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基于小批量Kmeans++聚类算法的液闪探测器n/γ甄别方法研究

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核电子学与探测技术 2022年第6期42卷 1073-1081页

作者：王飞鹏杨明翰夏冬琴洪兵汪建业中国科学院合肥物质科学研究院合肥230031 合肥综合性国家科学中心能源研究院合肥230031

提出一种基于小批量Kmeans++聚类算法的液体闪烁体探测器n/γ信号甄别方法.在^(252)Cf中子源混合辐射场中,分别使用小批量Kmeans++聚类算法和电荷比较法进行n/γ信号甄别,并将二者的分类结果进行对比与分析.实验结果表明,在400~600 keV... 详细信息

提出一种基于小批量Kmeans++聚类算法的液体闪烁体探测器n/γ信号甄别方法.在^(252)Cf中子源混合辐射场中,分别使用小批量Kmeans++聚类算法和电荷比较法进行n/γ信号甄别,并将二者的分类结果进行对比与分析.实验结果表明,在400~600 keV、600~800 keV、800~1000 keV和>1000 keV能量区间,小批量Kmeans++聚类算法的甄别品质因子分别为0.96、1.06、1.24和1.31,这优于电荷比较法的甄别结果,在中子探测领域该研究可作为脉冲形状甄别的一种参考方法.

关键词：液闪探测器脉冲形状甄别 Kmeans++聚类算法电荷比较法

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载钆液闪探测器的稳定性测试与探测效率刻度

清华大学学报（自然科学版） 2017年第7期57卷 768-773页

作者：王力杜强康克军岳骞清华大学工程物理系粒子技术与辐射成像教育部重点实验室北京100084 四川大学物理科学与技术学院成都610065

中国暗物质实验(China dark matter experiment,CDEX)合作组设计并研制了大体积载钆液体闪烁体快中子探测器,用于中国锦屏地下实验室(China JinPing underground laboratory,CJPL)的快中子本底测量。该探测器基于反冲质子信号与钆俘获... 详细信息

中国暗物质实验(China dark matter experiment,CDEX)合作组设计并研制了大体积载钆液体闪烁体快中子探测器,用于中国锦屏地下实验室(China JinPing underground laboratory,CJPL)的快中子本底测量。该探测器基于反冲质子信号与钆俘获热中子产生的γ信号之间的符合测量方法,有效地抑制环境γ本底,提高对快中子的探测灵敏度。该文对该探测器进行了稳定性测试和单能中子探测效率刻度,实验结果表明:该探测器稳定可靠,且具有良好的中子、γ信号甄别能力,以及较高的探测效率,适合对地下实验室极低通量快中子进行测量。

关键词：暗物质地下实验室液闪探测器快中子探测效率

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低本底液闪中子探测器的材料测试研究

原子核物理评论 2017年第3期34卷 604-610页

作者：李学洋杜强刘书魁林兴德幸浩洋唐昌建朱敬军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成都610065 四川大学物理科学与技术学院成都610065 清华大学工程物理系粒子技术与辐射成像教育部重点实验室北京100084

为测量中国锦屏地下实验室(China Jin Ping underground Laboratory,CJPL)极低通量的中子本底,需要建造大型快中子液体闪烁体探测器。建造探测器需要选用低放射性本底材料,并且化学性质稳定,不与液体闪烁体发生反应而影响液体闪烁体(EJ-... 详细信息

为测量中国锦屏地下实验室(China Jin Ping underground Laboratory,CJPL)极低通量的中子本底,需要建造大型快中子液体闪烁体探测器。建造探测器需要选用低放射性本底材料,并且化学性质稳定,不与液体闪烁体发生反应而影响液体闪烁体(EJ-335)的性能。为此,建造了小型液闪探测器,在其中分别放入聚四氟乙烯、无氧铜、氟橡胶、全氟醚橡胶这4种材料进行长期浸泡,并分别进行了如下测试:液闪长时间浸泡各种材料前后液闪的吸收光谱测试;用^(60)Coγ源检测小型液闪探测器光产额随时间的变化情况;用Am-Be中子源检验探测器在浸泡前后的n-γ甄别性能。最终实验结果表明,聚四氟乙烯和全氟醚这2种材料与液闪有很好的兼容性,可作为大型快中子液闪探测器的容器和密封圈的备选材料。

