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核技术及应用研究所
发布时间:2017-09-29

核技术及应用研究所是工程物理系早期成立的研究所之一,现有加速器物理及应用、辐射物理与探测、粒子信息获取与处理、核电子学及控制、辐射防护与环境保护五个研究室,主要从事粒子辐射的产生、探测以及辐射成像相关的理论、方法和技术研究。学科涵盖核科学与技术一级学科下的核技术及应用、辐射防护与环境保护两个二级学科。负责危爆物品扫描探测技术国家工程实验室、粒子技术与辐射成像教育部重点实验室、辐射技术及辐射成像教育部工程研究中心等的日常运行管理,并承担着《核辐射物理及探测学及实验》国家精品课程。现有教工57人,其中正高级18人,副高级34人。教育部长江学者特聘教授1人,获国家自然科学基金委杰出青年科学基金资助3 人、优秀青年科学基金资助 1 人。在读研究生超过170人,其中博士生超过130人。


研究所的科学研究兼顾基础研究和应用研究,参与或主持了来自国家科技部科技攻关及支撑计划、重点研发计划、973、863、重大科学仪器专项、国家自然科学基金、国家发改委专项、教育部211和985等多项重大、重点课题。研究所建有世界最深的地下实验室——中国锦屏地下实验室,并发表了一系列暗物质直接探测实验结果,推动我国自主暗物质直接探测研究达到国际先进水平;目前正在建设二期工程,将为国内外科学家提供得天独厚的地下低本底实验环境。研究所建立了基于汤姆逊散射的准单能X射线源(TTX)及微型脉冲强子源(CPHS)两个先进辐射源平台,其中“汤姆逊散射准单能X射线源实现出光”入选中国核学会评选出的2011-2013年度中国十大核科技进展。研究所一直面向国家安全重大需求,解决其中的辐射成像科学与技术问题,取得了加速器辐射源移动式集装箱检查系统、大型装备缺陷辐射检测技术等多项标志性成果,为国家打私、反恐及大型装备检测等提供了高科技手段。科技成果转化所形成的大型集装箱检查系统等高科技产品出口到140多个国家, 成为“中国创造”的典型。


研究所先后荣获2003年度国家科学技术进步奖一等奖、2010年度国家技术发明奖一等奖、2013年度国家科学技术进步奖(创新团队),还荣获中国专利奖金奖3项,获得国内授权发明专利266项,海外授权发明专利460件。近五年发表SCI收录论文300多篇。

   

①加速器物理及应用研究室


加速器物理及应用研究室主要从事带电粒子束产生及应用研究,同时开展相关学科的教学工作。研究主要包括低能直线加速器研制与应用、常温射频结构研制、高亮度电子注入器、汤姆逊散射X射线源研究、激光等离子体加速器技术研究、基于相对论电子束的太赫兹源研究、强流质子直线加速器、质子同步环加速器。经过多年的积累,低能电子直线加速器应用研究获得了市场认可;研制的光阴极微波电子枪在国内外多个加速器实验室应用;搭建完成了清华汤姆逊散射实验平台(TTX),产生了高品质的散射X射线;研制建设了微型脉冲强子源(CPHS),产生了3MeV质子束流和中子束流。

  

②辐射物理与探测研究室


辐射物理与探测研究室主要从事辐射物理、辐射探测及技术相关的教学和科研工作。教学方面,承担了国家精品课《核辐射物理及探测学及实验》。科研方面,主要研究用于大型科学研究装置及核技术应用的各种探测器,涉及气体、闪烁体和半导体探测器,如阻性板室(RPC、MRPC),气体电子倍增器(GEM),时间投影室(TPC),高纯锗探测器(HPGe),碲锌镉(CdZnTe)探测器,中子探测器及多种辐射成像探测器等。研究成果丰硕,并获得多项奖励。研究室先后承担了集装箱检查系统、高能工业CT、RHIC-STAR TOF探测器、暗物质探测CDEX等项目。

 

③粒子信息获取与处理研究室


粒子信息获取与处理研究室主要从事各种粒子(主要是X射线)成像过程中信号采集和处理方法及技术的教学、研究和科研成果转化,担负着《智能物理仪器设计》、《辐射成像系统》、《图像重建算法》、《信号与系统》、《迭代图像重建方法》等专业技术基础课程的教学工作。目前在成像物理和模式上的研究包括:


X射线衰减/相衬成像,地球等离子体成像、宇宙线缪子成像和太赫兹(THz)谱分析、以及其它新的粒子信息获取、采集和处理技术;在成像技术和理论上的研究包括数字平面成像方法和图像处理,计算机断层和体成像系统设计、优化、重建理论和算法,数据可视化方法,系统性能评估方法,不同成像模式的信息提取和信息融合方法;技术应用领域包括医疗、工业无损检测、安全检测等。

 

④核电子学及控制研究室


主要开展核系统专用电子学的设计及应用,包括专用集成芯片ASIC、核探测器数字化脉冲处理、数据读出和控制系统、高功率电磁环境及效应等研究方向:ASIC方向主要针对辐射成像和物理实验等应用需求,开展基于CMOS 工艺的前置放大器、成形以及波形采样等数模混合电路的设计研究;核探测器数字化脉冲处理方向开展超高速数字波形取样、信号脉冲的物理信息提取和粒子甄别方法研究;读出控制方向开展数据采集处理、分布式同步与控制技术的研究应用;在高功率电磁环境及效应方向,重点研究复杂物理环境中的强电磁脉冲产生机理、高功率瞬态电磁参数的测量技术、激光惯性约束聚变装置的电磁兼容以及大型复杂电子系统敏感度的评估算法等。近5年来完成多款ASIC 芯片、高速数字化采集系统和瞬态电场传感器的研制,承担多项国际、国内重大物理实验的电子学工作。

   

⑤辐射防护与环境保护研究室


辐射防护与环境保护研究室主要研究辐射对环境、人员的各种影响,以及各种防护措施以防止或减少 辐射对环境及人员可能造成的危害,同时在辐射防护及监测、环境保护、蒙特卡罗方法在核技术的应用等领域开展教学工作。研究室目前主要研究领域包括辐射剂量计算与测量、辐射测量方法与仪器、极低放射性测量与监测方法与技术、蒙特卡罗方法研究及程序开发、大科学装置的辐射防护及辐射物理问题、天然辐射测量评价与控制、环境粒子甄别方法与技术、室内环境质量监测与评价、基于核技术的工业在线检测等。


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