[发明专利]一种基于氘氘中子发生器的热中子分析探雷装置有效

专利信息
申请号: 201910868032.6 申请日: 2019-09-16
公开(公告)号: CN110579137B 公开(公告)日: 2021-06-18
发明(设计)人: 郭小峰;储诚胜;许业文;张迎增;曾军;向清沛;袁志文;郝樊华;向永春;朱晨;杨圣勤;赵洪涛;张海洋;朱俊 申请(专利权)人: 中国工程物理研究院核物理与化学研究所;中国人民解放军63983部队
主分类号: F41H11/136 分类号: F41H11/136;G01N23/00
代理公司: 中国工程物理研究院专利中心 51210 代理人: 翟长明;韩志英
地址: 621999 四*** 国省代码: 四川;51
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摘要:
搜索关键词: 一种 基于 中子 发生器 热中子 分析 探雷 装置
【说明书】:

发明公开了一种基于氘氘中子发生器的热中子分析探雷装置。该装置包括低能中子吸收体、铅屏蔽体、伽马探测器、源强监测探测器、中子反射体、中子发生器和中子慢化体。低能中子吸收体、铅屏蔽体和伽马探测器依次按照从外到内的顺序进行包裹,共同构成一个下端靠近且上端远离中子发生器的探测单元;中子发生器位于装置的中心,中子反射体包裹在中子发生器的侧面,中子慢化体紧贴在中子发生器的正下方,四个探测单元均匀且对称地分布在中子发生器的侧面的四个方向;源强监测探测器从顶上嵌入到反射体的内部。该装置采用氘氘中子发生器作为中子源,采用LaBr3(Ce)探测器作为伽马探测器,通过氮元素含量异常检测可实现对地雷目标的快速探测和准确识别。

技术领域

本发明属于核辐射探测技术领域,尤其是热中子分析及伽马探测技术领域,具体涉及一种基于氘氘中子发生器的热中子分析探雷装置。

背景技术

“热中子分析探雷”是一种以热中子为“探针”进行爆炸物检测的探雷新方法,其原理是利用热中子与地雷炸药中的14N元素发生(nγ)反应,即n(thermal)+14N→15N* 15N+γ(10.83 MeV),由此产生的能量为10.83 MeV的特征伽马射线强度可用于表征被测目标是否含有炸药以及炸药含量等信息。热中子分析探雷技术的特点是基于氮元素含量对目标物进行识别,具有可靠性高、虚警率低和易于实现的优点,该技术尤其适用于车载探雷的应用场景。

日本、意大利和加拿大在热中子分析探雷技术研究领域走在世界前列,现已开发出实用化的车载式热中子分析探雷系统。日本开发的探雷系统采用氘氘中子发生器作为中子源、采用在BGO探测器外面包裹NaI(Tl)探测器的组合结构作为伽马探测器,从而提高了入射中子强度和诱发伽马射线测量信噪比;意大利和加拿大开发的探雷系统均采用放射性核素252Cf作为中子源、采用四个NaI(Tl)探测器阵列作为伽马探测器,实现了对三聚氰胺和防坦克雷的有效探测。纵观国际上现有的热中子分析探雷系统,虽然能够实现对某些特定地雷的有效探测,但是仍然存在着探测时间较长的问题。为了解决该问题,一方面需要继续提高入射中子强度,另一方面需要选择性能更佳的伽马探测器。

我国的热中子分析探雷技术研究也有近十年的历史,研究单位主要是中国工程物理研究院核物理与化学研究所和中国人民解放军63983部队。申请人所在团队长期致力于中子质询探雷技术研究,发展了一系列的探雷技术和探雷识别算法,包括热中子分析探雷、脉冲快热中子分析探雷和中子背散射探雷等具体技术,以及3σ决策函数、特征峰能区自动寻找、地雷目标简单定位和概率矩阵溯源成像等具体算法。同时,随着国内中子发生器研制技术的发展,将氘氘中子发生器应用于热中子分析探雷已经具备了可行性。针对热中子分析探雷技术而专门研制的氘氘中子发生器,能够获得较高的中子产额,可以满足热中子分析探雷技术对中子强度的要求。并且,相较于传统的252Cf同位素中子源,氘氘中子发生器的中子出射束流可调节可关闭,具有更高的辐射安全性。

因此,为了加快对土壤中埋设地雷的探测速度,同时也为了降低操作人员的辐射剂量,非常有必要发展一种基于氘氘中子发生器的热中子分析探雷装置。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于氘氘中子发生器的热中子分析探雷装置。

本发明的基于氘氘中子发生器的热中子分析探雷装置,其特点是:所述的探雷装置包括低能中子吸收体、铅屏蔽体、伽马探测器、源强监测探测器、中子反射体、中子发生器和中子慢化体;

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