3-15 实时中子照相转换屏光学性能实验

唐彬 李润东

　　同时，实验利用反应堆热柱孔道引出中子束注量率约为2×10⁷n/（cm^2× s），达不到CMRR堆的10⁸n/（cm^2× s），我们需要通过实验研究，绘出转换屏发光照度绝对值与中子束注量率的关系曲线，推导出中子注量率为10²n/（cm^2× s）时，ZnS(Ag)⁶LiF(NE426)转换屏发光照度的绝对值，为在CMRR堆上建立实时中子照相系统提供理论依据。

　　在实验研究中，利用反应堆热柱孔道出来的中子束，通过转换屏转换成夹杂n、b 、g 射线的可见光，经光学玻璃镀铝反光镜反射，除去n、b 、g 射线，可见光由弱光探头探测，用照度计直接显示照度大小。到达转换屏的中子束注量率的大小通过改变反应堆功率来改变。中子束注量率用活化法进行绝对测量。微光测量用弱光照度计进行直接测量。

　　实验时，先将反应堆功率分别稳定在4、40、100、200、400、600、800kW与1.6、2、2.5、3、3.5MW的功率水平，测量转换屏的照度值。第二步，将反应堆按和上述顺序相反的功率水平依次从3.5MW降到4kW，重复测量一次转换屏的发光照度。在以上实验过程中，转换屏位置对应的中子束注量率变化范围为2.63×10^4~ 2.3×10⁷n/（cm^2× s），测得转换屏发光照度为1.77×10^-6~1.17×10^-3lｘ。

　　实验于1998年7月进行，实验数据经过校正，给出了不同功率水平下的转换屏发光照度的绝对值，并由此绘出了转换屏发光照度与中子束注量率的关系曲线。

　　根据对实验数据的处理和分析，得出以下的初步结论：（1）转换屏发光照度大小与增长趋势与事先估计相符，可以确定实验数据基本有效；（2）随着到达转换屏的中子束注量率的变化，转换屏发光照度近似成线性变化。在中子束注量率为10⁶n/（cm^2× s）时，转换屏发光照度为10^-4lx左右，这与清华核研院给出的数据相符；（3）从转换屏发光照度的增长趋势可以得出在中子束注量率为10⁸n/（cm^2×s）时，转换屏发光照度为5×10^-3lｘ左右。

　　这次实验为确定成像系统的最小照度性能指标提供了直接的实验数据。根据实验结果，可以将成像系统的最小照度指标要求从10^-5lx降低到10^-4lx左右，使系统在满足性能要求的前提下降低了造价。