关键词：液闪探测器吸收光谱光产额 n-γ甄别

快响应束流损失监控(FBLM)系统液闪探测器初样的研制

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核电子学与探测技术 2011年第3期31卷 344-347页

作者：韩晨霞陈昌田建民赵中亮徐美杭李公平陈元柏徐韬光赵海泉兰州大学核科学与技术学院甘肃兰州730000 中国科学院高能物理研究所北京100049 广西大学物理科学与工程技术学院广西南宁530004 北京高能科迪科技有限公司北京100126

给出快响应束流损失监控(Fast Beam Lost Monitor,FBLM)系统的液体闪烁体探测器初样的研制。在高频四极加速器(Radio Frequency Quadrupole,RFQ)实验装置上的测试表明,液闪探测器能给出宽度为500μs束流宏脉冲结构,能逐个显示出宏脉冲内... 详细信息

给出快响应束流损失监控(Fast Beam Lost Monitor,FBLM)系统的液体闪烁体探测器初样的研制。在高频四极加速器(Radio Frequency Quadrupole,RFQ)实验装置上的测试表明,液闪探测器能给出宽度为500μs束流宏脉冲结构,能逐个显示出宏脉冲内490 ns的束流切束脉冲。液闪输出信号脉冲较490 ns束流切束脉冲延迟约70 ns。液闪型FBLM输出的信号幅度大于塑闪型。液闪探测器初样的成功研制,为其性能进一步改进提高,打下了良好的基础。

关键词：束流损失探测器液闪探测器束团结构

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掺钆液闪中子探测器的研制

强激光与粒子束 2015年第6期27卷 297-303页

作者：魏伟伟杜强王力余训臻张才勋幸浩洋林兴德唐昌建岳骞朱敬军四川大学原子核科学技术研究所辐射物理与技术教育部重点实验室成都610065 四川大学物理科学与技术学院成都610065 清华大学工程物理系北京100084

中子在探测器中能产生与暗物质粒子(WIMPs)类似的核反冲信号,对于低背景的暗物质直接探测实验,精确测量和排除中子的干扰尤其重要。为测量中国锦屏地下实验室(CJPL)中子本底的通量,研制了高效的、具有很强"中子-伽马"分辨的掺钆液闪快... 详细信息

中子在探测器中能产生与暗物质粒子(WIMPs)类似的核反冲信号,对于低背景的暗物质直接探测实验,精确测量和排除中子的干扰尤其重要。为测量中国锦屏地下实验室(CJPL)中子本底的通量,研制了高效的、具有很强"中子-伽马"分辨的掺钆液闪快中子探测器。介绍了掺钆液闪中子探测器的研制和性能,包括探测器形状和尺寸的设计,液体闪烁体类型、光电倍增管型号以及液闪容器材料的选择,探测器的伽马能量刻度以及中子与伽马信号的甄别。用Am-Be中子源对探测器进行探测效率刻度,得到阈值为0.2 MeV等效电子能量的中子探测效率为(6.30±0.30)%,满足中国锦屏地下实验室对中子通量测量的要求。

关键词：暗物质快中子液闪探测器能量刻度 n-γ甄别探测效率

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快响应束流损失监控液闪探测器初样的研制

快响应束流损失监控液闪探测器初样的研制

作者：韩晨霞兰州大学

学位级别：硕士

中国散裂中子源CSNS（China Spallation Neutron Source）设施主要由加速器、靶站和谱仪等部分,以及与以上主要装置配套的附属和保障设施所组成。其中加速器由一台H-离子直线加速器和一台快循环同步加速器组成。控制束流损失是强流质子... 详细信息

