中子透射數(shù)字成像用閃爍光纖探測效率的研究.pdf

1、中子透射照相技術(shù)（簡稱中子照相）是一種無損檢測技術(shù)。中子照相技術(shù)中的探測與記錄介質(zhì)，歷經(jīng)了膠片成像、閃爍屏成像和閃爍光纖成像等幾個發(fā)展過程。特別是，隨著光電信息技術(shù)及計算機圖像處理技術(shù)等的飛速發(fā)展，數(shù)字化的微光成像系統(tǒng)代替了膠片成像，進入到了中子透射數(shù)字成像技術(shù)的發(fā)展階段。為了獲得清晰的中子數(shù)字圖像，提高中子轉(zhuǎn)換屏（一種中子—光子轉(zhuǎn)換的材料）的探測效率是其途徑之一。
　　本文針對閃爍光纖的新型的中子—光子轉(zhuǎn)換技術(shù)，通過構(gòu)造中子源能

2、量、被測試樣及光傳輸介質(zhì)的閃爍光纖陣列的閃爍光纖探測效率模型，采用蒙特卡羅方法，模擬研究閃爍光纖中子轉(zhuǎn)換屏的探測效率。其研究的主要內(nèi)容是，針對不同入射中子能量條件下，基于以聚苯乙烯和聚乙烯基甲苯為材料的閃爍光纖，改變可能影響閃爍光纖探測效率的因素或參數(shù)，測量閃爍光纖中的能量沉積值，基此研究分析能量沉積值發(fā)生變化的原因，探索提高閃爍光纖探測效率的方法。
　　本文采用Geant4蒙特卡羅模擬工具軟件，對中子源、被測試樣以及閃爍光纖的物

3、理模型進行建模，將中子源能量、被測試樣的種類、被測試樣的幾何厚度以及閃爍光纖的直徑、材料和長度作為影響閃爍光纖探測效率的可調(diào)參數(shù)，研究分析閃爍光纖的探測效率，并對所得模擬結(jié)果（測試曲線）進行最小二乘法擬合。在中子入射能量為0.001MeV、0.01MeV、0.1MeV和1MeV條件下，針對聚苯乙烯和聚乙烯基甲苯為材料，閃爍光纖的探測效率是：①隨入射中子能量的增大也隨之增大；②隨中子源到被測試樣的距離的增大出現(xiàn)陡增、然后趨于平穩(wěn)且緩慢下降

4、的趨勢；③隨被測試樣到閃爍光纖的距離的增大而出現(xiàn)快速下降-趨于平穩(wěn)-緩慢下降的趨勢；④隨試樣的厚度以及被測試樣原子序數(shù)的增加顯著下降。
　　本論文通過中子不同入射能量狀態(tài)下閃爍光纖探測效率的蒙特卡羅模擬模擬研究，針對以聚苯乙烯為材料的閃爍光纖模型參數(shù)和以聚乙烯基甲苯為材料的閃爍光纖模型參數(shù)，由此分別獲得了影響中子閃爍光纖探測效率的可能因素的物理—數(shù)學(xué)模型，這對于進一步完善中子透射數(shù)字成像技術(shù)的中子—光子閃爍材料的性能具有理論指導(dǎo)意