- 开宇;黄永益;马涛;徐遵磊;张永强;张岩;
月球中子伽玛谱仪(Lunar Neutron Gamma Spectrometer, LNGS)是嫦娥七号轨道器的有效载荷,由轨道器载荷管理系统管理。其主要科学目标是测量全月表水、冰及主要元素的丰度和空间分布。在LNGS研制过程中,需要一套综合测试系统,模拟轨道器载荷管理系统,对LNGS的各项功能进行测试。传统测试系统通常采用机箱式结构,虽功能完善,但系统庞大、扩展性差。考虑到LNGS测试工作贯穿整个研制周期,且需频繁携带测试设备参与各类环境试验,本文设计了一种基于现场可编程逻辑门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)与Lab Windows/CVI的综合测试系统,具备高集成度、模块化和便携性强等特点。系统由地检板与上位机构成,分别负责通信控制与可视化操作,实现了测试流程自动化及功能灵活调整。该系统在LNGS研制过程中持续应用,运行稳定,显著提升了测试效率,验证了方案的实用性与可靠性。
2025年08期 v.45;No.315 1129-1138页 [查看摘要][在线阅读][下载 1192K] [下载次数：55 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：28 ] - 郝颖萍;沈杰;滕胤;潘文君;张鲁宁;曹久妹;
质子治疗作为一种精准且更有效的保护健康组织的放射治疗技术给肿瘤患者带来福音,然而治疗过程中产生的中子辐射却给工作人员带来安全隐患,尤其对于屏蔽体外辐射较低的场所,精准测量中子剂量面临较大挑战,目前鲜有针对性的研究。本文以上海先进质子治疗装置360°治疗室为研究对象,采用常规高灵敏中子辐射监测仪对关注点进行周围剂量当量测量,并采用FLUKA建模,对屏蔽体外关注点中子能谱、中子剂量进行模拟计算,探索利用FLUKA模拟数据对测量结果进行修正的方法。结果表明未经修正测量数据存在低估,最高低估85%,经仪器灵敏度修正和高能中子修正后,实测数据与计算结果符合。此修正方法能更精确地评估屏蔽体外中子剂量,为辐射防护、职业人员危害评价提供参考数据。
2025年08期 v.45;No.315 1139-1145页 [查看摘要][在线阅读][下载 875K] [下载次数：54 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：8 ] - 魏江沅;曲文庆;王坚;马浩然;宁宇;张鸿飞;
近年来,红外天文学发展迅速,已成为天文学的重要分支,地面观测是天文观测的主要手段之一,受地球大气吸收影响,近红外波段只有J、H、K窗口适用于观测。碲镉汞光电探测器(mercury cadmium telluride, MCT)作为目前性能优越的红外探测器需要在80 K的温度下工作,需要制冷机对其进行制冷,一般采用脉管制冷机等机械制冷方式,这类制冷机的特点是会带来振动,对图像清晰度产生影响,不利于天文科学分析,因此本文对采用脉管制冷机深度制冷的K波段MCT相机振动测量开展研究,提出了一种基于核密度估计的星点成像法,并结合三轴加速度计对焦平面的微小振动进行精确测量。实验结果表明,该方法能够有效测得微小振动信息,为图像后处理中的去模糊及成像质量优化提供了可靠的数据支持。
2025年08期 v.45;No.315 1146-1154页 [查看摘要][在线阅读][下载 1084K] [下载次数：140 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：4 ] - 郭佳承;王浩祯;吝守龙;贾世海;张昀昱;靳尚泰;陈雷;柏磊;沈彦;黄声慧;胡守扬;周静;李沛玉;孙鹏飞;宋金兴;赵明锐;卢志永;邓桂华;庄晓;许天驹;蒋涛;杜泳熙;张洞明;杨智棋;智宇;赵永刚;李笑梅;
针对多种粒子探测器输出信号,设计了一种基于分立元件的小体积多用途电荷灵敏前端电子学模块。该模块由电荷灵敏前置放大器、可调极零相消的有源滤波电路、两级可变增益主放电路、峰值保持电路以及触发信号生成电路组成。该模块等效输入电荷范围可达5 p C;在2 p F输入电容与500 f C量程的测试条件下,等效噪声电荷小于0.5 f C,线性度大于99%,可满足常见粒子探测器信号处理要求。该模块应用于中国原子能科学研究院自主研发的光刻一体化微结构气体探测器,测量~(55)Fe X射线,测得能量分辨率为19.7%@5.9 ke V。通过调节量程,该电子学模块有望广泛应用于硅探测器、闪烁体探测器和气体探测器上。
