掺钆高阻性板室（RPC）热中子探测器研究

论文摘要

本文首先给出掺钆（Gd）高阻性板室（RPC）热中子探测器基本原理,特别是Gd与热中子的反应机理。其次,根据探测器结构建立了模拟模型,利用MCNP和Garfield程序模拟了粒子与RPC热中子探测器的作用过程,计算了换体Gd203的合适厚度和RPC探测器对中子、γ的灵敏度,给出了热中子和1.25MeV能量γ与探测器作用产生的电子能谱。利用模拟数据研究了RPC热中子探测器的探测效率和时间分辨随电场、混合气体比例的变化规律,得到了最佳的电场强度和混合工作气体比例。根据模拟结果设计和研制了掺钆RPC热中子探测器,最后,对掺钆高阻性板室（RPC）热中子探测器性能进行了测试。用γ射线吸收法对探测器膜的厚度进行了测量；对探测器的示波器信号进行了研究；使用探测器对常见的Na-22和Cs-137γ放射源进行了测试,得到了信号幅度谱,初步研究了能量分辨；还利用D-D中子管经过慢化提供的热中子测试了探测器的探测效率,找到提高探测效率最佳条件。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 引言
• 第一章 掺钆高阻性板室（RPC）热中子探测器研究基础
• 1.1 基本理论
• 1.1.1 中子与物质的相互作用
• 1.1.2 常见的热中子探测器综述
• 1.2 掺钆高阻性板室（RPC）热中子探测器基本原理
• 1.2.1 热中子与Gd作用机理
• 1.2.2 掺钆RPC热中子探测器的基本结构
• 1.2.3 掺钆RPC热中子探测器的工作原理
• 第二章 掺钆高阻性板室（RPC）热中子探测器性能模拟
• 2.1 掺钆RPC热中子探测器的MCNPX模拟
• 2.1.1 MCNPX程序简介
• 2.1.2 模拟几何模型的建立
• 2.1.3 模拟条件及方法
• 2.2 MCNPX模拟结果及讨论
• 2O₃厚度的变化转及Gd₂O₃的最佳厚度'>2.2.1 气体室中电子总产额随Gd₂O₃厚度的变化转及Gd₂O₃的最佳厚度
• 2O₃和不加Gd₂O₃的模拟结果比较'>2.2.2 加Gd₂O₃和不加Gd₂O₃的模拟结果比较
• 2.2.3 RPC的中子和γ灵敏度
• 2.2.4 结论
• 2.3 掺钆RPC热中子探测器的GARFIELD模拟
• 2.3.1 Garfield介绍
• 2.3.2 掺钆RPC热中子探测器电离参数的模拟
• 2.3.3 模拟过程
• 2.3.4 电离常用参数的模拟
• 2.3.5 掺钆RPC热中子探测器性能参数的模拟
• 2.4 模拟研究结论
• 第三章 掺钆RPC热中子探测器设计与制作
• 3.1 掺钆工艺
• 3.2 RPC阻板制作
• 3.3 高阻性板室制作
• 第四章 掺钆高阻性板室（RPC）热中子探测器性能初步测试
• 4.1 影响实验的因素
• 4.1.1 气体室的均匀性
• 4.1.2 混合气体的比例
• 4.1.3 电压
• 4.2 实验仪器及插件的介绍
• 4.2.1 电子学系统的搭建
• 4.2.2 配气仪
• 4.2.3 电子学插件介绍
• 4.3 掺钆RPC热中子探测器的实验研究
• 4.3.1 掺钆RPC探测的Gd203膜厚度的精确测量
• 4.3.2 掺钆RPC热中子探测器的示波器信号
• 4.3.3 掺钆RPC热中子探测器的γ射线初步测试
• 4.3.4 掺钆RPC热中子探测器的探测效率测试
• 4.4 总结
• 第五章 总结和展望
• 参考文献
• 致谢
• 发表文章及成果