[发明专利]一种温控流体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，具体公开了一种温控流体中子谱仪及其测量方法、分析处理系统。所述温控流体中子谱仪，包括填充有流体的流体室，被流体室包围的探测器，对流体进行加热的加热元件等，从而实现了通过控制温度改变流体室内流体密度，提高了对10MeV以上中子的灵敏度，实现0‑1000MeV热中子的能谱测量；使用同一个探测器测量，不存在多测量器间相互干扰的问题；同时采温控方式改变流体密度，可快速组成一系列连续的不同密度的慢化层流体，为解谱提供足够数量的测量值。所述测量方法，基于探测器提供的足够数量的测量值，采用函数模拟方法构建响应矩阵及特征方程求取中子能谱，保证了测量的精准性和稳定性，解决了解谱时高能区符合度差的问题。

技术领域

本发明涉及中子能谱测量领域，具体涉及一种温控流体中子谱仪及其测量方法、分析处理系统。

背景技术

为了保障辐射工作人员、公众和慰问者及探视人员的健康，监测核设施的正常运行，需要对核设施以及环境中的中子通量以及中子能谱(中子通量率随能量的分布)进行测量。

现在测量中子能谱多采用多球中子谱仪即Bonner球，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。但其主要针对20MeV以内能区的中子，对20MeV以上高能中子则测量灵敏度较低，且系统复杂，测量费时，安装、转移不便。目前测量中子能谱也采用单球中子谱仪，相比Bonner球虽结构上更简单但其测量范围小，为覆盖较大的测量范围则需要复杂分布大量中子探测器，而多个单球中子谱仪(多球探测器)的多个探测系统之间在测量时存在相互干扰，且使用不便捷。还有传统的瞬发γ中子谱仪也能测量中子能谱，但由于解谱方程数量不足、依靠遗传算法等解谱造成高能区符合度差。

发明内容

本发明提供一种温控流体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：常规多球中子谱仪无法检测20MeV以上中子，多球探测器中多个探测系统相互干扰且使用不便捷，以及瞬发γ中子谱仪由于解谱方程数量不足、依靠遗传算法等造成高能区符合度差。

为解决上述技术问题，本发明提供一种温控流体中子谱仪，包括底座、固定在所述底座上的流体室和探测器，还包括与所述流体室连通的流体池；所述流体室内填充有流体，固设有加热元件；所述流体室外包围所述探测器，所述流体室与所述探测器之间还设有隔热层。

本发明提供的一种温控流体中子谱仪，包括填充有流体的流体室，被所述流体室包围的探测器，对流体进行加热的加热元件，对探测器进行隔热的隔热层，加热时供流体排出的流体池等，从而实现了通过控制温度改变流体室内流体密度，提高了对10MeV以上中子的灵敏度，实现0-1000MeV热中子的能谱测量；使用同一个探测器测量，不存在多测量器间相互干扰的问题，且降低了系统的复杂性，使用更便捷，还能够防止中子辐照对人体造成伤害；同时采温控方式改变流体密度，可快速组成一系列连续的不同密度的慢化层流体，为解谱提供足够数量的测量值。

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；所述中子探测器或γ射线探测器为气体探测器、闪烁探测器或半导体探测器。

本方案将探测器限定为中子探测器或γ射线探测器，便于获得流体室内流体的温度和热中子计数或瞬发γ计数。且在测量时只采用一个探测器，不存在多测量器间相互干扰的问题。

在进一步的实施方案中，所述隔热层固设于所述流体室外，包围所述探测器，可将流体的热量隔绝，以免影响探测器的稳定，带来误差问题；

所述加热元件为电加热管，而电加热管具有加热快、发热均匀、温度易掌控的优点，便于对流体进行快速均匀加热。

所述流体为气体或液体或气液混合物，可根据测试需求而自行选择流体的成分，包括形态、配比等，适用范围广。

所述流体室由内外两层球形结构制成，流体则填充在这两层结构中，球形结构使得流体受热更均匀、扩散更流畅，减少测试的其他不稳定因素。