[发明专利]一种中子-γ射线联合探测装置及方法

说明书

本发明提出一种中子‑γ射线联合探测装置及中子‑γ射线联合探测方法，所述的探测装置包括真空腔外壳、中子测量单元和γ射线测量单元，本发明的探测方法通过从中子测量单元输出的混合信号中扣除γ射线测量单元输出的γ信号，得到净中子信号。本发明可实现中子、γ混合辐射场中中子和γ射线的联合测量，即利用一个探测器，同时实现中子和γ射线的测量。

技术领域

本发明属于新能源-核电领域，具体属于聚变能源和第四代裂变能源的研究领域。本发明具体涉及一种中子-γ射线联合探测装置及方法。

背景技术

聚变能源装置如激光ICF、Z-pinch以及第四代裂变能源如快中子反应堆、高温气冷堆等大型装置，会产生中子、γ混合辐射场，中子、γ射线探测是支持相关新能源研究的重要手段。现有的探测方法只能对中子、γ射线分别进行探测，由于探测器通常对中子、γ射线均有输出，因此测量其中一种射线时，另一种即成为需要被抑制的噪音。

期刊论文Radiation Measurements 73(2015)46-50公开了一种“裂变-电子收集”中子探测器，其工作原理为：中子与八氧化三铀涂层中的铀发生核裂变反应并产生裂变碎片，裂变碎片在涂层中运动产生次级电子，部分次级电子从涂层表面飞出到达收集电极，“裂变-电子收集”中子探测器通过收集电极给出的电信号大小来测量中子数量。

然而，在混合辐射场中应用时，该探测器仅能实现对中子的探测；此外，由于混合场中的γ射线会从收集电极和涂层电极中打出电子，由此产生的信号形成噪音，对中子测量造成干扰。

发明内容

针对现有技术不仅不能对γ射线测量，γ射线自身还成为中子测量干扰因素的不足，本发明提出一种中子-γ射线联合探测装置及中子-γ射线联合探测方法，本发明可实现中子、γ混合辐射场中中子和γ射线的联合测量，即利用一个探测器，同时实现中子和γ射线的测量。

本发明具体采用如下技术方案：

一种中子-γ联合探测装置，其特征在于，所述的探测装置包括真空腔外壳、中子测量单元和γ射线测量单元，其中，中子测量单元包括一个中心电极及设置于中心电极两侧的收集电极I和收集电极II，γ射线测量单元包括一个中心电极及设置于中心电极两侧的收集电极I和收集电极II，所述的中子测量单元的中心电极外周镀有裂变材料层，所述的中子测量单元的收集电极I和收集电极II及所述的γ射线测量单元的收集电极I和收集电极II加载同一正高压；所述的中子测量单元和γ测量单元的电极与射线入射方向垂直。

进一步，所述的中子测量单元和γ测量单元沿射线入射方向并列放置。

进一步，所述的中子测量单元和γ测量单元沿射线入射方向依次放置。

进一步，各电极厚度均小于0.1mm。

进一步，所述的中子测量单元的收集电极I与所述的γ射线测量单元的收集电极I的形状、材料及尺寸相同；所述的中子测量单元的收集电极II与所述的γ射线测量单元的收集电极II的形状、材料及尺寸相同；中子测量单元的中心电极与γ射线测量单元的中心电极形状、材料及尺寸相同。

进一步，所述的中子测量单元的中心电极与收集电极I之间的距离、与所述的γ射线测量单元的中心电极与收集电极I之间的距离相同；所述的中子测量单元的中心电极与收集电极II之间的距离、与所述的γ射线测量单元的中心电极与收集电极II之间的距离相同。

本发明还提供一种基于前述的中子-γ联合探测装置的中子-γ射线联合探测方法，所述的方法包括如下步骤：

步骤1.令中心电极电压为零，将所述探测装置的中子测量单元的收集电极I和收集电极II、及所述的γ射线测量单元的收集电极I和收集电极II加载正高压；

步骤2.将中子和γ混合射线辐照至所述的中子和γ联合探测装置；