強流脈衝伽馬射線束絕對強度測量技術研究

《強流脈衝伽馬射線束絕對強度測量技術研究》是依託西北核技術研究院，由黑東煒擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：強流脈衝伽馬射線束絕對強度測量技術研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：黑東煒
• 依託單位：西北核技術研究院

項目摘要

脈衝伽馬時間-強度譜的絕對測量是強脈衝射線輻射裝置輻出性能及強脈衝輻射場參數診斷的重要測量內容，其測量結果對裝置性能分析，理論模擬程式的檢驗具有重要意義。現有的測量技術與脈衝伽馬輻射場能譜有著很強的依賴性。而脈衝伽馬射線輻射場能譜具有時變性和未知性，且準確能譜不能通過現有測量手段獲取。在能譜不能確切知曉的情況下，研製能量回響平坦的探測器是絕對測量的一種有效技術途徑。本項目通過對強流脈衝伽馬輻射場特徵及探測技術原理和探測器的分析，針對滿足強流輻射場測量的康普頓探測器，從物理原理入手，探索通過改變其發射極結構和輸入衰減方法實現平坦能量回響。通過本項目工作，研究能量回響平坦的強流脈衝伽馬射線探測技術原理，建立基於康普頓效應的強流脈衝伽馬射線強度的絕對測量技術。本項目研究成果可直接套用於脈衝反應堆、強流脈衝X/γ射線加速器、高亮度逆康普頓伽馬射線裝置等強流脈衝輻射裝置的絕對強度測量。

結題摘要

脈衝伽馬時間-強度譜的絕對測量是強脈衝射線輻射裝置輻出性能及強脈衝輻射場參數診斷的重要測量內容，其測量結果對裝置性能分析，理論模擬程式的檢驗具有重要意義。 本項目針對強流裂變伽馬探測的需要，在當前套用的康普頓探測器基礎上，探索通過改變發射極結構和衰減低能入射等措施提高其能量回響平坦性。研究在寬能譜範圍內能量回響平坦的康普頓探測器設計方法，研製原理型探測器，分析其性能特點，並開展能量回響刻度及強脈衝性能考核實驗。 項目取得的主要研究進展、重要結果、關鍵數據如下：（1）創造性地提出了發射極採用厚薄材料組合、相互補償實現平坦能量回響的設計思想。設計了一種新型探測器結構，在0.4~7 MeV能量區間伽馬射線靈敏度極值變化小於6.4%，優於當前最佳水平。 （2）提出了能量回響平坦的康普頓探測器設計方案，發展了多種型式的發射極結構改善能量回響平坦性。結果表明發射極為同種高Z材料組合、不同種高Z材料組合、中Z厚材料和高Z薄材料組合條件下以及雙發射極結構均能實驗平坦能量回響，且這些結構的探測器在0.4~7 MeV能量區內，探測器本徵靈敏度極值變化均小於10%。，最小可以達到5%。 （3）研製出了能量回響平坦的原理型康普頓探測器，並對其能量回響以及強脈衝性能進行了實驗驗證。理論計算與實驗結果的偏差小於5%，在不確定度範圍內吻合，表明探測器平坦能量回響設計技術原理可行。 （4）提出採用大樣本統計抽樣的方法評價探測器測量不確定度對未知能譜結構的依賴性，套用該評價方法對設計的探測器分析得到其對測量對象能譜依賴性小於4%，優於當前套用的探測器15%的水平。 本項目解決了康普頓探測器能量回響平坦性設計的難題，為建立不依賴脈衝伽馬輻射場能譜的強度測量技術，進一步降低脈衝伽馬強度測量不確定度提供了技術途徑。所研製的康普頓探測器是強流快脈衝伽馬射線測量中較理想的探測器，為提高國家重大實驗中脈衝伽馬輻射場絕對測量數據結果精度提供了一種新的手段。