快中子照相系统设计：准直屏蔽与中子束模拟分析

"快中子照相准直屏蔽体设计及中子束特性模拟研究" 本文主要探讨了快中子照相技术中一个关键环节——准直屏蔽体的设计及其对中子束特性的影响。研究人员张杰、王俊润等人基于紧凑型D-T中子发生器，利用蒙特卡洛模拟软件MCNP进行了物理设计和模拟研究。D-T中子发生器是产生快中子的一种常见装置，它通过氘氚反应产生高能中子，适用于快中子照相等应用。 在设计准直屏蔽体时，研究团队采用了多种材料的复合屏蔽方式，这种设计旨在有效减少中子的散射和不必要的辐射，从而提高照相的清晰度和信噪比。通过这种方式，他们成功地将屏蔽体透射出的中子注量降低到了准直束中子注量的两个量级以下，这意味着大部分中子被有效地吸收或偏转，只允许一小部分定向的中子通过，形成高纯度的中子束。 模拟研究表明，准直后的中子束主要由能量大于10MeV的快中子组成，这符合快中子照相的需求，因为高能中子可以穿透较厚的物体并提供深入的成像信息。在设定的样品平面直径为14cm的照射视野内，准直中子束的注量不均匀度仅为4.30%，显示了良好的均匀性。同时，中子注量与γ射线注量的比值达到17.20，这意味着中子束的纯度较高，γ射线的干扰相对较小。 进一步分析中子束的特性，研究人员发现样品平面上直径14cm的照射区域内，中子通量和中子注量比值J/Φ接近1（0.992），这意味着中子束具有很好的平行性，这对于精确测量和成像至关重要。这些结果表明，所设计的准直屏蔽体系统能够产生高质量的快中子束，适用于高精度的快中子照相应用。 该研究得到了国家自然科学基金、国家重大科学仪器设备开发专项以及兰州大学中央高校基本科研业务费专项资金的支持。作者张杰专注于核能与核技术的研究，而通信作者姚泽恩教授则是中子物理与中子应用技术领域的专家。这项工作对于提升快中子照相技术的准确性和实用性具有重要意义，为相关领域的科学研究和技术发展提供了有价值的参考。