[发明专利]一种中子能谱测量装置及其测量方法

权利要求书

1.一种中子能谱测量装置，其特征在于，包括中子-伽马射线信息转换装置、中心伽马探测器（1）和数据采集处理系统（2），所述中子-伽马射线信息转换装置包括同心球体结构的热中子俘获材料（3）、快中子慢化体（4）、快中子非弹性散射材料（5）和高能中子倍增材料（6），所述中心伽马探测器（1）设置于同心球体的中心处，多层热中子俘获材料（3）、单层快中子慢化体（4）、多层快中子非弹性散射材料（5）和单层高能中子倍增材料（6）由内至外依次包设在中心伽马探测器（1）外部，所述数据采集处理系统（2）电性连接中心伽马探测器（1）。

2.根据权利要求1所述的中子能谱测量装置，其特征在于：所述中心伽马探测器（1）为溴化镧探测器或锗酸铋探测器或碘化钠探测器或高纯锗探测器。

3.根据权利要求2所述的中子能谱测量装置，其特征在于：所述热中子俘获材料（3）设有 2~5层，各层热中子俘获材料（3）由内至外同心包覆于中心伽马探测器（1）外部，且各层热中子俘获材料（3）的取材不同。

4.根据权利要求3所述的中子能谱测量装置，其特征在于：所述热中子俘获材料（3）为含镉聚乙烯或含硼聚乙烯或碳化硼或氧化钆或氯化钠。

5.根据权利要求4所述的中子能谱测量装置，其特征在于：所述快中子慢化体（4）同心包覆于最外层热中子俘获材料（3）外部，且快中子慢化体（4）为富氢材料。

6.根据权利要求5所述的中子能谱测量装置，其特征在于：所述快中子慢化体（4）为聚乙烯和有机玻璃中的一种。

7.根据权利要求6所述的中子能谱测量装置，其特征在于：所述快中子非弹性散射材料（5）设有2～4层，各层快中子非弹性散射材料（5）由内至外同心包覆于快中子慢化体（4）外部，且各层快中子非弹性散射材料（5）取材不同。

8.根据权利要求7所述的中子能谱测量装置，其特征在于：所述快中子非弹性散射材料（5）为有机玻璃或含铁有机玻璃或含铅有机玻璃或含铝有机玻璃。

9.根据权利要求8所述的中子能谱测量装置，其特征在于：所述高能中子倍增材料（6）同心包覆于最外层快中子非弹性散射材料（5）外部，且位于同心球体结构的中子-伽马射线信息转换装置最外层，所述高能中子倍增材料（6）为铅、钨、铜中的一种。

10.权利要求1～9任一项所述中子能谱测量装置的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将中子能谱测量装置置于快中子与高能中子的混合中子场中，中子从某个方向入射中心伽马探测器（1），其中，快中子与最外层的快中子非弹性散射材料（5）发生非弹性散射反应产生瞬发特征伽马射线，并且反应阈值不同，实现快中子能量的区分，中心伽马探测器（1）测量所述瞬发特征伽马射线；

S2、混合中子场中高能中子与高能中子倍增材料（6）发生倍增反应，产生能量为1~6MeV的快中子；

S3、步骤S2中产生的快中子进一步与快中子非弹性散射材料（5）发生非弹性散射反应产生瞬发特征伽马射线，以实现高能中子响应；

S4、混合中子场中快中子以及高能中子倍增反应产生的快中子经快中子慢化体（4）慢化为热中子；

S5、混合中子场中的热中子以及快中子慢化而来的热中子进一步与热中子俘获材料（3）发生俘获反应，产生瞬发特征伽马射线，中心伽马探测器（1）测量所述瞬发特征伽马射线；

S6、中心伽马探测器（1）将探测的瞬发特征伽马射线传输至数据采集处理系统（2），并通过数据采集和处理得到伽马射线能谱，则利用特征伽马射线的能量和强度及各种核素材料信息即可反推出待测中子场的能谱信息。