2-64 脉冲中子产额测量

唐章奎 唐正元 徐荣昆

　　在脉冲中子产额测量实验中，发现采用BF₃和PMT闪烁探测器的测量结果存在很大的差异。在实验中，首先根据PMT闪烁探测器测量中子脉冲波形因统计涨落而呈现的毛刺，解决这种统计涨落对产额测量不确定度的影响；其次要解决BF₃在测量过程中的漏计数、计数的统计涨落和信噪比对测量不确定度的影响。

　　实验中，采用PMT闪烁探测器测量脉冲波形，消除了脉冲中子波形上因统计涨落而产生的毛刺。并通过在脉冲中子源上的实验测量，证明了PMT闪烁探测器测到的毛刺波形，在一定的测量不确定度范围内，不影响其对脉冲中子产额的绝对测量。

　　在用BF₃测量脉冲中子产额实验中，从示波器上观察到BF₃严重的漏计数现象。找到了过去测量中存在的问题。理论计算和实验结果表明，采用BF₃测量中子管脉冲产额，需要建立一个十分苛刻的测量边界条件。因此，我们对慢化体进行了优化设计，建立了满足脉冲产额测量要求的 8路阵列BF₃。

　　为了丰富测量技术，建立了铜活化法测量系统。根据 ⁶³Cu(n , 2n) ⁶²Cu反应，放出一对b ⁺，b ⁺ 湮灭发出一对g ，其夹角为180°的机理，采用测量⁶³Cu样品上g 射线符合计数的方法，回推中子强度或产额。由于⁶³Cu活化法的中子阈能高达12MeV，能够有效地屏蔽掉散射中子，实现了对DT中子脉冲的无本底测量。目前，该方法已作为DT脉冲中子产额测量的实验基准。

　　为了使测量条件与探测器灵敏度标定条件一致，在脉冲中子源上作了边界条件实验，并进行了可行性论证。按照边界条件在加速器上标定探测器灵敏度。在ns-200和K- 400加速器以及北京原子能研究院加速器上进行了灵敏度标定。实验中，采用伴随粒子法监测加速器源强；采用影锥法扣除散射本底。

表 1 PMT(区域)，BF₃和⁶³Cu测量1014中子管脉冲产额Y

　　从PMT闪烁探测器和阵列BF₃的灵敏度标定结果分析，原子能研究院和我所在加速器上采用伴随粒子法监测14MeV中子源强，二者的测量结果基本一致。

　　在野外，用PMT闪烁探测器、阵列BF₃和⁶³Cu活化测量系统同步测量脉冲中子产额。其测量结果相差在30%范围内。测量结果见表1。对测量结果的可靠性进行了论证和测量不确定度进行分析。综合评述了3套探测系统对测量环境的适应性和可靠性。最后确定了测量中子源脉冲产额的最佳条件和最佳测量方法。