基于ICCD读出的三维中子成像探测器研究

研究一种较新型的CCD三维中子成像探测器，它是基于实验室已有的带有两级微通道板（MCP）像增强器的科学级CCD相机(ICCD)，配合含钆（Gd）或者6Li的高反应截面的热中子转换屏，将其应用到中子成像中可以很大程度上缩短成像时间，同时减少对中子流强的要求可以应用于中子发生器和热中子通量高于10^5cm-2s-1的反应堆或者散裂中子源束线上，具有很广的应用范围和简洁的设计。研制一套自动控制可180度旋转样品台和CCD数据三维快速重建程序，达到对样品的三维成像。研究目标：单幅二维图像采集时间小于20s, 最大图像采集面积达20cm×20cm,在较小成像面积（～5cm×5cm）情况下位置分辨小于200um，完成三维图像重建程序。创新性研究：三维中子成像，短时间成像，应用范围广（中子发生器、反应堆和散列中子源），同时弥补国内对这种探测器的需求。

青年基金项目“基于ICCD读出的三维中子成像探测器研究”在过去的三年中，按照申请书的内容有条不紊地按计划进行，到目前为止，已经圆满完成了项目申请书中的任务。课题通过基于Geant4的蒙特卡洛程序对反应堆热中子照相进行了模拟，对一系列参数进行了优化设计，并为实验数据的处理提供了数据，通过模拟数据完成了三维重建程序的编制，根据模拟设计的结果加工制作了反应堆热中子准直孔道和三维中子照相系统。项目按要求设计本制作完成了一套以ICCD为读出的中子无损成像系统，系统可以在反应堆情况下应用，也可用于能达到同样热中子通量的加速器或者散列中子源系统。在热中子通量（1×106 n/cm2/s）下实现5秒钟快速二维成像，实现了三维中子成像，编制了三维图像重建程序，系统成像面积最大达到直径20cm圆面，二维图像在成像面积在10cm×10cm 情况下最小位置分辨达到400um 以下，项目目标基本完成。按计划认真使用项目经费，基本完成项目中的各项经费安排，只有很少量的剩余。.到目前为止，已完成项目相关内容论文3篇，其中1篇被SCI期刊《Chinese Physics C》接收发表，题目为“Neutron collimator design of neutron radiography based on the BNCT facility”，另1篇被EI期刊《原子能科学技术》接收发表，题目为“基于反应堆中子照相孔道参数初步实验研究”，另外1篇为“第十六届全国核电子学与核探测技术学术年会”的会议文件所收录，题目为“基于硼中子治癌反应堆的热中子照相孔道设计”。