[实用新型]一种大动态快中子产额测量系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及核能科学与技术中快中子探测领域，具体涉及的是一种大动态快中子产额测量系统。

背景技术

在惯性约束聚变研究中，快中子产额是其中最为关键的参数之一。激光中子源研究中，也需要准确测量出中子产额，来探索提高中子产额的方法。目前常用的测量快中子产额的探测器包括BF₃探测器和闪烁体探测器。BF₃探测器原理为中子与硼相互作用产生的次级离子α，再经气体放大输出电信号。闪烁体探测器的探测原理则是中子与闪烁体碰撞产生反冲质子，反冲质子再与闪烁体中的发光材料作用产生可见光，然后可见光信号再通过像增强器倍增，最后转换成电脉冲信号。电信号与收集粒子数目存在一定的比例关系，通常存在一个响应坪，粒子数目高于此响应坪，信号就会饱和。因此，目前通用的用于中子产额测量的中子探测器动态范围都比较小，一般为10²的量程范围。

在实验中，我们通常通过预估中子产额来选择相应测量范围的中子探测器。由于实验不确定性因素较大，如果预估不准的话，使得中子产额超出我们探测器的测量范围，将会导致实验失败，而为了降低这样的风险，就会需要更大动态范围的中子产额测量。然而，由于目前常用的中子探测器产额动态范围都比较小，因而实验中，我们常常需要通过组合多台不同种类的中子探测器来提高动态范围，但是这样的诊断设计会存在一个非常明显的不足，即：难以获得同一方位的大动态诊断，并且探测器的抗伽马辐射噪声能力比较弱。

因此，如何改进中子产额的测量方式，便成为本领域技术人员亟需解决的主要问题。

实用新型内容

针对上述现有技术的不足，本实用新型提供了一种大动态快中子产额测量系统，其可以很好地克服传统中子探测器响应动态范围小的不足,并减小伽马辐射的影响。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种大动态快中子产额测量系统，包括微米级毛细管闪烁体阵列、光纤光锥、ICCD和图像采集处理系统，其中：

微米级毛细管闪烁体阵列，其中的毛细管内灌装有液体闪烁剂，用于实现中子信号—质子信号—可见光信号的顺序转换，并将可见光信号传输至光纤光锥；

光纤光锥，用于将可见光信号传输至ICCD上，实现微米级毛细管闪烁体阵列与ICCD的像素匹配；

ICCD，用于记录可见光信号；

图像采集处理系统，用于采集ICCD上的可见光信号，并实现质子径迹的提取。

作为优选，所述微米级毛细管闪烁体阵列的单元尺寸为5μm～10μm。

作为优选，所述微米级毛细管闪烁体阵列的厚度为1cm～10cm。

进一步地，所述光纤光锥一端单元尺寸与微米级毛细管闪烁体阵列的单元尺寸一致，另一端单元尺寸与ICCD中像增强器的微通道板单元尺寸一致。

再进一步地，所述ICCD的阵列为2048×2048。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

（1）本实用新型通过设计微米级毛细管闪烁体阵列、光纤光锥、ICCD和图像采集处理系统，利用微米级空间分辨的闪烁体探测器来获得每一个质子径迹，然后通过直接统计微米级的质子径迹，并考虑到中子到质子的转换效率，从而实现中子产额的测量。实验表明，本实用新型具有高于10⁴的量程范围，因而相对于传统的BF₃探测器和闪烁体探测器来说，本实用新型至少高出了两个量级的动态范围。

（2）本实用新型通过质子径迹的提取，不仅可以不用额外增加像增强器，而且可以有效隔断先于中子信号到达探测器的伽马辐射噪声，从而获取更准确的中子信号。

（3）本实用新型中的微米级毛细管闪烁体阵列单元尺寸在5μm～10μm之间，可实现低于10μm的空间分辨，从而在结合1cm～10cm的厚度后，可实现探测效率控制在2.1%～21%之间。

（4）本实用新型设计合理、使用方便、实用性强，非常适合在中子产额测量方面大规模推广应用。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

其中，附图标记对应的名称为：

1-微米级毛细管闪烁体阵列，2-光纤光锥，3-ICCD，4-图像采集处理系统。

具体实施方式

下面结合附图说明和实施例对本实用新型作进一步说明，本实用新型的方式包括但不仅限于以下实施例。

实施例