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用于中国散裂中子源多功能反射谱仪的高气压多丝正比室探测器的研制

温志文 祁辉荣 张余炼 王海云 刘凌 王艳凤 张建 李玉红 孙志嘉

用于中国散裂中子源多功能反射谱仪的高气压多丝正比室探测器的研制

温志文, 祁辉荣, 张余炼, 王海云, 刘凌, 王艳凤, 张建, 李玉红, 孙志嘉
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  • 中国散裂中子源需要建设一台多功能反射谱仪中子探测器,满足在10年运行期间内,50%(@2Å)以上的探测效率、好于2 mm的二维位置分辨、200 mm×200 mm的灵敏面积、3倍的n/γ分辨能力及良好的二维成像性能.基于此要求,探测器因此采用基于高气压3He气体的多丝正比室,并以满足反射谱仪的探测效率、位置分辨、长期稳定工作和n/γ分辨能力为目标进行探测器的设计.本文经过模拟和实验计算得出:以9 mm厚的铝合金入射窗、铝丝密封的高气压腔体和6 bar 3He+2.5 bar C3H8的工作气体的设计,可满足探测器对2Å中子10年运行期间内54%以上的探测效率要求;探测器对中子的位置分辨可达到1.4 mm左右;设计的气体净化系统,拥有2 L/min的气流速度可有效去除探测器内的负电性杂质气体,气体循环净化后可提高探测器约27%的气体增益,保证探测器长期稳定的运行;通过对252Cf中子源的能谱测量和成像测量,得出探测器的n/γ分辨能力在5倍以上和均匀的成像结果.研制的探测器满足反射谱仪需求,并已在中国散裂中子源反射谱仪靶站就位联调.
      通信作者: 祁辉荣, qihr@ihep.ac.cn
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:11675197,11775242)资助的课题.
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    Zhang L Y, Jing H T, Tang J Y, Li Q, Ruan X C, Ren J, Ning C J, Yu Y J, Tan Z X, Wang P C, He Y C, Wang X Q 2018 Appl Radiat Isotopes 132 212

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    Chen J, Kang L, Lu H L, Luo P, Wang F W, He L H 2017 Physica B (accepted)

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    Orban J, Cser L, Rosta L, Torok G, Nagy A 2011 NIMA 632 124

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    Fried J, Harder J A, Mahler G J, Makowiecki D S, Mead J A, Radeka V, Schaknowski N A, Smith G C, Yu B 2002 NIMA 478 415

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出版历程
  • 收稿日期:  2017-12-08
  • 修回日期:  2018-01-19
  • 刊出日期:  2018-04-05

用于中国散裂中子源多功能反射谱仪的高气压多丝正比室探测器的研制

  • 1. 兰州大学核科学与技术学院, 兰州 730000;
  • 2. 核探测与核电子学国家重点实验室, 北京 100049;
  • 3. 中国科学院高能物理研究所, 北京 100049;
  • 4. 中国科学院大学, 北京 100049
  • 通信作者: 祁辉荣, qihr@ihep.ac.cn
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:11675197,11775242)资助的课题.

摘要: 中国散裂中子源需要建设一台多功能反射谱仪中子探测器,满足在10年运行期间内,50%(@2Å)以上的探测效率、好于2 mm的二维位置分辨、200 mm×200 mm的灵敏面积、3倍的n/γ分辨能力及良好的二维成像性能.基于此要求,探测器因此采用基于高气压3He气体的多丝正比室,并以满足反射谱仪的探测效率、位置分辨、长期稳定工作和n/γ分辨能力为目标进行探测器的设计.本文经过模拟和实验计算得出:以9 mm厚的铝合金入射窗、铝丝密封的高气压腔体和6 bar 3He+2.5 bar C3H8的工作气体的设计,可满足探测器对2Å中子10年运行期间内54%以上的探测效率要求;探测器对中子的位置分辨可达到1.4 mm左右;设计的气体净化系统,拥有2 L/min的气流速度可有效去除探测器内的负电性杂质气体,气体循环净化后可提高探测器约27%的气体增益,保证探测器长期稳定的运行;通过对252Cf中子源的能谱测量和成像测量,得出探测器的n/γ分辨能力在5倍以上和均匀的成像结果.研制的探测器满足反射谱仪需求,并已在中国散裂中子源反射谱仪靶站就位联调.

English Abstract

参考文献 (21)

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