[发明专利]一种套轴同心多球中子谱仪及其测量方法、分析处理系统

说明书

本发明涉及中子能谱测量领域，具体公开了一种套轴同心多球中子谱仪及其测量方法、分析处理系统。所述中子谱仪设置了套轴组件、套设在所述套轴组件上的同心多球外壳，并设置驱动组件对每一套轴上的球壳进行单独的自动化驱动，通过转换搭配不同厚度聚乙烯球壳的方式，可快速组成不同厚度的慢化层聚乙烯，实现对不同中子能量的测量，以提高对10MeV以上中子的灵敏度，实现对0‑1000MeV区间中子的能谱测量，并且使用同一个探测器测量，降低了传统多球系统安装的复杂性。所述测量方法，将探测器提供的脉冲信号转化为对应的计数值矩阵，再结合中子能谱的计算公式和提前模拟的响应函数矩阵可快速求取计数值矩阵所对应的中子能谱，保证了测量的精准性和稳定性。

技术领域

本发明涉及中子能谱测量领域，具体涉及一种套轴同心多球中子谱仪及其测量方法、分析处理系统。

背景技术

近年来，加速器技术不断发展，在生活中的应用也更加广泛，尤其是在重离子治疗癌症和洁净能源方面。对加速器产生的中子周围剂量当量可以证实设备的运行是否满足要求，空间中的中子周围剂量当量也可用于人体所受有效剂量当量。并且军用民用核设施、核电站等工作场所的中子剂量当量的准确测量才能更好的保护人员健康。

多球中子谱仪系统最早由Bonner等人在1960年提出，至今仍被广泛使用，它是将中子探测器搭配不同厚度的聚乙烯慢化球壳，依次测量。聚乙烯慢化球壳内部放置的球形热中子探测器为³He正比计数器，也可以使用BF₃正比计数器和⁶Li的正比计数器。

多球中子谱仪具有测量范围广、各向同性、便于测量等优点，因而广泛的用于测量中子能谱。多球中子系统主要针对20MeV以内能区中子能谱测量，对20MeV以上高能中子灵敏度较低。传统的多球由很多个独立的球壳搭配使用，在收纳、搬运方面工作繁复，不同厚度球壳的转换使用也比较复杂、耗时。

发明内容

本发明提供一种套轴同心多球中子谱仪及其测量方法、分析处理系统，解决的技术问题在于：传统的多球中子谱仪无法检测20MeV以上中子，并且采用多个独立的球壳搭配使用，切换复杂、耗时，在收纳、搬运方面工作繁复。

为解决上述技术问题，本发明提供一种套轴同心多球中子谱仪，包括底座、安装在所述底座上的主轴、嵌套在所述主轴上的套轴组件、套设在所述套轴组件上的同心多球外壳、连接所述套轴组件的驱动组件；所述主轴上安装有探测器；所述同心多球外壳包括至少两层厚度不同的第一球壳和至少一层第二球壳，每一层所述第一球壳由质量相同的半球形多孔金属壳和半球形非金属外壳组合而成，所述第二球壳为与所述半球形多孔金属壳材料不同的金属球壳。

本发明提供的一种套轴同心多球中子谱仪，设置套轴组件，以及套设在所述套轴组件上的同心多球外壳(每一层球壳由质量相同的半球形多孔金属壳和半球形非金属外壳组成)，并设置驱动组件对每一套轴上的球壳进行单独的自动化驱动，通过转换搭配不同厚度聚乙烯球壳的方式，可快速组成不同厚度的慢化层聚乙烯，实现对不同中子能量的测量，以提高对10MeV以上中子的灵敏度，能够检测20MeV以上中子，实现对0-1000MeV区间中子的能谱测量，为进一步求得中子剂量提供了重要依据；并且使用同一个探测器测量，降低了传统多球系统安装的复杂性。

在进一步的实施方案中，所述探测器为中子探测器或γ射线探测器。

本方案进一步将探测器限制为中子探测器或γ射线探测器，基于中子探测器或γ射线探测器能直接测量中子计数值，便于求取对应的中子能谱。

在进一步的实施方案中，所述主轴包括直径不同的左半轴和右半轴，所述探测器安设在所述主轴的中心位置。

本方案进一步限定主轴的结构，包括左半轴和右半轴，左半轴固设在底座一侧，作为轴件主要用于供套设于其上的同心多球外壳旋转，右半轴安装在底座另一侧，作为轴件用于安装套轴组件，以进一步供套设于其上的套轴组件旋转从而带动同心多球外壳旋转。