[发明专利]用于鉴别中子和伽马的中子探测器

说明书

一种用于快中子、热中子及伽马射线鉴别的中子探测器及数据处理方法，中子探测器包括：对称的两个塑料闪烁体，两个塑料闪烁体中至少有一个塑料闪烁体为掺有硼和发光染料的塑料闪烁体；其中，掺有硼和发光染料的塑料闪烁体可俘获热中子释放特征伽马射线来标记热中子，以实现快中子、热中子及伽马射线的鉴别。基于该中子探测器，能够结合飞行时间方法和脉冲波形鉴别方法实现热中子、快中子和伽马射线的同时鉴别。将无监督自编码神经网络模型或有监督一维卷积神经网络应用于对中子探测器探测的波形数据进行处理，能够自动提取特征，无需事先构造特征变量，不依赖于任何脉冲的前沿定时方法，为数据的处理带来极大的方便。

技术领域

本发明涉及中子探测领域，尤其涉及一种用于鉴别中子和伽马的中子探测器及数据处理方法。

背景技术

中子探测器广泛用于核安全、核防护以及中子谱仪的研发。中子产生时通常伴随着大量的伽马射线，为了能够高精度测量到中子的通量和能谱，需要从混合的辐射场当中鉴别中子和伽马。

基于中子闪烁探测器，从探测方法上可以分为飞行时间方法(TOF) 和脉冲波形鉴别方法(PSD)。TOF基于粒子的不同的飞行速度可测量中子的能谱和通量，同时可以鉴别混合场中的快中子和伽马。不同种类的粒子PSD方法也可以独立鉴别伽马和中子，但是在PSD分布上热中子和快中子事例有重叠，而无法很好的进行区分快中子和热中子。两种方法联合起来可以鉴别中子和伽马，但是仍然很难鉴别热中子，这是由于热中子的飞行时间很长，需要打开很大的符合门宽，在高计数率情况下变得更加困难。

中子闪烁探测器从材料的角度可以分为固态的塑料闪烁体探测器和液体的闪烁体探测器，然而，液体闪烁体一般含有毒性，有安全隐患。并且，传统技术中，对中子闪烁探测器探测的波形数据进行处理时，需要事先构造特征变量，依赖于脉冲的前沿定时方法，数据处理过程复杂。因此，研发新型中子探测器及高效的数据处理方法，以同时鉴别快中子、热中子及伽马射线迫在眉睫。

发明内容

(一)要解决的技术问题

针对于上述技术问题，本发明提出一种用于鉴别中子和伽马的中子探测器及数据处理方法，用于现有的中子闪烁探测器无法同时鉴别快中子、热中子及伽马射线，且数据处理过程复杂的问题。

(二)技术方案

本发明一方面提出一种中子探测器，包括：对称的两个塑料闪烁体，两个塑料闪烁体中至少有一个塑料闪烁体为掺有硼和发光染料的塑料闪烁体；其中，掺有硼和发光染料的塑料闪烁体可俘获热中子释放特征伽马射线来标记热中子，以实现快中子、热中子及伽马射线的鉴别。

可选地，发光染料掺杂的比例大于15％。

可选地，硼的掺杂比例大于等于1％，其中，硼-10约占硼的19.8％。

可选地，发光染料掺杂为2，5-二苯基恶唑、9，10-二联苯蒽。

可选地，对称的两个塑料闪烁体之间的距离大于等于50cm，两者之间的距离可调。

可选地，对称的两个塑料闪烁体中一个为掺有硼和发光染料的塑料闪烁体，另一个为未掺硼和发光染料的塑料闪烁体。

可选地，掺有硼和发光染料的塑料闪烁体的厚度为3～4cm。

可选地，对称的两个塑料闪烁体均为掺有硼和发光染料的塑料闪烁体。

可选地，将中子探测器探测的中子源置于中子探测器的掺有硼和发光染料的塑料闪烁体一侧进行快中子、热中子及伽马射线的鉴别。