[发明专利]一种中子能谱测量装置及方法

说明书

本发明公开了一种中子能谱测量装置，其包括中子慢化腔，中子慢化腔内设置有管状的壳体，壳体的上端开口，且壳体的上端延伸出中子慢化腔的顶部，壳体的底部封口，壳体内设置有柱形的热中子探测器；中子慢化腔的底部设置有压力传感器；中子慢化腔下方设置有慢化液存储腔，慢化液存储腔与中子慢化腔通过管道连通，且管道上安装有双向水泵。本发明中子能谱测量方法包括：调整装置平行度、慢化液注入、中子测量和中子能谱解谱等步骤。本发明的中子能谱测量装置降低了基于相同物理原理的中子能谱仪的制造难度和制造成本；测量方式灵活，使用方便，占用空间小，测量结果准确度高。

技术领域

本发明涉及中子谱测量技术领域，具体涉及一种中子能谱测量装置及方法。

背景技术

中子能谱测量无论在基础中子物理研究、中子应用领域，还是辐射防护领域都有着重要作用，例如测量核反应产生的中子能谱可以得到核能级的资料，通过测量辐射场的中子能谱即可精确计算相应的周围剂量当量。由于中子呈中性，它不能直接电离物质原子，所以中子通常不能被直接探测。目前通常是通过记录中子与其它核子相互作用所产生的次级带电粒子来实现对中子的探测，主要包括核反应法、核反冲法、核裂变法和活化法四种中子探测方法。

目前国内外对中子能谱的测量较多选用Bonner多球中子谱仪。Bonner多球中子谱仪是由多个带有不同直径慢化球体的中子探测器、数据采集系统以及解谱程序组成，每个中子探测器由中子慢化球体和放置于其中心的热中子探测器1构成。由于不同直径的慢化球体可将快中子慢化成热中子，随后热中子被探测器记录，从而得到相同中子能谱下不同探测器的计数组合，通过正确解谱即可获得中子能谱。一方面，Bonner多球中子谱仪的中子能谱测量准确度与包含中子探测器的慢化球体个数密切相关，通常使用更多的包含中子探测器的慢化球体可以获得更佳的准确度。另一方面，包含中子探测器的慢化球体数量越多，Bonner多球中子谱仪的造价越高、占用空间越大。

发明内容

针对现有技术的上述不足，本发明提供了一种准确度高、占用空间小的中子能谱测量装置及方法。

为达到上述发明目的，本发明所采用的技术方案为：

提供一种中子能谱测量装置，其包括中子慢化腔，中子慢化腔内设置有管状的壳体，壳体的上端开口，且壳体的上端延伸出中子慢化腔的顶部，壳体的底部封口，壳体内设置有柱形的热中子探测器；中子慢化腔的底部设置有压力传感器；中子慢化腔下方设置有慢化液存储腔，慢化液存储腔与中子慢化腔通过管道连通，且管道上安装有双向水泵；

热中子探测器上电连接有前置放大器，前置放大器与数据采集模块电连接，数据采集模块、双向水泵、压力传感器均与工控机电连接，双向水泵、压力传感器和工控机与电源系统电连接。

本方案利用液态的慢化体，并通过双向水泵改变慢化腔中的慢化液高度，从而改变中子的慢化能力，由于慢化液高度的改变是连续的，因而当慢化体数量无限增多，使用本发明测量中子能谱的准确度可以无限趋近于Bonner多球中子谱仪的最佳准确度；压力传感器来获取慢化液压强，然后计算得到慢化液高度，从而对慢化液抽排系统所抽进和排出的慢化液的量进行修正，从而保证慢化液高度的准确性，保证中子能谱测量的准确度。

进一步地，热中子探测器外包裹有一层海绵橡胶层。

本方案的海绵橡胶可有效防止壳体对热中子探测器外壁的伤害，同时起到固定热中子探测器的作用。

进一步地，管道的一端连接中子慢化腔的底部，另一端延伸到慢化液存储腔的底部。

本方案能保证双向水泵能有效地从慢化液存储腔抽取慢化液，同时有效避免能谱测量完成之后，慢化腔内的慢化液残留。

进一步地，中子慢化腔与慢化液存储腔之间设置有支架，双向水泵和电源系统均安装在支架上。

本方案将整个装置形成单一整体，占用空间小和使用方便。