锰浴法中子源强度基准γ丈量系统探讨

随着我国核技术的发展,中子源的应用范围逐渐扩大,由最初的核反应逐步扩展到核电、国防、科研、教学、产业、医学及生物研究的领域。建立一套中子源强度基准可以正确的定度中子源强度,采用锰浴法并考虑修正系数的影响可以有效提高丈量|教学论文网|中子源强度的正确性,扩展中子源强度丈量|教学论文网|的范围,减小丈量|教学论文网|结果的不确定度,可以参加国际比对,更好地开展量传工作。中子源强度基准的研究还可以更好地满足相关科研单位、石油测井行业、核电站等对中子源强度丈量|教学论文网|的需要,同时满足日益增加的中子防护仪表、个人中子剂量监测的检定、校准需要,可以带来明显的社会效益和一定的经济效益。论文依托中国计量科学研究院项目Y0756:中子源强度丈量|教学论文网|方法的研究,主要通过改变锰浴法中子源强度基准中MnSO4溶液浓度、温度、流速等条件,及考虑快中子俘获(氧、硫)、中子源对慢化中子的俘获、中子逃逸、锰共振等修正系数来研究丈量|教学论文网|中子源强度的最佳条件(以Am-Be源为主),终极给出整套锰浴系统的探测效率及最佳的丈量|教学论文网|条件。基于此项目的终极目的需要首先建立一套锰浴法中子源强度基准。锰浴法中子源强度基准包含锰浴系统和γ丈量|教学论文网|系统两大部分,其中γ丈量|教学论文网|系统的稳定性、探测效率会直接影响到整个中子源基准装置的稳定性、探测效率和丈量|教学论文网|数据的不确定度,所以建立锰浴法中子源强度基准的γ丈量|教学论文网|系统是十分必要的。本文研究的是锰浴法中子源强度基准的γ丈量|教学论文网|系统,主要从中子源强度的丈量|教学论文网|原理、系统硬件结构、系统软件设计和系统总体调试四个方面做了具体的论述。具体丈量|教学论文网|流程是:使用NaI(Tl)探测器探测锰浴中56Mn发射的γ射线,产生的信号经过前置放大电路和主放大电路进行信号整形放大后,输入到单道脉冲幅度分析器,经过单道分析器的上下阈值的幅度鉴别后输出信号给数据采集卡,并利用LabVIEW软件平台开发出数据采集系统软件,将数据采集卡中的信号采集处理。中子源强度丈量|教学论文网|采用了锰浴法,它是丈量|教学论文网|中子源强度最常用的、最广泛的、正确度最高的一种方法。锰浴法的基本原理是:锰浴是一个体积足够大的球状或圆柱状容器,里面装满硫酸锰水溶液。将待丈量|教学论文网|的中子源悬挂于锰浴的中心,源不断地向四周发射中子,这些中子在水中受到慢化作用。忽略介质对快中子的吸收,则由源发出的全部中子将被慢化成热中子,并被介质中的55Mn和其他物质吸收。当源在锰浴中放置足够长时间后,锰浴中的中子数将达到平衡状态。55Mn吸收热中子后变为56Mn,56Mnβ衰变后跃迁到56Fe的激发态,然后发出γ射线返回56Fe的基态。假如中子源所发射的中子都被55Mn俘获,丈量|教学论文网|56Mn发射的γ射线,就可以确定中子源的强度。系统硬件主要包含探测器、高压电源、前置放大器、主放大器、单道脉冲幅度分析器和数据采集系统六个模块,其中数据采集系统包括数据采集卡和数据采集系统软件。根据系统的性能要求选取了六个硬件模块,其具体型号为NaI(Tl)探测器(Φ40×40mm的NaI(Tl)晶体和GDB44F型号的光电倍增管)、堪培拉3102D型号的高压电源模块、堪培拉2022型号的谱放大器模块、堪培拉2030单道分析器和NI的PCI-6601型数据采集卡。系统数据采集软件是利用Labview8.2编程软件设计的。软件程序由用户登录、参数设置、数据采集和数据保存四个功能模块组成:用户登录模块可以有效地保护软件的使用安全;参数设置模块用于设置数据采集的方式,选择保存不同通道的数据和不同采集方式需设置相应的丈量|教学论文网|参数;数据采集模块分为单次定时丈量|教学论文网|、单次不定时丈量|教学论文网|和循环定时丈量|教学论文网|三个丈量|教学论文网|方式的模块,不同的丈量|教学论文网|方式可以满足不同的丈量|教学论文网|需求,方便用户使用;数据保存模块可以记录采集数据:丈量|教学论文网|次数、通道0总计数、通道0计数率、通道1总计数和通道1计数率,并且可以直接应用EXCEL软件调用和处理保存过的采集数据。