2025年08期 v.45;No.315 1155-1162页 [查看摘要][在线阅读][下载 1027K] [下载次数：36 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：6 ] - 钟超;刘旭睿;林晨曦;陈峰立;梁知洋;梁江涛;王敏;
常用的中子探测器对伽马射线也具有一定的灵敏度,这意味着在中子测量时需要对辐射场中的中子和伽马射线进行甄别处理。根据Cs_2Li YCl_6:Ce(CLYC)闪烁体探测器在中子-伽马射线辐照下输出的中子和伽马射线脉冲形状存在差异,进行基于脉冲成形的中子-伽马甄别技术研究。采用不同采样率的ADC对核脉冲信号进行采集,通过FPGA对CLYC探测器输出的核脉冲信号进行数据处理和数据传输。通过梯形成形与反锯齿成形脉冲的幅度比差异来实现中子-伽马脉冲形状甄别。采用伽马源~(137)Cs、~(22)Na、~(60)Co与中子源~(252)Cf对系统性能进行测试分析,结果表明:系统能量线性度响应良好,~(137)Cs测量能谱能量分辨率可达4.6%(@661 ke V),同时可实现中子和伽马射线的甄别,甄别效果良好,FOM值可达1.8以上,该甄别方法优于传统中子-伽马甄别方法。
2025年08期 v.45;No.315 1163-1172页 [查看摘要][在线阅读][下载 1542K] [下载次数：53 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：12 ] - 田锦;赵修良;屈国普;魏岐桉;贺三军;
利用MCNP优化设计核电站γ放射性核素在线监测系统。综合考虑环境本底、探测效率、测量时间及经济性确定了取样容器和屏蔽铅室等相关参数,通过代入优化后的参数计算得到6 h测量时间下系统对水体常见核素~(131)I、~(137)Cs、~(60)Co、~(40)K的探测下限,结果分别为4.56×10~(-4) Bq/L、5.63×10~(-4) Bq/L、3.97×10~(-3) Bq/L、4.48×10~(-2) Bq/L。仿真结果表明该系统在中低能γ核素监测方面性能优异且能够达到更低探测下限,可为高灵敏度核电站废水排放监测提供参考。
2025年08期 v.45;No.315 1173-1178页 [查看摘要][在线阅读][下载 864K] [下载次数：52 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：6 ] - 隋晓宇;陈锐;吕宇;
瞬发裂变中子测井是一种“直接测铀”方法,但其结果易受地层属性影响,需要进行现场校正。铀裂变中子时间谱可显示铀核裂变过程中产生的中子随时间的分布,得到超热中子和热中子的计数比,进而计算地层铀含量。借鉴油气勘探的“三度”参数,建立适用于铀矿测井的“三度”参数,通过研究实现一次测井获取三个参数。在不改变中子测井仪结构的前提下,设定不同的地层孔隙度,进行蒙特卡罗模拟,分析中子时间谱沿井轴的分布规律,研究地层孔隙度与铀含量之间的关系。地层孔隙度的改变会导致地层密度改变,通过调节模型参数,研究地层孔隙度与地层密度对地层铀含量的融合影响。测试结果表明,地层孔隙度与地层铀含量之间存在线性关系,三维图直观地显示了地层密度、地层孔隙度对地层铀含量测量的融合影响。本文方法可有效地将地层“三度”参数相联系,对提高瞬发中子测井的效率具有积极意义。
2025年08期 v.45;No.315 1179-1186页 [查看摘要][在线阅读][下载 941K] [下载次数：47 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：4 ] - 张萍伟;李中平;曹树春;周有为;南爱强;张科武;马俊杰;范满红;
依照国家新兴产业发展规划对核技术应用领域提出的超前战略性布局,解决发达国家对我国高新技术的封锁,服务于产业化升级,中国科学院近代物理研究所拟基于现有的DG-2.5型工业化电子加速器,组建多功能电子束辐照实验研究平台,开展辐照技术在先进材料和生物领域的应用研究。本文主要针对DG-2.5型电子加速器的控制系统,面向科研型辐照应用技术研究需求,完成了控制系统的设计和初步调试。该系统采用科研型加速器通用的EPICS控制架构,基于工业PLC控制器和串口服务器,由TIA Portal和CS-Studio软件进行编程,实现对整个流程的控制。新研制系统通用性强,操作简便,同时具备一般工业化控制系统的高效、安全和可靠性,完全满足辐照应用技术开发的需求。另外,该系统预留了智能化控制的接口,为未来电子加速器工业化控制应用升级打下了基础。
