[发明专利]一种碳化硼中子吸收体

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于吸收杂散中子的中子吸收体，尤指一种由成本低、来源广的原料制成的吸收体并实现不影响探测器的探测以及在放射状中子准直器中吸收杂散中子目标的一种碳化硼中子吸收体。

背景技术

中子和X射线都是人类探索物质微观结构的有力手段，中子不带电、具有磁矩、穿透性强、能分辨轻元素、同位素和近邻元素，且有对样品的非破坏性的特点，因此中子不仅可探索物质静态微观结构，还能研究其动力学机制，目前，中子散射技术在生物、生命、医药等研究领域发挥着X射线无法取代的作用，中子散射技术在中子谱仪中进行，对于中子谱仪的正常运行以及谱仪的分辨率等性能参数的提高，作为其关键部件之一的中子准直器起着重要作用。

放射状中子准直器的主要作用之一就是减少通过准直器内部腔体的中子的损失，实现这一作用的方法是在腔体抽真空或者在腔体内通入一定的气体环境（氦气或者氩气）；其另一主要方法是利用附着在准直器内壁上的中子吸收体吸收背景中子，因此要保证腔体的真空变形并不会对中子吸收体的附着造成影响，并且不会造成插片偏离物理平面，阻挡有效中子。

常用的中子吸收材料包括硼、钆和镉等，由于多数的位置灵敏探测器对于中子和伽马射线的区分能力比较弱，中子与钆元素的核反应主要为n-γ反应，吸收中子放出伽马射线，不利于后端位置灵敏探测器的中子探测，而中子与硼元素的核反应主要为n-α反应，并不会对探测器的探测带来很多的不利因素，因此可以选择碳化硼材料作为放射状的中子准直器的中子吸收体材料。

常用的中子吸收体有碳化硼陶瓷板，碳化硼-铝复合材料板，碳化硼粉末混合胶体冷压成型板以及碳化硼粉末painting方式等，但是，碳化硼粉末混合胶体冷压成型板含有较多的环氧类胶体，构成含有较多的氢和氧元素，造成杂散的散射；碳化硼粉末painting的方式同样需要引入环氧类胶体，并且厚度受限制，且受辐照易发生失效；铝基的碳化硼复合材料、碳化硼陶瓷材料焊接能力有待验证，同时掺杂的碳化硼含量少，同样在厚度要求方面受限制，且现阶段该类材料的价格较为昂贵，并且一般需要从国外进口，因此需要一种价格适度、便于批量生产的可在准直器内部充分吸收杂散中子的中子吸收体。

发明内容

为解决上述问题，本发明旨在公开一种用于吸收杂散中子的中子吸收体，尤指一种由成本低、来源广的原料制成的吸收体并实现不影响探测器的探测以及在放射状中子准直器中吸收杂散中子目标的一种碳化硼中子吸收体。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种碳化硼中子吸收体，所述的碳化硼中子吸收体的原料主要包括碳化硼粉末、胶体和固化剂，所述的胶体与固化剂的含量比值为5：2，胶体含量与碳化硼粉末含量的比值范围为1：19-1：4。

所述的碳化硼中子吸收体主要包括70-85份碳化硼粉末、4.5-17.5份胶体和1.8-7份固化剂。

所述的碳化硼粉末中有粗颗粒粉末，粗颗粒粉末的粒度范围为450-500μm。

所述的碳化硼粉末中有细颗粒粉末，细颗粒粉末的粒度范围为60-120μm。

所述的碳化硼粉末由78%-85％含量的粗颗粒粉末与15%-22％含量的细颗粒粉末混合组成。

所述的碳化硼中子吸收体可注模成型为方块状，或着为圆球状。

制备一种碳化硼中子吸收体，所述的碳化硼粉末、胶体和固化剂的含量比值为45：5：2，其中碳化硼粉末中的粗、细颗粒粉末的含量比值为4：1。

制备所述的碳化硼中子吸收体包括81份碳化硼粉末、9份胶体和3.6份固化剂，其中碳化硼粉末中的粗颗粒粉末为64.8份，细颗粒粉末为16.2份。

本发明的有益效果在于：本发明所述的碳化硼中子吸收体主要用于附着在放射状中子准直器内壁以吸收杂散中子，其原料主要包括有碳化硼粉末、胶体和固化剂，克服了过多的氢元素影响中子吸收的缺陷，使得准直器内部中子散射时可得到中子吸收体的充分阻挡并吸收，本发明选择采用4.5-17.5份胶体混合70-85份碳化硼粉末，既控制了氢元素的成分，又能使碳化硼中子吸收体的厚度达到可控性效果；既可以达到不影响中子吸收的目的，又能使胶体和碳化硼粉末充分搅拌均匀；又由于碳化硼粗颗粒粉末与碳化硼细颗粒粉末的搭配控制，使氢元素减少，因采用78%-82％的粗颗粒的碳化硼粉末与18%-22％的细颗粒的碳化硼粉末混合组成，恰当地使碳化硼粉末与低含量的胶体充分搅拌，有利于搅拌均匀的同时，更能达到顺利成型的效果。