GTAF装置数字化数据离线分析方法研究

摘要

中子俘获反应是仅次于裂变反应的重要核反应，其反应截面数据在核能开发、核装置设计、核废料嬗变等核能应用研究中具有重要的应用；中子俘获反应是几乎所有质量数大于56元素形成的主要机制，截面数据及精度在核天体物理研究中具有重要的意义。人们一直在追求高精度的（n，γ）反应截面数据，因此对测量方法和实验设备提出了更高的要求。
　　中国原子能科学研究院研究建立了一套4πBaF2探测装置（GTAF，Gamma-ray Total Absorption Facility），是一套可用于（n，γ）反应截面高精度测量的专用装置，该装置是由40块 BaF2闪烁体探测器围成的4π型探测器系统，能够对中子俘获反应中复合核退激时放出的瞬发γ射线进行全吸收测量。BaF2晶体的优势一是它是时间响应最快的无机闪烁体，可应用中子飞行时间法高精度测量中子能量；二是它的探测效率很高；三是 BaF2晶体对中子不敏感，可以减少散射中子进入晶体后被俘获的几率。
　　GTAF的数据获取采用了基于高速模数转换卡（Flash ADC）的数字化全脉冲波形获取技术，相比于传统电子学方法，线路简单，可实现粒子全信息采集，数据离线分析方便。
　　本论文的研究内容主要包括以下几个方面：
　　（1）对基于FADC的数字化数据获取系统的性能参数进行了研究，优化了计算机程序，提高了数据传输效率；
　　（2）比较不同定时方法的脉冲定时效果，为准确得到γ射线到达 BaF2探测器的时刻，进而准确测量中子的飞行时间、入射中子的能量奠定了基础；
　　（3）对数字化的脉冲波形粒子甄别技术进行了研究，根据快/慢比，脉冲宽度等波形特征，成功将α和Spike从γ射线中甄别出来，为干净剔除本底创造了条件；通过基线补偿、能量阈、符合时间等条件措施，在数据分析中进一步剔除了本底；对级联γ射线多重数的测量方法进行了探索；
　　（4）为在 HI-13加速器中子源上进行（n，γ）实验设计了中子的准直屏蔽系统。

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第1章 绪论

1.1 中子俘获反应概述

1.2 中子俘获反应截面测量意义

1.3 中子辐射俘获反应截面测量方法与现状

本章小结：

第2章 GTAF探测装置与数据获取系统

2.1 GTAF装置结构

2.2 单探测器单元

2.3 GTAF测量方案

2.4 脉冲波形数字化数据获取

本章小结：

第3章 数字化脉冲波形数据离线分析

3.1 ROOT简介

3.2 定时方法的研究

3.3 脉冲波形特征

3.4 加和能谱的建立

3.5 单通道能谱的优化

3.6 natureCd（n，γ）的GTAF实验测量与分析

3.7 事件多重数修正

本章小结：

第4章 中子源的准直与屏蔽

4.1 MCNP程序简介

4.2 屏蔽准直系统的设计与模拟计算

本章小结：

第5章 总结与展望

5.1 全文工作总结

5.2 本文创新之处

5.3 展望

参考文献

攻读学位期间科研成果

致谢