反冲质子磁谱仪的性能模拟与分析

摘要

采用蒙特卡罗和束流光学方法,对反冲质子磁谱仪系统的中子-反冲质子输运及反冲质子在磁场中的偏转和聚焦的全过程进行了物理建模,基于Matlab平台,开发了带电粒子输运模拟计算程序,模拟了反冲质子磁谱仪系统的性能参数,获得了不同参数条件下反冲质子在焦平面上的空间分布、中子能量分辨率及中子探测效率.结果表明,反冲质子磁谱仪的中子能量分辨率和中子探测效率是对立性较强的2个性能参数,主要决定于反冲聚乙烯靶尺寸和反冲质子准直器尺寸,二极分析磁铁的磁感应强度对中子能量分辨率和中子探测效率的影响不大,但会影响反冲质子磁谱仪的紧凑性.对能量为14 MeV的氘氚聚变中子,磁谱仪的中子能量分辨率小于1％时,中子探测效率可达10-8 cm2.