Speaker
Mr
Baochen Wang
(University of Science and Technology of China)
Description
(征文范围:4.数据处理与分析方法)
关联成像是新兴的量子信息与成像光学的交叉前沿热点,中子关联成像在理论上被证明可以实现。中子关联成像要求中子处于热中子能区且能达到一定的通量。为了得到一定通量的热中子束流,就需要对中子源产生的14MeV热中子束流进行慢化并进入准直系统。
如果用实验室试验的方法来研究中子与材料的相互作用,既需要耗费大量的实验材料,又需要进行长期的多次的实验。这样的方法不仅效率低下,需要大量的人力物力,而且数据的获取和处理分析任务也很繁重,并且会在试验过程中受到种种不利因素的影响,导致结果不够理想和准确。而应用基于蒙特卡洛方法的Geant4应用程序包在计算机上做模拟实验来研究材料的慢化效率,就可以省去进行长期、多次实验的过程,直接就不同情况得到相应的模拟结果,并且结果也比较准确。
利用Geant4仿真工具,对不同材料对中子的慢化能力进行仿真,以确定慢化层的结构。最终仿真结果:铅可以很快地将14MeV的快中子慢化至1MeV能级,慢化效率随厚度增加呈先增后减趋势,存在最佳慢化厚度;聚乙烯的慢化效率与厚度和密度有关,若用于慢化1MeV能级的中子时,慢化效率比直接慢化14MeV的快中子要高。最终选取铅和聚乙烯组合作为慢化层材料。
准直系统需要完成准直的功能,因此准直通道的外壁材料应能够尽量多地反射中子,使中子能够一直在孔道中行进。利用Geant4仿真工具,对不同材料对中子的反射能力进行仿真,发现铝、铅等材料对中子有不同程度的反射能力。其中,铅对中子的反射能力已经通过实验得到验证。因此准直通道采用铝、铅组合的材料构成。
中子慢化准直系统主要由以上慢化部分和准直部分组成,最终准直通道出射的热中子束的通量可以满足实验研究的需求。同时这一结构仍有改善的余地,今后将对这一结构继续进行改进。
Primary author
Mr
Baochen Wang
(University of Science and Technology of China)
Co-author
Mr
革 金
(University of Science and Technology of China)