基于多球中子譜儀的解譜算法研究現狀

范啟蒙,呂 寧,過惠平,張全虎

(火箭軍工程大學,西安 710025)

在航空航天[1-3]、核能工程[4]及加速器物理[5-6]等諸多領域,都需知中子數隨能量的分布,即中子能譜。根據實際應用場景的不同,中子能量可覆蓋從熱中子到GeV量級的極寬能量范圍,一般探測器難以滿足要求。20世紀60年代,Bramblett等[7]設計出了多球中子譜儀,由一系列大小不同的慢化球體包裹著熱中子探測器組成,慢化球的體積大小與材料性質影響其慢化能力,對應不同的能量敏感區域,因此,多球中子譜儀適用于寬能量段能譜測量。基于探測器的響應計數求解中子能譜就是中子解譜問題,一般情況下,響應計數的數目等于探測器的數目,遠小于寬能量段范圍內待求解未知量的數量,所以中子解譜問題又叫作“少道解譜”。

如一個問題的解滿足存在性、唯一性和穩定性,則稱為適定問題,否則稱為非適定問題[8]。少道解譜是一個典型的非適定問題?？紤]到中子能譜的客觀實在性,少道解譜問題的解是必然存在的;考慮到能譜分布的多樣性,不同的中子能譜可能會引起探測器相同的響應,在解譜過程中需盡可能多地掌握實際中子能譜的信息,以得到與實際相符的能譜;考慮到核反應過程的隨機性及測量環境,探測器數據必會被噪聲污染,在解譜過程中需采用合適方法消除噪聲影響,保證求解能譜的穩定性。前期已有相關文獻對中子解譜算法進行了綜述[9-10],但只是介紹了不同算法的具體原理,未能在統一框架下研究不同解譜算法的實質。……