不
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2014 年第 1 期
同固化温度 和 固 化 时 间，也 会 影 响 固 化 后 的 性 能。 通过实验确定了滴塑型水晶胶固化温度为 18℃ ，固 化时间为 16 h 时，此阵列未完全固化，具有弹性，在 切片过程中不容易开裂。涂胶的阵列长度根据需要 确定，待光学胶固化后可按需要长度进行切割。切 割好的阵列压在两面贴有聚四氟乙烯薄膜的玻璃平 板下 24 h 后（ 常温） 即可完全固化。当阵列完全固 化后，用专用研磨夹具将阵列夹持好，然后按粗磨— 精磨—抛光的顺序对阵列需要对接的端面进行研磨 抛光。
2 探测器结构设计
有机闪烁纤维具有侧面垂直入射中子灵敏度强 于 γ 射线灵敏度的特性，因此可制作具有高 n / γ 灵 敏度比值的有机闪烁纤维探测器，从而满足抗 γ 射 线干扰的能力。这里，采用细直径的有机闪烁纤维 单层平行排列成的阵列作为中子辐射灵敏单元。单
层排列的有机闪烁纤维阵列在不降低 n /γ 灵敏度 比值的情况下，提高了探测器的探测效率。
选择的光学胶是成都晨光化工研究院生产的 Gc-06 型滴塑型水晶胶，滴塑型水晶胶是一种专用 于粘接光学器件和各种光纤的双组份透明环氧树 脂，其折射率与闪烁纤维接近，并且具有初始液相， 固化时具有一定的弹性。使用前按一定比例（ 质量 比 3 ∶ 1） 对胶进行配制，配制时首先对混合后的胶 液进行充分的搅拌，使两种组分分布均匀，搅拌过程 中会产生 气 泡 及 沸 腾 现 象［6］，这 将 影 响 其 使 用 效 果，必须用负压除去其中的气泡才能使用，采用抽真 空的办法来除气泡，真空度为 0． 1 个标准大气压。
图 2 探测器结构示意图
3 探测器制作工艺
3． 1 有机闪烁纤维制作工艺
探测器要具有亚纳秒的时间响应半宽，要求作 为探测器敏感材料的有机闪烁纤维具有快时间响应 半宽，而目前没有如此快响应的闪烁纤维成熟产品。
对市面上比较成熟的闪烁纤维产品研究，如美 国 BICＲON 公司的塑料闪烁纤维 BCF-20。它的纤 芯材料为聚苯乙烯（ 单体分子式为 C6H5CH = CH2 ， 密度为 1． 032 g / cm3 ，折射率为 1． 6） ，包层材料为 聚乙 烯 醇 （ 单 体 分 子 式 为 CH2 = CHOH，密 度 为 1． 26 g / cm3 ，折射率为 1． 49） ，包层材料厚度为纤芯 直径的 3% ～ 5%［2］，参考 BCF-20 的参数选择具有 快时间响应的塑料闪烁体 EJ232Q 拉制闪烁纤维， EJ232Q 的主要成分也是聚苯乙烯（ 折射率为 1． 60） 。 由于制作探测器敏感区的闪烁纤维长度很短，不必 考虑其损耗问题，因此，制作突变型（ SI 型） 闪烁纤 维，即纤维芯径部分折射率保持不变，而在纤芯和包 层的界面处折射率发生突变。选择聚甲基丙烯酸甲 酯（ PMMA，折射率为 1． 49［3］） 作为包层材料。
3． 2 闪烁纤维阵列制作工艺
闪烁纤维阵列采用专用光纤绕排线设备示意 图，如图 6 所示。该设备解决了阵列制作过程中的 纤维排列不齐、张力不均匀、不同纤维内部存在大小 不同的轴向应力使纤维扭曲变形，以及绕线时存在 静电使纤维扭曲变形等问题。设备采用计算机控 制，下位机采用 PLC 控制，张力控制中使用舞蹈器 控制张力，收线时张力精度可控制到 5 g 以下，可以 避免断纤的发生。排线和收线精确同步，收线电机 采用交流伺服电机，排线电机采用步进电机，用收线 电机编码器的脉冲控制步进电机可保证排线精度。 在收线盘附近安装除静电装置，去除纤维上的静电， 解决静电影响排线精度的问题。
对于散射中子
En = En cos2 θ
（ 1）
对于反冲质子
Ep = E0 cos2 φ
（ 2）
式中，E0 为入射中子； En 为散射中子能量； Ep 为反
冲质子能量； θ 为散射中子与中子入射方向之间的
夹角； φ 为反冲质子的运动方向与中子入射方向之
间的夹角。
图 1 中子与有机闪烁纤维作用 沉积能量过程示意图
Abstract： A new sub-nanosecond neutron detector with plastic scintillation fiber is introduced，which is applied in the time spectrum measuring of neutron． Also，the principle，structural design and the specific production process of this type of sensitive neutron detector are described． Then，the indicators of detector technical are given． In addition，a new sub-nanosecond plastic scintillation fiber has been studied， which is used for producing detectors． The material selection，the producing and the time response characteristics of the plastic scintillation fiber are introduced． Key words： plastic scintillation fiber array； neutron detecting sensitivity； time response； neutron detectors
为了避免中子和 γ 射线对光电转换器的影响， 需要对光电转换器进行准直和屏蔽，这需要将光电 转换器放置在距离源比较远的地方。我们在结构设 计上采取将闪烁体与光电转换器分离，由耐辐照的 传光光纤束收集、传输有机闪烁纤维阵列发出的光 信号，这样探测器的传感探头可以放在距离源很近 的位置，光电转换器则放在距离源较远的容易屏蔽 的屏蔽腔内。
（ 1． 中国电子科技集团公司第八研究所，合肥 230000； 2． 西北核技术研究所，西安 710024）
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 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： TL812 文献标识码： A 文章编号： 1673-5692（ 2014） 01-093-04
传光光纤束与有机闪烁纤维阵列通过毛细玻璃 管一一对接耦合，在不影响有机闪烁纤维阵列正常 工作的情况下保证了两种不同纤维之间的耦合效率 和连接强度。传光束与光电转换器连接的一端，采 用发散设计，使光纤束出射光均匀的照射到光电转 换器阴极上，可有效避免光电转换器局部饱和。探 测器结构示意图，如图 2 所示。