论文部分内容阅读
双中子和多中子晕核的研究一直是国际放射性核束研究的热点。双中子关联的精确测量依赖于位置分辨好、探测效率高和双中子鉴别能力强的中子谱仪。国际上各大放射性束研究机构均建有中子探测阵列，但多数在双中子鉴别能力上有所欠缺，特别是在小相对能量区域。如日本理化学研究所的NEUT和法国GANIL的DEMON，会丢失掉50％和37％的真实双中子，这对流强较弱的放射性束研究会有很大影响。 北京大学放射性核束实验组瞄准国际水准，建设了一套多中子关联谱仪。使用BC408塑料闪烁体做为探测单元，闪烁体是200cm×5cm×6cm的长方体，两端耦合Hamamatsu公司生产的R1828-01型光电倍增管。80个探测单元可以在独特设计的支撑系统上进行多种构型的摆放，最大效率进行双中子关联测量。探测单元利用两端读出时间信号来进行中子飞行时间和击中位置的测量，采用QDC对信号幅度进行积分测量，得到沉积能量信号，以用于双中子串扰排除。 在建造过程中，使用4个探测单元搭建了宇宙射线测试平台。通过宇宙射线测试，建立完善了一整套的位置、能量刻度方法，对宇宙射线得到约3cm的位置分辨和约270ps的时间分辨。测试结果表明探测单元具有优越的性能。 本工作中，还使用探测器设计软件包Geant4对中子谱仪的双中子串扰排除算法和最佳构型进行了模拟研究。使用11Li的三体破裂自由相空间模型，计算得到的双中子源。模拟中提出算法可以排除约83％的双中子串扰事件并保留约79％的真实双中子事件。在小相对能量区域，有80％以上的串扰排除效率和约80％的真实双中子保留效率，同时此区域的真实双中子探测效率也有较高水准。与NEUT及DEMON相比较，得到了更好的结果。在模拟结果中还提出了离散型的中子谱仪构型，有利于双中子串扰的排除。 北京大学组于2012年6月在兰州RIBLL束流线进行了37A MeV的11Be在铅靶上的破裂反应实验研究。实验中使用了54个探测单元进行测量，摆放在6排，每排9个探测单元。使用11Be与Pb靶的破裂反应，通过对破裂产物10Be和中子的关联测量，得到了单中子源。并通过中子能量的选择实现了0度望远镜的粒子鉴别，为今后的0度望远镜的使用提供了一种新的方法。提取了中子谱仪前5排在4MeVee的阈值下，对30-40MeV中子的探测效率约为15％，另外还提取了谱仪在不同中子能量区间和不同能量阈值下的单中子探测效率。还利用单中子源产生的双中子串扰事件，对模拟中提出的双中子串扰排除算法进行检验。实验中利用算法可以排除约82％的串扰事件，与模拟结果吻合。此结果表明，模拟程序是有效的。