光电倍增管对14 MeV脉冲中子的直照响应.pdf

! 第# 卷! 第$ 期 强 激 光 与 粒 子 束 %’( # ，)( $! ! $**+ $**+! 年$ 月 ,-., /0123 45623 5)7 /538-942 :25;6 =( ， 文章编号：! **?@A$$ （$**+ ）*$?*AAB?*@ 光电倍增管对! #$% 脉冲中子的直照响应! 陈! 亮，! 欧阳晓平，! 张忠兵，! 张国光，! 张建福，! 张显鹏 （西北核技术研究所，西安+**$@ ） ! ! 摘! 要：! 采用-).?*A 型7/ 脉冲中子源产生的@( ;=% 脉冲中子对2;- 两个不同型号的光电倍增 管2;-?#CB: 和2;-?#CB*: 进行了直照实验。针对7/ 脉冲中子源产生中子脉冲的同时也会产生D 射线脉 冲的特点，采取了飞行时间法及吸收衰减法来消除D 射线对中子脉冲的干扰。利用中子及D 射线速度的差 异，将光电倍增管放置在离源较远的测点位置，测得了D 射线脉冲和中子脉冲时间上错开的双峰波形。通过 在辐射通道内添加B EF 厚的铅吸收体有效地抑制了D 射线峰，在离源较近的测量位置测到了干净的脉冲中子 波形。根据实测波形，得到的光电倍增管2;-?#CB: 和2;-?#CB*: 中子直照灵敏度分别为* G A 与* G B 量级， 该结果与理论计算结果在量级上一致。 ! ! 关键词：! 光电倍增管；! 直照响应；! 灵敏度；! 脉冲中子 ! ! 中图分类号：! 0B+( BA ；! 8)B$! ! ! ! 文献标识码：! 5 ! ! 光电倍增管（/;8 ）作为较理想的低噪声光电探测元件，在脉冲中子和 射线参数测量中有着广泛应 ! 用［］。以“闪烁体H 光电倍增管”为基础研制了两种具有中子I ! 射线分辨能力的闪烁中子探测器：闪烁薄膜 中子探测器［$ ］ ［A ］ 、闪烁纤维阵列中子探测器 。此类探测器闪烁体受脉冲中子I ! 射线辐照而发射荧光，荧光被 光电倍增管收集并在阳极形成脉冲电流信号输出（直照响应输出），实现对束流的探测。同时光电倍增管受周 围散射中子I ! 射线照射也会形成电流输出，对待测信号形成干扰，即直照干扰。闪烁中子探测器采用有机闪 烁薄膜或闪烁光纤作为信号转换体，探测效率极低；此外光电器件与闪烁体之间没有直接耦合，并且两者之间 有一定的距离，导致光收集效率较低。这两个因素致使探测器信号灵敏度很低，而光电器件直照干扰变得较为 突出，尤其对于闪烁体特别薄的低灵敏度闪烁薄膜探测器（闪烁薄膜越薄其中子I ! 射线分辨能力越高［$ ］），光 电器件的直照干扰已直接影响到低灵敏度闪烁薄膜探测器的标定。因此，研究光电倍增管的中子I ! 射线直照 响应对低灵敏度闪烁探测器设计、降低干扰、提高信噪比具有重要价值。文献［@ ］研究了光电倍增管对直流中 子束的辐照响应，主要针对光电倍增管受中子辐照产生信号的机理及过程。本文采用英国2;- 公司的#CB: 和#CB*:［B ］两种型号的光电倍增管在-).?*A 型7/ 脉冲中子源上进行了直照响应实验，利用中子输运程序 ;9)/［+ ］计算了光电倍增管对*( B J K( * ;=% 中子的能谱响应，并对@( ;=% 中子的直照灵敏度的实验及理 论计算结果进行了比较分析。 ! 理论分析 ［K ］ ! ! 由光电倍增管的工作原理知 ，中子直接照射光电倍增管 时，会与光电倍增管的入射窗、光阴极、打拿极、阳极等发生相互 作用，除弹性、非弹性散射外，还会发生（Q ，）、（Q ，）、（Q ，V ）等反 ! 应，同时反应生成的次级粒子与周围结构材料还会发生相互作 用。光电倍增管阳极输出电荷等于光阴极发射的电荷数与其增 益系数的乘积。中子束与光电倍增管