Введение
Глава 1. Проект малогабаритного генератора нейтронов энергией 2.45 МэВ 13
1.1. Классификация малогабаритных генераторов нейтронов 13
1.1.1. Ускорительные генераторы на отпаянных газонаполненных нейтронных трубках 14
1.1.2. Ускорительные генераторы на отпаянных вакуумных нейтронных трубках 18
1.1.3. Ускорительные генераторы на газонаполненных трубках с подсистемой API 19
1.1.4. Генераторы на основе плазменного фокуса 21
1.1.5. Генераторы на основе IEC 23
1.2. Технология производства нейтронных трубок в ИЯФ СО РАН 26
1.2.1. Общая информация о конструкции нейтронной трубки 26
1.2.2. Технологический стенд 28
1.2.3. Процедура активации трубки 28
1.3. Расчёт предельного выхода нейтронов 29
1.3.1. Методика численной оценки парциального нейтронного выхода 30
1.3.2. Компонентный состав ионного пучка 31
1.3.3. Исходные данные для расчёта нейтронного выхода 32
1.3.4. Полиномиальные представления нейтронного выхода 33
1.3.5. Номинальный рабочий режим нейтронной трубки 35
1.4. Результаты работы с первым прототипом нейтронной трубки 35
1.4.1. Разработка исходной конфигурации нейтронной трубки 35
1.4.2. Результаты испытаний первого прототипа нейтронной трубки 37
Глава 2 Разработка бесплазменного источника ионов с накаливаемым катодом 40
2.1. Стационарный итерационный метод моделирования нейтронной трубки 41
2.1.1. Метод конечных элементов для решения задач электростатики 41
2.1.2. Общий принцип вычисления пространственной плотности заряда 43
2.1.3. Специфика моделирования заряда электронов 46
2.1.4. Специфика моделирования заряда ионо
2.1.5. Итеративное вычисление пространственной плотности заряда ионов 49
2.1.6. Итеративное вычисление пространственной плотности
заряда электронов 51
2.2. Моделирование исходной конфигурации нейтронной трубки 52
2.2.1. Сходимость итерационного моделирования 52
2.2.2. Границы применимости метода 53
2.3. Концепция бесплазменной нейтронной трубки 54
2.3.1. Результаты моделирования бесплазменной нейтронной трубки при напряжении на экстракторе 100 В 55
2.3.2. Результаты моделирования бесплазменной нейтронной трубки при 20 В на экстракторе 59
2.3.3. Общие замечания о принципе разработки бесплазменной нейтронной трубки 61
2.5. О надёжности результатов моделирования 62
Глава 3 Опыт работы с генератором нейтронов на бесплазменной нейтронной трубке 67
3.1. Конструкция бесплазменной нейтронной трубки 67
3.2. Моделирование переходных процессов в ионном источнике 68
3.2.1. Представление переходного процесса на положительном фронте анодного напряжения 69
3.2.2. Моделирование переходного процесса на отрицательном фронте анодного напряжения 70
3.2.3. Влияние структуры экстракторной сетки на фронты нейтронных импульсов 71
3.3. Стробоскопическое измерение формы нейтронных импульсов 73
3.4. Выход нейтронов 74
3.5. Зависимость выхода нейтронов от тока ионов и ускоряющего напряжения 77
3.6. Запирание вторичных электронов с мишени при импульсной генерации нейтронов 79
Глава 4 Scattronix - Программа для статистического моделирования рассеяния нейтронов в криогенном детекторе
слабовзаимодействующих частиц 82
4.1. Обзор экспериментов по обнаружению тёмной материи 82
4.2. Стандартная техника калибровки WIMP-детекторов 84
4.3. Планирование калибровки КЛД, основанное на компьютерном моделировании 86
4.4. Структура кода Scattronix 87
4.4.1. Генератор нейтронов 88
4.4.2. Детектор пересечений 91
4.4.3. Генератор рассеянных нейтронов и ядер отдачи 93
4.4.4. Генерация угла рассеяния 94
4.4.5. Генерация угла поворота 95
4.4.6. Энергия ядер отдачи 98
4.4.7. Сцинтилляционный детектор рассеянных нейтронов 100
4.5. Аналитическая оценка ширины спектральных линий 100
Глава 5 Калибровка КЛД на 40Ar по неупругому рассеянию нейтрона на малый угол 105
5.1. Свойства неупругого рассеяния нейтрона на ядре 40Ar на малый угол 105
5.2. Моделирование спектров событий в Scattronix 107
5.3. Результаты моделирования 109
Глава 6 Применение генератора нейтронов и кода Scattronix для измерения ионизационного выхода ядер отдачи в жидком аргоне 111
6.1. Прототип детектора слабовзаимодействующих частиц 111
6.2. Измерение ионизационного выхода ядер отдачи 40Ar энергией 80 и 233 кэВ 112
6.2.1. Учёт вклада фоновых событий 113
6.2.2. Сравнение теоретического и экспериментального спектров 114
Заключение 116
Приложение 118
Алгоритм итерационного стационарного решателя 118
Литература