2025年08期 v.45;No.315 1187-1198页 [查看摘要][在线阅读][下载 1650K] [下载次数：83 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：2 ] - 陈嘉航;倪宁;高飞;侯金兵;杨静;赵旭;王澎卫;刘佳瑞;
针对当前个人剂量监测领域中的智能化、低功耗、便携性及多种健康数据融合监测的需求,提出一种腕式个人剂量计的电路结构设计方案。系统采用低功耗器件并辅以佩戴监测机制,实测辐射探测模块功耗为3.6 m W。集成健康监测芯片,实现对佩戴者心率及血氧的数据监测功能。实测数据表明,本论文研制的个人剂量计在0.1μSv/h～12 m Sv/h的有效测量范围内,相对固有误差、统计涨落及量值的一致性等关键性能指标均满足JJG 1009-2016规程的要求,未来可广泛应用于辐射工作人员的个人剂量监测中。
2025年08期 v.45;No.315 1199-1206页 [查看摘要][在线阅读][下载 1222K] [下载次数：66 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：4 ] - 柳淘;余鑫鑫;李杰成;许州;周霖;邓阳全;马杰;马切;刘勇涛;
电子直线加速器辐照加工技术因其安全系数高、无污染、绿色环保等特点,在辐照加工领域占比越来越高,发展更为迅速。为了开展高能电子束在辐照加工方面的应用研究,西华大学理学院研制了一台S波段2.5 MeV高效率电子直线加速器。本文对加速器所采用的电子枪、驻波加速结构进行了物理设计,束流动力学仿真优化,该设备理论上可产生平均能量2.5 MeV以上,脉冲束流强度不低于670 m A的高能电子束。设备研制成功后依据相关国家标准进行了高功率出束测试,加速器输出高能电子束能量达到2.82 MeV,平均束流强度为0.72 m A,电子束功率达到2 k W,微波-束流转换效率为60.4%,经扫描磁铁偏转后扫描宽度达到160 mm,电子束功率不稳定性为±0.6%。
2025年08期 v.45;No.315 1207-1214页 [查看摘要][在线阅读][下载 1072K] [下载次数：44 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：3 ] - 陶锐;王磊;朱光辉;秦成明;孙玉鹏;
本文针对离子回旋共振加热(Ion Cyclotron Resonance Heating, ICRH)系统中高频发射机帘栅电源的控制需求,提出了一种基于西门子Smart200 PLC的帘栅电源控制系统解决方案。该系统通过集成化的采样模块、逻辑判断与保护模块和控制与反馈模块,满足DB930电子管对帘栅电源的稳定性与快速保护需求,实现了对高频发射机的帘栅电源的精确控制和保护。提升了抗干扰能力与控制精度。该设计可为未来受控热核聚变离子回旋高频发射机的稳定运行提供技术保障。
2025年08期 v.45;No.315 1215-1221页 [查看摘要][在线阅读][下载 1114K] [下载次数：50 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：3 ] - 王春杰;关清帝;姜文刚;李雪松;解峰;余青江;梁建峰;徐江;
本文提出了一种基于“一体式”位置灵敏碲锌镉探测器的康普顿加和谱仪,使用Geant4程序模拟了该型谱仪对~(137)Cs放射源γ能谱的测量,评估了谱仪的性能。结果表明,符合加和后的γ能谱康普顿平台得到了抑制,且越靠近低能端,抑制越充分。符合事件重数越多,康普顿平台的抑制效果越明显;符合事件重数为4及4以上时,峰总比达到91%,峰康比达到963,康普顿抑制系数为45.5,康普顿平台基本上被完全抑制,得到几乎只有全能峰的γ能谱。“一体式”的结构使得康普顿加和谱仪具有较高的探测效率,其对~(137)Cs特征γ射线全能峰的探测效率约为10~(-2)。模拟结果可以为相应的装置设计和优化提供支撑。
