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维普资讯 第25卷第6期 原 子 能 科 学 技 术 VO1．2G．NO．6 1991年 l1月 Atom ic Energy Science and Technology NOV．1991 一 个低本底中子探测器的效率计算 沈冠仁 李素梅 金文绵 隋庆长 李 泽 杨 祯 (中国原子能辩学研究院 ．北京) 关键词 中子探测器，蒙特卡罗方法，净聚变。 一 、 引 言 自从 M．Fleishman和 S．Pons报告 了他们实现冷核聚变后 ，引起 了科学工作者的极 大兴趣井掀起了热潮，我们于 1989年 4月也开始了这方面的研究工作 。 我们采用液体闪烁体耦合到光 电倍增管来探掼I中子口】。ST一451渡体闪烁体为 10．5cm ×5cm的圆柱体 ，用 n— 甄别技术排除 射线讯号以降低本底。在设置探测闻窗从 1．5～ 3．5MeV中子能量时，它的平均本底计数为 0．025中子 ／s，在 中子源强度为 5中子 ／s时， 探测器效应本底比为 1：1。从 1989年 4月 18日至 6月中旬，完垒按照Fleishman等人介 绍的方法和实验程序进行实验，曾几次发现计数异常，但由于计数率在我们的探涮水平以 下，实验不能重复而不能得到肯定的结果。为此，我们认为建立一个低本底探测器系统是 十分必要的 下面介l绍用蒙特卡罗方法计算低本底 中子探测器系统的结果。 二 、探 测 器 系 统 1．基本要求和原理 在一个大的液体闪烁体中子探测器系统中，引起本底计数的原因 很多，但主要来 自宇宙线和周围环境 射线产生的本底计数。一块很薄的锂一8玻璃闪烁探 测器对热、慢中子的探测效率很高，而对 射线和宇宙射线却很低 把薄锂一6玻璃闪烁探 测器浸入液体闪烁体 内，当中子进入后，首先与液体闪烁体作用并被慢化，沉积能量于闪 烁体 内，输出一个近似入射中子能置的单能讯号 ，而被慢化的中子 由锂一6玻璃闪烁体 探 测，逸两类脉冲讯号 由耦合于探测器两端的两个光电倍增管输出和记录，然后进行符合， 以除去光电倍增管的噪声和上述的本底计数，这样本底计数水平预计可降到 1O 计数 ／s， 此 一个简单的液体闪烁体中子探测器的本底约低 1—2个置级。 2．探铡器的基本结构 液体闪烁体容器是一个用光学玻璃制成的圆柱体 。三块或五块 锂一6玻璃探测器沿着圆柱体容器的轴闻均匀分布，用光学玻璃架固定在容器里，然后 用 ‘ST一451液体闪烁体填满，容器两端通过光导与光 电倍增管耦合。锂一6玻璃圆板的直径为 10．5cnl或 12．6cnl，厚为 3mm，它的化学成 份 是SiO2(73．3 )，AlzO3(7．5％)，L‘iO (13．0 )和 Ce2Oz(5．9 )。 三，蒙 特 卡 罗 计 算 1．给定的实验条件 (1)中子源分为线源和平面源两类 。线源是直径 3mill、长20ram 豹 圆柱体 。平面源是直径 20mill、厚 0．1mill的圆盘形。(2)入射中子能量 分 别 是 3．5 MeV，2．45MeV，1．75MeV和 1MeV。 维普资讯 2．探测舞的计算方案 选择三个不同大小和装有不同数量锂一6玻璃板的探测器计 算 方案。图 1为方案1和2的示意图，他们都装有三块锂一6玻璃板。方案 l的容器为 直 径 l2．7 cin、长 12cm的圆柱庠，锂一6玻璃板直径为 12．6cm；方案 2为直径 11cm、长 11cin， 锂一6玻璃板直径为 10．5cm。方案 3大小与方案 2相同，装有五块锂一6玻璃板， ．20． 。 ／ ／ l ／