中国散裂中子源CSNS（China Spallation Neutron Source）设施主要由加速器、靶站和谱仪等部分,以及与以上主要装置配套的附属和保障设施所组成。其中加速器由一台H-离子直线加速器和一台快循环同步加速器组成。控制束流损失是强流质子加速器达到设计的功率水平的关键因素。因此,凡从事强流质子加速器研制的机构,无一不把控制束流损失的课题作为前期技术攻关的重点。本文介绍拟作为强流质子加速器和散裂中子源快响应束流损失监控用的液体闪烁体探测器初样结构的设计及建造。对研制的液闪探测器初样用137Cs的0.662 MeV能量的γ射线测量了其性能。在对测试的一些条件,如光电倍加管应加的高压,谱放大器的放大倍数,成形时间等进行了合理的选择和正确的设置。初样液闪探测器观察到宇宙线u子信号;通过测量能得到正常的137Cs的γ能谱,表明液闪探测器初样工作正常。初样液闪探测器在高频四极加速器（Radio Frequency Quadruple RFQ）实验装置上的测试表明,液闪探测器能正确地给出宽度为500μs束流宏脉冲结构,能逐个显示出宏脉冲内490ns的束流切束脉冲。液闪输出信号脉冲较490ns束流切束脉冲延迟（77.3+4.5）ns。液闪探测器初样的快时间响应满足束流损失监控快响应的要求。液闪探测器初样的成功研制,为其性能进一步改进提高,打下了良好的基础。根据测量所得数据,液体闪烁体可作为FBLM系统的探测器。

关键词： CSNS BLM 液闪探测器束团结构工作高压

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双目中子散射相机快速定位方法研究

哈尔滨工程大学学报 2023年

作者：侯英伟宋玉收吴冬冬刘鲁涛周志波武朝辉哈尔滨工程大学核科学与技术学院哈尔滨工程大学信息与通信工程学院国家核安保技术中心

为了探究使用中子散射成像法对核材料的定位的分辨率和测距精度与源项方位之间的关系，以及提高定位性能的可行方案。本文利用Geant4模拟了位于不同方位的Cf-252中子源成像过程，并利用交点反投影成像法（IBPI）与双目视觉测距法（BDM... 详细信息

为了探究使用中子散射成像法对核材料的定位的分辨率和测距精度与源项方位之间的关系，以及提高定位性能的可行方案。本文利用Geant4模拟了位于不同方位的Cf-252中子源成像过程，并利用交点反投影成像法（IBPI）与双目视觉测距法（BDM）进行二维成像与测距，研究了定位误差与中子源方位之间的依赖性。模拟结果显示源项位置距离成像平面中心越远成像效果越差，当改变探测系统布置时可能出现定位死区，并且通使探测器面向源项所在方向会增强成像性能。基于以上结果，本文提出了一种快速定位未知位置中子源或核材料的方法，并给出了相应的探测器布置方案。

关键词：中子散射成像交点反投影成像双目视觉测距核材料定位蒙特卡罗模拟快速定位液闪探测器双目对焦

江门实验原初黑洞丰度限制预研究及液闪放射性模拟研究

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江门实验原初黑洞丰度限制预研究及液闪放射性模拟研究

作者：张欣重庆大学

学位级别：硕士

自暗物质这一宇宙学概念提出以来,科学界对其的探索和研究就从未停止过。长期以来,关于暗物质的真实面目,科学家提出了很多猜想,原初黑洞(primordial black hole,PBH)作为众多猜想之一,随着近年来的LIGO实验观测到双黑洞合并产生的引力... 详细信息

