算kBl、kB2、kB3、kB4标准方差最小时，Ch。为实际电子学0道。kB值为此Ch。条件下 的kBl、kB2、kB3、kB4的平均值。开发程序界面如图4所示。
[0080] 核心代码片段如下所示：
[0081]
[0084] 最终计算结果如下表所示：
[0085] 表3. kB因子计算结果
[0086]
I_1__
[0087]
[0088] 研发了基于Geant4的蒙特卡罗程序，Geant4程序可以直接模拟轻子、介子、重子、 波色子、乱寿命粒子、离子等。液闪响应模拟计算过程中涉及的粒子有中子、质子、和光子 等，利用Geant4程序可以直接进行模拟。6LiF-SSD响应模拟计算主要涉及的物理过程包 括：电磁相互作用、强相互作用、参数化过程以及粒子输运过程。Geant4模拟跟踪一个中 子，从输运到发生（n，p)反应，反应产生的中子、质子、电子的输运过程和发光过程，最终给 出光输出谱。从程序语言来讲，Geant4采用面向对象语言C++编程，继承性、封装性以及可 移植性都要比面向过程语言Fortran更具有优势。
[0089] 编制了 main 函数，定义了 DetectorConstruction 和 PhysicsList 两个必须的初 始化类以及四个用户行为类：RunAction、EventAction(RunAction)、PrimaryGeneratorAct ion (RunAction)和StepAction(RunAction)类。同时定义了基于HepRep可视化引擎的可 视化接口。
[0090] 在StepAction类中，基于Birks公式添加了质子和电子的放光函数过程。具体算 法如下：
[0091] 1.判断该Step中是否有能量沉积，如果有能量沉积，判断是由什么粒子产生，由 于在实际测量中进行了中子、gamma甄别，所以在计算程序中，如果该粒子是光子，则销毁该 跟踪过程并且使其光子产生的次级反应道关闭。
[00Ρ0? )
[0093] 2.如果该Step产生的能量沉积的粒子类型是质子
[0094]
[0095] BC501A中子脉冲的分辨率函数如下：
[0096] dL/L = [A2+(B2/L)+(C2/L2)]1/2
[0097] 上式为中子脉冲幅度分辨率函数。A项是光输出对于光电倍增管而言的位置相关 项，B项是统计涨落，C项是电子学系统噪声。参数可以进行最优化设计。在闪烁体和光电倍 增管之间耦合特定光导，A项可以从（5%降到2% )，利用量子效应高的光阴极，（B~8% )， 低的电子学噪声（C < 1% )
[0098] 通过GetTotalEnergyDeposit ()函数得到该步乘积的质子能量，通过 GetStepLengthO函数得到该步粒子的路径长度，通过刻度实验得到的Birks发光函数，确 定该步产生的光子数。
[0099] 由于实际发光物理过程具有随机分布特性，为了更真实模拟实际发光过程，必须 加入高斯分布展宽过程。展宽函数采用实验刻度方法确定。将实验确定的展宽函数代入到 光输出计算过程。最终得到该Step过程由质子产生的荧光数目。所有Step中质子产生的 荧光数的总和为该中子事件中由反冲质子产生的荧光数。
[0100] 3.如果判断该Step跟踪粒子为电子
[0101]
[0102] 由于电子产生的荧光数与电子能量是线性关系，根据gamma实验刻度结果在 EventAction 类中：
[0103] ElectronCountPhoto = ElectronEnergyAbs*206. 00152+35. 66795 ；
[0104] 通过上述三个过程，对所有Step中由质子和电子产生的光子数求和，即为该中子 事件产生的光子数总和。
