[发明专利]微通道型快中子飞行时间探测器

说明书

本发明公开了一种微通道型快中子飞行时间探测器，包括中子吸收体和设置在中子吸收体一侧的电子收集极，所述中子吸收体内阵列分布有若干个通道，通道的内壁上设有次级电子发射层，各个所述通道均贯穿中子吸收体的厚度方向，所述中子吸收体在对应通道两端的侧面上分别设有电极，两个电极之间加载有时间门控脉冲高压，用于在所述通道内形成电场，电场的方向朝向所述电子收集极。本发明的有益效果是：能够对中子飞行时间谱的信号在时域上进行选通，对于强干扰下的弱信号具有更高的测量信噪比。

技术领域

本发明属于中子能谱测量技术领域，具体涉及一种微通道型快中子飞行时间探测器。

背景技术

飞行时间法是一种测量中子能谱的常用方法，该方法通过测量中子的飞行距离L和飞行时间t来得到中子的飞行速度，即：v＝L/t，然后再利用公式“E＝1/2mv²”推算出中子的能量E。

在现有技术中，利用飞行时间法来测量中子能量的常用装置是闪烁探测器，闪烁探测器由有机闪烁体和光电倍增管组成，在探测过程中，中子进入闪烁体后沉积能量使得闪烁体产生荧光，部分荧光被光电倍增管收集形成电信号，然后即可得出中子的飞行距离L和飞行时间t，从而得出中子的能量E。

但是，当待测量的中子源产生两种不同能量和强度的中子时，闪烁探测器会测量到两个中子信号，如果先到达探测器的中子强度比后到达的中子强度高很多，那么第一个信号的拖尾会将后面的信号掩盖，从而导致后面的信号无法被测量。而信号拖尾主要是由闪烁体的荧光余晖造成的，几乎无法消除，因此在这种测量场景中传统的闪烁探测器无法发挥作用。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种微通道型快中子飞行时间探测器，以解决现有技术中，在待测中子源产生两种不同能量和强度的中子时，后面的信号无法被测量的技术问题。

为实现上述目的，本发明技术方案如下：

一种微通道型快中子飞行时间探测器，其关键在于：包括中子吸收体和设置在中子吸收体一侧的电子收集极，所述中子吸收体内阵列分布有通道，通道的内壁上设有次级电子发射层，各个所述通道均沿厚度方向贯穿中子吸收体，所述中子吸收体在对应通道两端的侧面上分别设有电极，两个电极之间加载有时间门控脉冲高压电路，用于在所述通道内形成电场，电场的方向朝向所述电子收集极。

采用上述结构，中子吸收体探测到中子后，各个通道内会产生反冲质子，反冲质子撞击在次级电子发射层上产生电子，然后再在电场的作用下，电子在通道内向高电势方向运动，当电子又撞击通道壁时，次级电子发射层会发射出数个电子，产生倍增效应，从而保证有大量的电子会从通道输出出来，电子收集极将电子进行收集，即可得到能够被记录的时变电信号。此种中子探测方式，通道内没有闪烁体发光的过程，其信号的产生来自于中子吸收体中产生的电子，由于中子吸收体两端的电压为时间门控脉冲高压，所以当第一波强脉冲中子到达时关闭高压，此时将不会产生任何信号，在需要测量的第二波弱脉冲中子到达时再将高压开启，即可单独测量第二波中子的飞行时间。

作为优选：所述中子吸收体采用聚乙烯制成。采用上述结构，聚乙烯中的氢原子含量较高，能够确保中子在聚乙烯中与氢原子充分发生弹性散射产生反冲质子。

作为优选：所述中子吸收体与电子收集极之间设有微通道板，该微通道板采用铅玻璃制成，微通道板的上下两侧之间加载有由时间门控脉冲电路控制的高压电场。采用上述结构，铅玻璃制成的微通道板能够对电子进行倍增，以确保电子进行倍增能够获得足够的信号强度。

作为优选：所述次级电子发射层为Al₂O₃薄膜，其以电镀方式设置在通道的内壁上。采用上述结构，当有电子撞击Al₂O₃薄膜时，会产生更多的电子。

作为优选：所述中子吸收体与次级电子发射层之间镀有导电层。采用上述结构，能够在次级电子发射层的电子消耗之后为其补充电子。