自暗物质这一宇宙学概念提出以来,科学界对其的探索和研究就从未停止过。长期以来,关于暗物质的真实面目,科学家提出了很多猜想,原初黑洞(primordial black hole,PBH)作为众多猜想之一,随着近年来的LIGO实验观测到双黑洞合并产生的引力波后,再次引起关注。对于原初黑洞的观测,可以通过其霍金辐射释放的中微子流,由于其与物质的反应截面极小,几乎不会与物质发生反应,因此可以在很大程度上保留原初黑洞的内部信息,因此通过对这部分中微子的探测可以进一步了解原初黑洞的相关性质。本研究基于即将建成的江门中微子观测站,通过使用Black Hawk软件,实现了对不同质量的无自旋和有自旋原初黑洞模型产生的中微子流强的模拟研究。模拟结果表明,在相同质量情况下,有自旋黑洞能够释放出比无自旋情形更剧烈且能量更高的中微子流,而对于相同自旋情况下的黑洞模型,其释放的中微子流能谱范围和高能区通量则随黑洞质量的增加而减小。本研究进一步根据江门实验的探测参数,计算了江门实验预计可探测到的中微子信号,且基于目前已有的各种本底情况,对江门实验能够得到的原初黑洞构成暗物质的约束上限进行了预研究,给出了两种自旋情形下的原初黑洞丰度的预期值。预研究的结果显示,由于具有极高精度的中微子探测能力和更加有效的本底抑制方法,江门实验预期可以得到基于中微子直接探测情况下的更加严格的原初黑洞丰度1)值,在无自旋黑洞情形下比同样基于中微子探测的Super-K实验结果严格约15倍。结果同时表明,基于目前的探测精度,原初黑洞在存在自旋的情况下,其构成暗物质比例将会比无自旋情形更低。同时,为了使探测原初黑洞中微子这样的极低本底实验能够顺利进行,保证实验所用的靶物质即液体闪烁体具有极高的纯度和极低的放射性,在将靶物质灌装进探测器的过程,就需要及时对其放射性活度进行监测,确保已灌装的液体闪烁体是符合实验探测要求的。对此,本研究使用Geant4软件对整个灌装过程中的液闪放射性情况进行了仿真模拟,通过对各探测器结构和材料中的放射性物质进行模拟,得到灌装过程中的液闪和探测器其他结构材料的放射性能谱和位置分布情况。然后根据实际灌装情况和不同的灌装深度,在模拟结果的基础之上,分别制定了相应的挑选方法和测量方案,并总结了相应的的测量方法,用于检测液闪质量是否达标。本研究基于对模拟结果分析得到的测量方法,为江门实验的实际测量过程提供了一些借鉴和参考。

关键词：原初黑洞中微子实验江门中微子实验暗物质液闪探测器

裂变材料中子-伽马脉冲形状甄别几何条件影响的模拟分析

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核电子学与探测技术 2014年第9期34卷 1135-1139页

作者：林洪涛张全虎黎素芬李井怀第二炮兵工程大学西安710025 中国原子能科学研究院北京102413

快中子多重性分析技术是当前核材料衡算领域的热门研究方向。针对中子伽马脉冲形状甄别的效果在探测距离很近时明显变差的实验现象展开了研究。使用GEANT4工具箱模拟了液体闪烁体探测器测量裂变中子伽马的粒子输运过程,并基于计算机模... 详细信息

快中子多重性分析技术是当前核材料衡算领域的热门研究方向。针对中子伽马脉冲形状甄别的效果在探测距离很近时明显变差的实验现象展开了研究。使用GEANT4工具箱模拟了液体闪烁体探测器测量裂变中子伽马的粒子输运过程,并基于计算机模拟数据分析了使用BC-501A液体闪烁体探测器测量裂变中子时,裂变物质与探测器的距离(几何效率)对中子-伽马甄别效果的影响。分析的结果与实验现象相符,表明在基于液体闪烁体探测器的核材料属性测量中,若单个探头的探测效率较高,裂变中子伽马脉冲叠加会严重影响甄别结果和测量计数。

关键词：液闪探测器中子多重性计数 GEANT4模拟脉冲形状甄别核材料衡算