介绍了中子成像探测技术的应用.由于直接在微通道板(MCP )玻璃中掺加中子灵敏核素可使MCP对热中子敏感,从而可将MCP事件计数成像探测器的优势成功地应用于以中子为探针的成像探测技术,本文开展了热中子敏感微通道板的研究.通过在MCP玻璃中掺摩尔百分比为3%的Gd2O3,并沿用MCP的制作方法,完成了直径为50 mm和106 mm 的大面阵热中子敏感MCP的制作,并进行了基于这种大面阵热中子敏感MCP的中子事件计数成像探测器的中子成像实验.理论和实验结果都验证了掺摩尔百分比为3%的Gd2O3 MCP可取得对热、冷中子30%～50%的探测效率.最后,进一步介绍了目前开展的封装式中子敏感MCP增强管的研制工作.基于掺Gd2O3的MCP增强管并经光学耦合到CCD或CMOS相机的紧凑混合传感器结构是实现高时空分辨能力的中子照相无损检测技术的有效途径.

在微通道板玻璃中掺中子灵敏核素, 并去除玻璃中的天然放射性同位素成份, 可以实现微通道板对热中子的敏感, 使探测器具有极低的背景事件率.在微通道板玻璃中掺加3 mol%的Gd2O3,同时去除玻璃中的K2O和/或Rb2O, 制作成50 mm直径、0.6 mm厚度、10 μm孔径的微通道板,实现了对25.3 meV热中子33%的探测效率,同时探测器的暗计数率低至0.11 events cm-2·s-1.通过计算和分析热中子在微通道板基体中的俘获概率和155,157Gd(n, γ)156,158Gd反应所能引发的有效信号, 说明了通过微通道板的结构优化, 掺3 mol%Gd2O3的微通道板可以实现最大50%的热中子探测效率.在此基础上, 进一步完成了106 mm直径10 μm孔径的掺3 mol% Gd2O3的优化结构大面阵低噪声中子敏感微通道板的制作.

在基于CCD相机的中子照相系统中,反射镜距离闪烁屏太近就会将部分荧光反射回闪烁屏,将闪烁屏照亮,入射中子束的少部分还会被反向散射回闪烁屏,形成图像本底叠加在图像上,对定量分析和CT重建结果产生影响。为此建立了反射镜所引入反射分量的计算方法,可根据闪烁屏受照分布和反射镜参数计算反射分量的分布,并对中子反向散射进行了蒙特卡罗模拟,计算结果与实验测量的本底分布规律相符。

介绍了热中子照相的MCNP数值模拟方法,模拟了300#反应堆Maxwell谱热中子束穿透样品射到转换屏的过程,给出了热中子对铝、铅、铁、铜的穿透能力,分析了引起模拟与实验结果不同的原因.通过模拟得到了清晰的图像,对比数值模拟与在300#反应堆中子照相装置上的实验结果,数值模拟结果图像与实验结果图像非常相似;散射中子对图像的影响也符合相同的规律,随着样品与转换屏之间的距离的增大,散射中子对结果图像的影响越来越小,当样品与转换屏之间的距离为样品尺寸的2倍时可以忽略散射中子的影响.

由于受CCD相机、中子散射及控制电路等因素的影响，数字中子照相系统所获图像常被噪音污染，抑制噪音对于提高数字中子照相系统图像质量具有重要意义．利用多尺度几何分析能捕获图像几何结构的特性，提出一种新颖的基于contourlet变换的图像去噪方法．通过计算方差一致性测度(VHM)，确定局部自适应窗口，从而最优估计contourlet系数的阈值萎缩因子，对contourlet系数进行萎缩，实现降噪功能．该方法将阈值去噪法与基于子带相关的图像去噪法相结合，充分利用在同一方向子带中沿边缘或轮廓contourlet系数的相关性，它能实现“去噪”和“保留信号”之间的平衡．实验结果表明，该方法在峰值信噪比指标上优于传统的contourlet系数硬阈值处理方法及维纳滤波方法，能有效地抑制图像噪音，同时适合于中子辐射图像的处理．

模拟了14 MeV中子在穿透样品后与闪烁体光纤的作用.对每根光纤中的能量沉积进行了计算,并转换成可见光(496 nm)光子数.在模拟实验中,分析了影响图像质量的因素.计算了散射中子本底与闪烁体和样品(聚乙烯)间距的关系.当间距为cm量级时,散射中子本底对图像的影响很小.计算表明系统对样品的甄别厚度与入射中子总数有关,在一定范围内近似与中子总数的对数成线性关系.通过模拟结果给出了理想平行中子束入射情况下系统的平面分辨率.