摘要：兰州大学研制的快中子成像探测器由聚乙烯转换器、铅玻璃微通道板和电荷耦合器件(Charge Coupled Device,CCD)相机组成,为了进一步提高探测器的空间分辨率,计划用硅微通道板(Silicon Microchannel Plate,Si-MCP)作为像探测器中的转换器和倍增器件。采用蒙特卡罗模拟工具包Geant4,建立Si-MCP的模拟模型,并模拟Si-MCP对14 MeV快中子的转换效率和空间分辨率随板厚、倾角、孔径、壁厚的变化规律。通过分析模拟结果,对Si-MCP的几何结构进行优化,最终确定Si-MCP的几何参数。模拟结果显示:转换效率主要随板厚的增加而增加,倾角方向的空间分辨率主要受到板厚和孔道倾斜角度的影响。当Si-MCP的板厚为1 mm,通道倾角为2°,孔径设置为10μm,壁厚设置为10μm时,Si-MCP对14 MeV快中子的转换效率为0.15%,倾角方向的空间分辨率为43μm。采用V型叠加的双层Si-MCP探测系统,对14 MeV快中子的转换效率为0.31%,倾角方向的空间分辨率为43μm。模拟结果将作为设计快中子像探测器中的Si-MCP的参考依据。

摘要：硼中子俘获治疗(Boron Neutron Capture Therapy,BNCT)作为一种有效的治疗癌症的方法,在全世界范围内已被广泛认可。基于^(7)Li(p,n)反应的加速器中子源具有反应阈值低、中子产额高、平均中子能量低、易慢化等优点,是最具潜力实现BNCT的加速器中子源。首先采用蒙特卡罗程序Geant4(GEometry And Tracking)程序模拟了不同能量的质子轰击不同厚度锂靶的中子源特性,提出用3 MeV的质子轰击0.2 mm厚度锂靶的加速器参数设计方案。随后开展了中子慢化体的模拟和优化设计研究,提出了一种“26 cm MgF_(2)+10 cm TiF_(3)”的组合作为慢化层结构,采用0.08 cm的^(6)Li作为热中子吸收层、1.5 cm的Bi作为γ吸收层。在加速器质子束流15 mA的条件下,模拟获得的慢化体出口超热中子注量率达到1.16×10^(9)n·cm^(−2)·s^(−1),快中子与超热中子比率(Φ_(epi)/Φ_(fast))为21.64,热中子与超热中子比率(Φ_(epi)/Φ_(th))为125.23,γ成分(D_(γ)/Φ_(epi))达到1.82×10^(−13)Gy·cm^(2)·n^(−1)(epi),可以满足BNCT的研究需求。