[发明专利]一种连续中子谱实时探测系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种可用于实验场所和环境中子测量的连续中子能谱实时探测系统。

背景技术

随着中子物理、航天、反应堆、加速器技术、辐射防护与环保领域的发展，中子谱的实时测量显得尤为重要。

中子呈中性，不带电，在通过物质时不能直接引起物质电离，所以不能被直接探测。对中子的测量是通过其与其它核子的相互作用产生的带电粒子间接进行的，一般有核反应法、核反冲法、核裂变法和活化法四种方法。选用核反应法测量中子时，选取³He作为探测气体是因为³He与热中子反应截面很大，约5330b，并且可以加压，使测量的灵敏度变得更高。

目前国内外的可同时适用于场所及环境的实时中子能谱的测量系统较少，一般选用Bonner多球系统。Bonner多球中子谱仪是由多个带有不同直径球形慢化体的中子探测器组成，每个中子探测器是由聚乙烯球形慢化体和放置其中心的热中子探测器。不同直径的慢化体可将不同能量的中子慢化成热中子后由热中子探测器探测，从而记录中子能谱。Bonner多球系统的缺点在于：Bonner多球系统探测器系统（球的个数）较多，整套的多球系统体积较大，在室外测量环境中子谱很不方便。并且由于Bonner多球系统是由多个球体组成，各球体积较大，在进行实时测量时需要将探测器排列开，而这样会使得各探测器之间的距离较远，从而在中子辐射场变化交大的场所不能得到精确的同一点中子能谱。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种的连续中子谱实时探测系统，该系统测量较精准，且结构简便，体积较小，使用方便。

本发明的技术解决方案是：一种连续中子谱实时探测系统，包括：若干层球壳形聚乙烯慢化层、若干层球壳形热中子探测器系统、核电子学系统和计算机系统；最内层为第一层球壳形热中子探测器系统，然后在其外层放置第一层球壳形聚乙烯慢化层，依次类推，这样球壳形热中子探测器系统与球壳形聚乙烯慢化层交替叠放，形成连续中子谱探测器系统；在所述若干层球壳形热中子探测器系统中，每层球壳形热中子探测器由两层同心球壳组成，两层同心球壳之间的夹层中充以大气压的³He气体；在两层同心球壳中靠近外层的球壳接地，靠近内层的球壳加上电压大于等于500V的正高压，形成球壳形³He电离室热中子探测器；不同能量的入射中子经过若干层球壳形聚乙烯慢化层后成为热中子，最终在某固定的能量段时被某一层球壳形热中子探测系统所探测，探测到的脉冲信号传输至核电子学系统；核电子学系统将脉冲信号放大、滤波、甄别和计数后，传输至计算机系统进行储存及分析。

所述连续中子谱实时测量系统还包括显示面板上的探测信号灯和各层探测器指示灯；各层探测器指示灯与各层探测器输出相连，某层探测器探测到辐射信号输出一个脉冲，该层探测器对应的各层探测器指示灯亮，一个输出脉冲闪亮一次；各层探测器的输出脉冲并联后接入探测信号灯，任意一层探测器探测到辐射信号时，探测信号灯都会亮，能够尽早发现某层探测器出错或者不工作的现象，同时也在计算机系统系统中进行显示。

在所述同心球壳的夹层中充以1-8个大气压的³He气体。

所述同心球壳由厚度为大于0.1mm的镉板加工而成，用以阻挡中子在聚乙烯中产生的质子进入³He电离室内部而造成测量误差。

在所述若干层球壳形聚乙烯慢化层中，慢化层厚度，即球壳形慢化层的外半径减去内半径的差，根据实际需要设计成相同厚度或不同，慢化层厚度应大于等于1cm。

所述若干层球壳形热中子探测器系统，每层球壳形热中子测量系统的两层半径不同的同心球壳半径差为0.5～20cm。

所述核电子学电路包括前置放大器、主放大器、n-γ甄别电路及多通道单道分析器；不同层的球壳形热中子探测器输出的脉冲信号依次经过前置放大器、主放大器的滤波成形及n-γ甄别电路处理后经由各自通道输入多通道单道分析器分析计数，最后在传输至计算机系统中。

所述计算机系统由计算机、计算机装有的解谱软件构成，通过解谱软件进行解谱，解谱软件解得中子能谱后，通过计算机进行绘制并显示；解谱软件还将给出总的中子通量、中子注量率，还能够根据需要给出中子剂量。

所述连续中子谱实时探测系统能够根据中子能量值和所需精度不同，设计不同厚度的球壳形聚乙烯慢化层和不同层数的球壳形热中子探测器系统，以满足不同的需求。

本发明与现有技术具有的优点如下：