2025年08期 v.45;No.315 1222-1227页 [查看摘要][在线阅读][下载 833K] [下载次数：32 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：5 ] - 王浩然;马跃;孟德川;吴琼;武浩楠;邓玉福;
为了优化反射式X射线管在辐照应用中的性能,本文通过建立反射式X射线管靶的仿真模型,分析了不同靶材与靶角对其性能的影响。仿真结果表明,钨靶具有较高的X射线产出率,为最优靶材,20°靶角时X射线产出率最大。在此基础上,采用蒙特卡罗方法模拟得到辐照区域的X射线强度和剂量分布曲线,并用热释光法对理论结果进行了实验验证。结果显示,X射线管在阴极-阳极方向存在明显足跟效应,而垂直方向剂量分布较为均匀。研究成果为辐照用X射线管设计提供了依据,特别是在靶材选择、靶角优化和剂量分布控制方面具有重要指导意义。
2025年08期 v.45;No.315 1228-1234页 [查看摘要][在线阅读][下载 1084K] [下载次数：51 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：4 ] - 何一鸣;高艾勤;江晓山;屈国普;孙希磊;王仰夫;
本文研究了半导体制冷技术在基于硅光电倍增管(silicon photomultiplior,SiPM)读出的伽马射线探测器中的应用,通过实验验证了其降温效果及对能量分辨率的提升。首先,通过电热膜模拟Si PM和印制电路板(PCB)的发热,探究了不同PCB负载功率和制冷功率下的Si PM温度、温度均匀性及降温幅度。实验结果表明无负载功率的PCB在制冷功率为90 W时制冷效果和温度均匀性综合表现最佳。最终采用半导体制冷技术成功将Si PM表面温度降至约-29℃,表面温度极差控制在±1℃以内,伽马射线探测器的能量分辨率从3.78%提升至3.24%。本研究验证了伽马射线探测器在结合半导体制冷技术下提高能量分辨率的可行性,为基于Si PM读出的伽马射线探测器设计以及参数选择提供了参考。
2025年08期 v.45;No.315 1235-1242页 [查看摘要][在线阅读][下载 1081K] [下载次数：112 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：6 ] - 王霞;文富平;徐旭涛;顾凯;孙雨豪;
本文针对传统实验室方法在水体放射性活度测量中存在的操作效率低、时效性差等问题,研制了水体总α/β自动测量装置,以实现生活饮用水和水源地的在线监测。通过性能测试及参数优化,自动测量装置可在3 h内将2 L水样浓缩至50 m L;加标实验表明,~(40)K标准溶液(0.1～5 Bq/L)的回收率为100.58%～101.58%,重复实验中相对标准偏差≤4.67%。在实际水样比对实验中,总α/β测量结果与人工厚源法的相对误差分别≤6.90%和6.25%。
2025年08期 v.45;No.315 1243-1248页 [查看摘要][在线阅读][下载 961K] [下载次数：34 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：7 ] - 白宇;张苏雅拉吐;王德鑫;黄美容;蒙古夫;李鑫;王贺男;
为加强扎鲁特旗稀土矿辐射安全监管工作,对稀土矿周围土壤中天然及人工放射性核素含量、总放射性水平和室内氡浓度进行测量,并对该地区居民受照剂量和健康风险进行科学评估。采集稀土矿周围土壤样品,利用超低本底高纯锗探测器进行γ能谱分析,并且采用HY3324型四路低本底α β测量仪进行总放射性分析。通过RAD-7测氡仪对氡浓度进行24 h连续监测。土壤样品中天然放射性核素~(238)U、~(226)Ra、~(232)Th、~(40)K和人工放射性核素~(137)Cs平均比活度分别为(25.89±11.49) Bq/kg、(23.00±1.74) Bq/kg、(10.34±0.74) Bq/kg、(702.31±44.38) Bq/kg和(3.04±0.17) Bq/kg,总α、总β放射性平均比活度为(460.76±3.17) Bq/kg、(1045.23±3.23) Bq/kg。镭当量活度浓度平均值为(91.87±106.37)Bq/kg。室内氡浓度平均值为(14.95±3.43) Bq/m~3。γ外照射年有效剂量率为(56.61±33.35)μSv/a,内照射年有效剂量率为(0.48±3.32×10~(-3)) m Sv/a。分析结果表明,室内氡浓度水平低于500 Bq/m~3,无需采取补救措施。外照射年有效剂量和内照射年有效剂量低于公众防护推荐值1 m Sv。镭当量活度浓度和外照射危害因子均未超出370 Bq/kg和1。土壤中天然和人工放射性核素的比活度均处于本底水平,总α、总β也未造成放射性污染,对居民造成的健康风险非常低。
