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闪烁体光纤中子探测技术应用研究

2021-04-13熊帮平

科技视界 2021年7期
关键词:测量研究

万 波 熊帮平 黎 刚 李 昆 夏 源

(中国核动力研究设计院核反应堆系统设计技术重点实验室,四川 成都 610041)

0 引言

中子技术在核医学、核电站、材料研究、航空航天、辐射防护等领域均有广泛应用,而中子探测是实现中子技术应用的基础。 随着中子技术应用的发展,对中子的探测也提出了一些新的需求,例如:高能物理研究中需要掌握中子的入射方向、能量等信息,中子照相[1]技术需要针对研究对象的类型、 中子源能量设计位置分辨率高、时间响应快的中子成像装置,反应堆中子学物理实验研究过程中需要在堆芯内部、燃料空隙间布置中子探测器实现堆芯中子通量分布的实时测量。 传统的3He/BF3 正比计数管、 裂变电离室等中子探测器由于体积大、难以测量中子能量等原因不能满足以上要求。 近年来, 由于光纤技术的发展兴起一种新的中子探测技术,即将中子信号转换为闪烁光信号进行处理[2]。由于光纤直径小,可以插入堆芯燃料棒的空隙当中实现中子在线测量, 用于中子成像装置也具有较高的空间分辨率,此外,将中子转换为光信号在光纤内传输,抗外界环境干扰能力强,可实现中子远距离探测。 上述优点使得闪烁光纤中子探测技术具有巨大的应用潜力。

用于闪烁光纤中子探测技术的光纤主要有三种类型:普通光学光纤、塑料闪烁光纤和波移光纤。普通光学光纤构成的中子探测器结构如图1(a)所示,探头由闪烁体材料和中子转换材料组成,中子进入探头发生核反应生成带电粒子引起闪烁材料发光,闪烁光经普通光纤传输到光电倍增管转换为电信号从而实现中子探测。……

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