[發明專利]一種預測屏柵電離室測量中子誘發核反應實驗結果的方法

在審

• 申請號: 202110056465.9
• 申請日: 2021-01-15
• 公開（公告）號: CN112859145A
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發明（設計）人: 崔增琪;江浩雨;張國輝;白懷勇;王志敏;胡益偉;劉杰;白浩帆
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: G01T1/36
• 分類號: G01T1/36;G01T1/38
• 代理公司: 北京萬象新悅知識產權代理有限公司 11360
• 代理人: 李稚婷

1.一種預測屏柵電離室測量中子誘發核反應實驗結果的方法，包括如下步驟：

1)計算待測核反應出射帶電粒子的能量和角度的核反應信息；

2)計算待測核反應出射帶電粒子在樣品中和在工作氣體中的能量損失和射程信息；

3)隨機抽取待測核反應在樣品中發生的位置，再加上步驟1)得到的待測核反應出射帶電粒子的能量、角度信息，利用步驟2)得到的待測核反應出射帶電粒子的能量損失信息，計算朝各個方向出射的帶電粒子在樣品中的能量損失，從而判斷帶電粒子能否射出樣品，若能夠射出樣品，則計算射出樣品后帶電粒子剩余的能量，并進入下一步；若不能射出樣品，則結束對帶電粒子的追蹤；

4)利用步驟2)得到的能量損失信息，計算帶電粒子射出樣品后，在工作氣體中的能量損失，即沉積的能量E_D；

5)計算陽極和陰極此時能夠測量的能量；

6)對待測樣品的非待測核反應進行模擬，方法同步驟1)至步驟5)；

7)對工作氣體中的原子核受到中子輻照后發生的干擾反應進行模擬，方法基本同步驟1)至步驟5)，不同點在于：a)抽取核反應發生的位置不在樣品處，而是在電離室的任意位置隨機抽樣；b)不計算出射帶電粒子在樣品中的能量損失，直接計算在工作氣體中沉積的能量，以及陽極核陰極相應能夠測量的能量；

8)將待測樣品的各個反應模擬結果、工作氣體中的原子核干擾反應模擬結果相加，得到最終的模擬結果。

2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述待測核反應為中子誘發的輕帶電粒子出射核反應，即(n,lcp)反應。

3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，各反應的出射粒子包括輕帶電粒子α、質子、氚粒子、氘粒子、³He。

4.如權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟1)使用Talys-1.9程序計算待測核反應出射帶電粒子的能量和角度的核反應信息。

5.如權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟2)使用SRIM程序計算待測核反應出射帶電粒子在樣品中和在工作氣體中的能量損失和射程信息。

6.如權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟2)中所述工作氣體為惰性氣體和少量多原子氣體，所述惰性氣體選自Ne、Ar、Kr、Xe中的一種，所述多原子氣體選自CO₂、H₂、CH₄中的一種。

7.如權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟2)中所述帶電粒子在樣品中和在電離室工作氣體中的能量損失和射程信息包括：粒子能量-射程關系、粒子能量-能量損失關系，以及帶電粒子的電離密度重心。

8.如權利要求7所述的方法，其特征在于，在步驟2)計算出射帶電粒子在射程內不同位置的能量沉積，即帶電粒子在x_i處移動Δx距離時沉積的能量ΔE_i+1，其中i代表計算的次數，Δx為每次計算的步長，則帶電粒子的射程R被均勻分為份；帶電粒子與其產生位置的距離x_i滿足以下關系：

x_i+1＝x_i+Δx (式1)

以E_i表示帶電粒子在x_i處的能量，E表示帶電粒子在產生時的初始能量，為帶電粒子在單位距離的能量損失，有：

通過下述公式計算得到帶電粒子的電流密度重心

9.如權利要求8所述的方法，其特征在于，步驟5)用以下方法計算陰極和陽極能夠測量到的能量：

其中，E_c是陰極測量到的能量，E_a是陽極測量到的能量，E_D是沉積的能量，θ是帶電粒子的出射角，d是相鄰的柵極和陰極之間的距離，σ為常數且數值小，忽略是帶電粒子的電離密度重心。