程序采用结构化、模块化设计,使软件操纵简便、人机交互界面友好。经过对程序进行的性能测试分析,采用不同的丈量|教学论文网|方式对输入的固定频率信号测试得到的丈量|教学论文网|结果误差小于0.0075,完全可以用于丈量|教学论文网|系统。程序测试结束后将程序天生|教育论文网|独立的执行应用程序(EXE),方便用户的使用同时可以防止用户查看或更改程序,有效地保证了程序的安全性及稳定性。此外,数据采集程序可根据实际情况进行扩充和剪裁,只需对软件适当更改即可用于不同的监测场合,有效地提高了程序的实用性。最后,对锰浴法中子源强度基准γ丈量|教学论文网|系统进行了联机调试,可以正常进行丈量|教学论文网|,设计了多个实验进行系统测试,系统的测试结果为:系统的时间线性判定系数R2=0.999999(两通道);丈量|教学论文网|活度线性为:R02=0.99991034(通道0)、R12=0.99778217(通道1);系统重复性为:本底丈量|教学论文网|时的单次相对标准偏差RSD3.5、有源情况下的每组RSD0.3、对两路5组的扣除本底后的均匀值的RSD0.2;系统稳定性:相对偏差0±0.33(通道0)、1±0.05(通道1)。系统测试结果表明γ丈量|教学论文网|系统的线性、重复性和稳定性完全可以用于锰浴法中子源强度基准中,为整个中子源强度基准的建立奠定了良好的基础。【关键词】：锰浴法中子源强度基准LabVIEW数据采集
【论文提纲】：摘要4-6Abstract6-11第1章引言11-141.1选题依据及研究意义111.2研究现状11-131.3研究内容131.4项目依托131.5预期研究成果13-14第2章锰浴法中子源强度基准的理论基础14-212.1中子及中子源理论14-182.1.1中子先容142.1.2中子的分类142.1.3中子与物质相互作用14-162.1.4中子源分类162.1.5中子源强度16-172.1.6中子的能量17-182.2中子源强度丈量|教学论文网|方法18-212.2.1锰浴法18-192.2.2其它浴技术19-21第3章研究方案21-323.1系统总体设计思想213.2方案选择21-323.2.1探测器选择21-273.2.2高压电源273.2.3前置放大电路27-283.2.4主放大电路28-303.2.5单道脉冲幅度分析器30-313.2.6数据采集卡313.2.7系统的有关软件31-32第4章系统硬件设计32-364.1锰浴系统32-334.2探测器组件334.3高压电源33-344.4主放大电路34-354.5单道脉冲幅度分析器354.6数据采集卡35-36第5章系统软件设计36-555.1相关理论先容36-405.1.1LabVIEW先容365.1.2DAQ系统先容36-385.1.3NI-DAQmx程序设计基础38-405.1.4采样频率的设置405.2程序总体设计及流程40-425.3程序模块先容42-475.3.1用户登陆模块42-435.3.2参数设置模块43-445.3.3数据采集（DAQ）模块44-465.3.4数据存储模块46-475.4程序测试47-525.5软件天生|教育论文网|及使用说明52-55第6章系统性能测试55-686.1探测器性能测试55-576.1.1光电倍增管的坪曲线55-576.1.2探测器组件输出的脉宽576.2主放大模块的线性测试57-596.3单道脉冲幅度分析器的阈值选择59-606.4数据采集系统线性测试60-616.5系统线性测试61-646.5.1系统时间线性测试62-636.5.2系统丈量|教学论文网|活度线性测试63-646.6系统重复性测试64-656.7系统稳定性测试65-666.8系统性能总结66-68结论68-69致谢69-70参考文献70-72攻读学位期间取得学术成果72