基于Geant4模擬14MeV快中子成像技術(shù)研究.pdf

1、在國際局勢動蕩的背景下，違禁物品越來越容易被不法分子獲取，這樣會對人身安全和財(cái)產(chǎn)安全造成巨大的傷害。常用的 X射線安檢儀在安檢和反恐工作中發(fā)揮了極其重要的作用，但由于 X射線穿透能力弱，不能檢測被高Z物質(zhì)包裹的違禁物品，所以存在誤檢和漏檢的情況。為了減少這種情況的發(fā)生，快中子憑借其強(qiáng)穿透力使快中子成像法成為國際研究的熱點(diǎn)。本工作采用國際開源蒙特卡羅程序包Geant4，構(gòu)建常用安檢機(jī)X射線與14MeV快中子分別轟擊待檢測物（HEU、Al和

2、PE）的物理模型，合理調(diào)用物理過程得到模擬數(shù)據(jù)，并結(jié)合 ROOT工具對模擬數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與處理。主要包括以下三個(gè)部分：第一部分是利用X射線和14MeV快中子分別對待檢測物進(jìn)行二維透射成像，模擬結(jié)果表明：14MeV快中子的最大檢出能力（8cm厚鉛盒）優(yōu)于X射線的最大檢出能力（0.40~0.55mm），且能定性的區(qū)分檢測物的密度大小與形狀；第二部分主要利用14MeV快中子誘發(fā)待檢測物發(fā)生（n,γ）反應(yīng)產(chǎn)生的γ射線的位置和時(shí)間等相關(guān)數(shù)據(jù)并結(jié)合入

3、射中子的方向?qū)Υ龣z測物進(jìn)行圖像重建，成像模擬結(jié)果表明：14MeV快中子和待檢測物相互作用產(chǎn)生的γ射線能夠用來檢測隱藏物品，且能夠?qū)Υ龣z測物進(jìn)行二維和三維γ圖像重建。其次，通過重建圖像結(jié)果對比，可以在一定程度上區(qū)分被檢測材料的種類并分辨空間位置；第三個(gè)是特征γ能譜方面，構(gòu)建14MeV快中子轟擊待檢測物并用YAP（Ce）閃爍體探測器探測特征γ射線的物理模型，首先，根據(jù)探測器不同距離不同角度特征γ能譜比較，獲得探測器最佳檢測位置優(yōu)化參數(shù)：最佳

4、擺放角度為180度，最佳擺放距離為15cm；其次，通過模擬得到的特征γ能譜與IAEA實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作比較，兩者符合較好，可以在一定程度上對待檢測物進(jìn)行一個(gè)初步定性的分析；再次，通過分析水樣和二氧化硅的特征γ能譜，采用計(jì)數(shù)相加法來求峰面積，進(jìn)行相對原子數(shù)作比，可以在一定程度上對待檢測物進(jìn)行一個(gè)初步定量的分析；最后通過初步的定性定量分析，作為一個(gè)開箱檢測的依據(jù)。綜上所述，相關(guān)研究結(jié)果不但可以為深入進(jìn)行14MeV快中子成像技術(shù)及其應(yīng)用研究奠定了基礎(chǔ)