资源描述：
《中子产额活化测量法中γ拨梅合探测效率的模拟计算》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第16卷 第4期强激光与粒子束Vol.16,No.42004年4月HIGHPOWERLASERANDPARTICLEBEAMSApr.,2004文章编号:100124322(2004)0420461204中子产额活化测量法中γ2γ符合X探测效率的模拟计算111111白立新, 张一云, 吴丽萍, 徐家云, 赵庆昌, 孙大成,222222冯 杰, 王大海, 杨存榜, 陈玉婷, 温树槐, 郑志坚(1.四川大学物理科学与技术学院,四川成都610064;2.中国工程物理研究院激光聚变研究中心,四川绵阳621900) 摘 要:为了估计聚
2、变中子产额Cu活化测量法中加速器中子源刻度与实际测量中几何条件不一致对测量结果的影响,通过对MCNP进行二次开发,用蒙特卡罗方法计算了这两种情况下有角关联的γ2γ符合探测效率,通过与刻度实验结果比较,验证了计算结果的正确性,得出了几何条件的差别引起探测效率的增加小于3%的结论。 关键词:激光核聚变; 中子产额; 蒙特卡罗方法; 符合探测效率 中图分类号:TL816.3;TL822.3文献标识码:A 惯性约束聚变(ICF)实验的中子产额多少是聚变实验成功与否的重要标志之一,是对ICF理论、激光器运行、靶制作和诊断手段的综合
3、检验。目前,ICF实验中子产额的测量方法根据中子产额数量级大小而采用不同71,2]的方法。当中子产额大于10中子/脉冲时,采用Cu活化法γ2γ符合测量有较高的测量精度。 在ICF实验的中子产额测量中,为了提高灵敏度,Cu活化样品一般选得较大(如用<70mm×10mm的圆盘),且活化时与中子靶的距离小(10cm)。由于Cu片半径较大,因此,单位面积Cu片在中心位置与边沿位置对ICF中子源所张的立体角差别较大,致使活化后Cu片的放射性活度沿半径的分布不均匀。而在加速器中子源刻度实验中,由于束斑直径一般为3～4mm,而且束斑中心点
4、在一定范围内随机偏移,为了达到点源近似,Cu片活化位置一般都在大于1m处,Cu片活化后活度沿半径的分布近似为均匀分布。为了估算这两种活度分布的差别对测量结果的影响,我们用蒙特卡罗方法对测量系统在这两种条件下的探测效率进行了计算,通过与加速器刻度实验结果比较,得出活度非均匀性对符合探测效率的影响小于3%,并可用此计算结果对该影响进行修正。1 测量装置描述Cu活化法测量原理如图1。Cu样品活化后,立即放在两个7.6cm×7.6cm的NaI(Tl)探测器之间,Cu活+化后生成的β粒子湮没后放出两条方向相反的0.511MeVγ射线,当
5、左右两个探测器同时测量到γ1和γ2时,即有符合信号输出。 为了得到符合测量系统测量出的符合计数衰变曲Fig.1SchematicofCuactivationmeasurement图1Cu活化法测量原理示意图线与ICF实验中子产额的关系,测量系统需在加速器中子源上刻度,刻度因子a=2/(εRNσ)(1)63式中:ε为测量系统对该放射性核素的γ符合探测效率;R为发射γ射线的分支比;N为单位体积内参加Cu62(n,2n)Cu反应的靶核数;σ为反应截面。 由(1)式可知,刻度因子只与系统的γ符合探测效率ε和Cu样品材料的物理参数有
6、关。由于样品材料的物理参数在刻度实验和ICF实验测量中均相同,因此,只要保证系统的γ符合探测效率ε在刻度实验和ICF实X收稿日期:2003205206;修订日期:2003210229基金项目:国家863计划项目资助课题作者简介:白立新(1963—),男,副教授,博士,现主要从事核技术应用及核信息获取与处理方面的研究工作。©1995-2005TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.462 强 激 光 与 粒 子 束 第16
7、卷验测量中一致,即可得出正确的测量结果。2Cu活化样品活度的径向分布密度函数 圆柱型Cu样品放在点源中子场中活化,几何关系如图2。图中,O点位置为中子源,s为中子源距Cu样品中心点的距离,对距Cu样品中心半径为r处的2πrdr面积,相对于中子点源的立体角为2πrdr2πrsdrdΩ=22cosθ=223/2(2)s+r(s+r)式中cosθ表示Cu片面积在垂直于中子入射方向OA的平面BC上的投影。Fig.2GeometricalrelationofneutronsourceandCusample 由于活化后Cu样品的放射性
8、活度分布与dΩ成图2 中子源与Cu样品的几何关系正比,dΩ为径向变量r的函数。在加速器中子源刻度情况下,s远大于r,Cu样品活化后活度具有均匀分布,其径向上的分布密度函数近似为f(r)=r(3)而在激光核聚变中子产额测量中,Cu样品距离中子源10cm进行活化时,Cu样品活化后
