強背景輻射下的低強度聚變伽馬探測技術研究

《強背景輻射下的低強度聚變伽馬探測技術研究》是依託西北核技術研究院，由管興胤擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：強背景輻射下的低強度聚變伽馬探測技術研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：管興胤
• 依託單位：西北核技術研究院

項目摘要

慣性約束聚變開闢了和平利用聚變能的巨大前景。DT聚變反應過程的診斷是研究聚變裝置設計的重要手段。由於具有沒有時間彌散和不受DT聚變區電漿溫度影響等優點，使得聚變伽馬成為診斷DT聚變反應過程的良好探針。但是, 目前發展的各種聚變伽馬測量方法，在探測下限、時間回響和閾上/閾下分辨等方面尚不能完全滿足ICF聚變伽馬測量的需要。本課題基於切倫科夫輻射的閾探測、光譜特性和前向發射特性，提出了提高切倫科夫探測器性能的可行技術途徑，希望通過本課題的研究，完善相關技術細節，給出一種閾上閾下分辨能力大於10E4、探測系統測量下限對應的等效中子產額低至10E12 n，本徵時間回響好於100ps的高性能聚變伽馬探測方法，為ICF聚變伽馬測量與診斷提供關鍵技術支持。

結題摘要

由於沒有時間彌散和不受DT聚變區電漿溫度影響，聚變伽馬探測一直是診斷DT聚變反應過程的良好探針，通過其測量結果可以更好的研究和認識聚變反應的物理過程。在當前聚變研究裝置產額較低的情況下，一般需要採用具有閾探測能力的氣體切倫科夫探測器進行聚變伽馬探測。但是，由於氣體切倫科夫輻射體本徵的存在非切倫科夫發射現象，造成氣體切倫科夫探測器的本徵閾回響比不夠理想（約為1000～3000），進而影響了其在強背景輻射場中的聚變伽馬測量波形質量，不利於基於聚變伽馬的聚變過程診斷。本項目針對氣體切倫科夫探測器閾回響比不夠理想展開研究工作，首先分析了氣體切倫科夫聚變伽馬探測器組成，建立了氣體切倫科夫探測器結構參數最最佳化方法；其次，分析研究了探測器信號構成及其本徵發射特性分析，明確了探測器閾下回響的構成因素 ；然後，實驗研究了氣體切倫科夫輻射體螢光發射特性研究，首次獲取了典型氣體切倫科夫輻射體微弱螢光發射參數；最後，基於實驗獲取的螢光光譜區別於切倫科夫光譜的特異性差別，研究了閾下螢光選擇性抑制技術，建立了可行性較強的閾回響比提高途徑。研究成果可以將氣體切倫科夫探測器的閾回響比參數提高2個數量級，同時對切倫科夫信號的衰減小於5倍，對高質量的獲取聚變伽馬時間過程具有重要的意義。另外，項目創造性的提出了一種基於強流脈衝電子束加速器的光譜獲取方法，對解決微弱發光現象的參數獲取難題有幫助。