2025年08期 v.45;No.315 1249-1258页 [查看摘要][在线阅读][下载 994K] [下载次数：91 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：5 ] - 毕存德;
对2019-2023年云南省地表水中~(90)Sr活度浓度进行了研究,与全国其他地表水中的含量进行了对比,分析了其长期变化趋势,并通过昆明市两个集中式饮用水源地水中的~(90)Sr活度浓度估算了其所致有效剂量。结果表明,与全国其他地区相比,云南省地表水中~(90)Sr活度浓度处于全国中间偏低水平,属于正常环境背景值范围;5年间地表水中~(90)Sr活度浓度基本保持稳定;饮用水中~(90)Sr所致年有效剂量远小于1 m Sv/a的国家标准规定限值,不会对公众健康造成影响。
2025年08期 v.45;No.315 1259-1265页 [查看摘要][在线阅读][下载 766K] [下载次数：55 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：5 ] - 张浩源;常劲帆;
LACT项目(大型超高能伽马源立体跟踪装置)包含成像大气切伦科夫望远镜(IACT)阵列,其中的望远镜电子学系统采用了自主研发的开关电容阵列采样芯片LACT＿WAVE。为了提高LACT电子学测试效率,项目需要对较大数量的芯片进行预筛选和测试。本文介绍了一种利用FPGA和直接数字频率合成芯片设计的LACT＿WAVE的自动测试系统,能够在只有上位机和电源的条件下自动完成芯片的初测,大幅提高了后期LACT电子学的测试效率。
2025年08期 v.45;No.315 1266-1273页 [查看摘要][在线阅读][下载 1090K] [下载次数：132 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：6 ] - 刘正山;宋文冬;黄瑞铭;孙文钊;杨兴荣;徐巧;翁政;连杰;
本文介绍了一种基于塑料闪烁体与硅光电倍增器(sipm)的新型γ辐射探测模块。该模块小型化和便于组合的设计,满足了核电厂γ表面污染测量装置的探测器标准化需求。模块具有良好的抗电磁场干扰、环境适应性以及可维护性,还具备单个探测器故障诊断功能及位置灵敏探测能力。原理样机测试结果表明:在高温(60℃)和高湿(95%RH)环境下,该模块能够长期稳定运行,表面效率为51.2%,能够满足使用需求。
2025年08期 v.45;No.315 1274-1279页 [查看摘要][在线阅读][下载 904K] [下载次数：48 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：8 ] - 承帆;黄帆;王梦蝶;
针对核燃料棒UO_2芯块富集度检测效率低、传统设备依赖进口且存在探测器易潮解等问题,本研究研制了一套国产化高速无源式富集度检测系统。该系统采用硅光电倍增管(SiPM)与锗酸铋(BGO)晶体组合的阵列式探测器方案,设计为双通道(每通道48探头)并行检测结构,综合检测速度达6 m/min,检测效率相当于5台原有无源设备。通过优化探测器性能,解决了NaI晶体潮解问题,并实现了设备小型化与高精度检测。测试结果表明,系统对燃料棒平均富集度的测量误差优于±0.5%,对±15.6%偏差芯块的检出率达95%,显著优于原有无源设备(速度提升5倍,误差降低60%)。此外,系统无需放射源防护设施,兼具高效、安全与低成本优势,为核燃料棒富集度在线无损检测提供了可靠的技术支持。
2025年08期 v.45;No.315 1280-1288页 [查看摘要][在线阅读][下载 822K] [下载次数：33 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：6 ] 下载本期数据