[0105] 本发明的数字化中子谱仪响应矩阵获取方法并不限于上述【具体实施方式】，本领域 技术人员根据本发明的技术方案得出其他的实施方式，同样属于本发明的技术创新范围。
【主权项】
1. 一种数字化中子谱仪响应矩阵获取方法，包括以下步骤： a、 通过单能中子实验刻度获取数字化中子谱仪的单能中子在实验能点的响应函数； b、 建立解方程模块，利用高次非齐次方程残差最小二乘法求解； c、 将上述步骤a和步骤b结合，获得中子能谱的响应函数的相关参数，即发光因子、零 道位置以及每道能量； d、 建立响应矩阵计算模块； e、 获得待测中子完整的响应矩阵。2. 如权利要求1所述的一种数字化中子谱仪响应矩阵获取方法，其特征是：步骤a) 中，所述单能中子通过串列静电加速器核反应法获取，每个单能中子的能量点脉冲幅度谱 需满足探测器响应函数，即方程其中：⑷式中，AE为多道谱能量间隔；Ch。为0点对应道数；k和B均为常数；dE/dx为带电粒子在闪烁介质的单位路径上消耗的能量；通过联立三个以上的方程组，获得每个 单能中子实验点探测器每道的对应能量AE、0点对应道数Ch。以及常数kB。3. 如权利要求2所述的一种数字化中子谱仪响应矩阵获取方法，其特征是：在步骤b 中，所述高次非齐次方程残差最小二乘法求解，采用多次尝试算法结合方差最小判定，最终 获得与全部实验结果最接近的每道能量AE、零道位置Ch。以及发光因子kB三个参数。4. 如权利要求1所述的一种数字化中子谱仪响应矩阵获取方法，其特征是：在步骤d 中，所述响应矩阵计算模块，编制了main函数，定义了初始化类以及用户行为类，同时定义 可视化接口。5. 如权利要求4所述的一种数字化中子谱仪响应矩阵获取方法，其特征是：所述用户 行为类中，基于上述方程（4)设置了质子和电子发光函数。6. 如权利要求5所述的一种数字化中子谱仪响应矩阵获取方法，其特征是：所述响应 矩阵模块计算方法如下： 1) 判断最小模拟计算步长Step中是否有能量沉积，如果有能量沉积，判断是由什么粒 子产生，如果该粒子是光子，则销毁该跟踪过程并且使其光子产生的次级反应道关闭。 2) 如果该最小模拟计算步长Step产生的能量沉积的粒子类型是质子，则添加实验谱 刻度得到的发光函数，通过GetTotalEnergyDeposit()函数 得到质子沉积能量，通过GetSt印Length()函数得到粒子的路径长度，通过刻度实验得到Birks的发光函数，确定该步产生的光子数。 3) 如果判断该最小模拟计算步长Step跟踪粒子为电子，根据电子产生的荧光数与电 子能量是线性关系，对所有最小模拟计算步长Step中由质子和电子产生的光子数求和，SP 为该中子事件产生的光子数总和。7. 如权利要求6所述的一种数字化中子谱仪响应矩阵获取方法，其特征是：在步骤2) 中，加入高斯分布展宽函数，所述高斯分布展宽函数采用实验刻度方法确定。
【专利摘要】本发明涉及一种数字化中子谱仪响应矩阵获取方法，包括以下步骤：通过单能中子的实验刻度获取数字化中子谱仪的单能中子在实验能点的响应函数；建立解方程模块，利用高次非齐次方程残差最小二乘法求解；将上述两种步骤相结合获得中子谱仪响应函数的相关参数，即发光因子、零道位置以及每道能量；建立响应矩阵计算模块；获取待测中子完整的响应矩阵。该响应矩阵获取方法，简化了获取响应矩阵参数调试过程，节约了响应函数获取时间成本，提高了响应函数计算精度；实现了智能化操作。
【IPC分类】G01T3/06
【公开号】CN105093262
【申请号】CN201510515429
【发明人】李玮, 李春娟, 刘毅娜, 徐鹍, 叶宏生
【申请人】中国原子能科学研究院
【公开日】2015年11月25日
【申请日】2015年8月20日