《閃爍光纖屏光錐耦合的熱中子探測與成像套用基礎研究》是依託重慶大學，由魏彪擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：閃爍光纖屏光錐耦合的熱中子探測與成像套用基礎研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：魏彪
- 依託單位：重慶大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
針對熱中子具有低能中子截面的特點，從量子效率、靈敏度、結構靈活性的熱中子探測與成像原理入手，採用閃爍光纖屏、光錐及EMCCD，藉助MC模擬工具，研究模組化設計、一體化集成的熱中子數字成像技術原理及方法。模擬研究閃爍光纖屏、光錐及EMCCD器件靶面之間光量子效率、光回響及光耦合等過程，構建中子-光子（可見光）的光轉換、光耦合、光傳輸與光探測的高效、高分辨、高靈敏熱中子數字成像系統。鑒於熱中子閃爍光纖屏信/噪比低、噪聲成分複雜及對比度低等因素，研究低照度熱中子成像系統的圖像降質理論建模方法，將多尺度幾何分析理論引入熱中子數字成像領域，探索研究熱中子輻射圖像最優表示方法，提高熱中子探測與成像系統的性能指標，此可為熱中子數字成像在新領域的套用研究打下堅實的基礎，並為高分辨二維探測直接三維熱中子層析成像技術研究創造條件，這對於提高我國熱中子數字成像技術研究水平等具有重要的理論意義和潛在的套用前景。
結題摘要
中子不直接產生電離，所帶電荷基本為零，其與物質相互作用時具有與X射線、γ射線完全不同的吸收規律，致使熱中子成像具有X射線成像所不具備的某些特點，使其在航空、航天、機械、石化、材料、核工業及醫學等領域的無損檢測與無損評價中有著廣泛的、獨特的套用。針對熱中子具有低能中子截面的特點，從量子效率、靈敏度、結構靈活性的熱中子探測與成像原理入手，採用閃爍光纖屏、光錐及EMCCD，構建了基於閃爍光纖屏光錐耦合的熱中子探測與成像系統。基於此，研究了一種熱中子高分辨（≥2pl/mm）、高探測效率（≥10%）閃爍光纖屏的光轉換技術及其與光錐（optic fiber taper）的光耦合、光傳輸技術。依據閃爍光纖的光輸出與沉積於閃爍光纖中的能量存線上性關係的基本原理，模擬計算了閃爍光纖的探測效率。通過改變入射熱中子能量（熱中子能量約為0.005—0.5eV），分別記錄入射能量在0.001eV、0.01eV和0.1eV時的探測情況，採用最小二乘法對所測得的數據進行擬合，獲得了不同入射能量條件下的光纖長度與沉積能量擬合圖（沉積能量曲線），得出了當光纖長度在10厘米以下時，沉積能量會隨著閃爍光纖長度的增加而有明顯變化；當閃爍光纖長度在10-13厘米範圍內，能量的沉積總體趨於穩定；隨著光纖長度的進一步加大，閃爍光纖內的能量沉積值雖會進一步增加，但對閃爍光纖的數組越長卻是不利的——數組中的光纖之間的串擾噪聲也會增大。通過模擬研究閃爍光纖屏、光錐及EMCCD器件靶面之間光量子效率、光回響及光耦合等過程，構建了中子-光子（可見光）的光轉換、光耦合、光傳輸與光探測的高效、高分辨、高靈敏熱中子數字成像系統。基於此，研究了低照度熱中子成像系統的圖像降質理論建模方法，探索研究了熱中子數字成像的圖像最優表示方法，進而研究了與新型熱中子數字成像技術相適應的圖像重建與處理技術，這對於提高我國熱中子數字成像技術研究水平等具有重要的理論意義和潛在的套用前景。
