[发明专利]基于CLYC闪烁体的空间中子探测系统、探测器及探测方法

权利要求书

1.一种基于CLYC闪烁体的空间中子探测系统，所述探测系统包括：中子探测单元、ADC数据采集单元、FPGA数据接收处理单元、存储器单元，其特征在于，所述探测系统还包括反符合探测单元和反符合甄别电路；

所述反符合探测单元，用于在探测到带电粒子时产生电压脉冲信号，并对其进行放大处理；

所述反符合甄别电路，分别与所述中子探测单元和所述反符合探测单元相连，用于接收来自中子探测单元和反符合探测单元的信号；

当反符合甄别电路同时接收到来自反符合探测单元和中子探测单元的信号时，系统判定入射粒子中含有带电粒子，则对该信号进行舍弃，信号处理终止；当反符合甄别电路只接收到来自中子探测单元的信号，而没有接收到来自反符合探测单元的信号时，系统判定入射粒子中只有中子或γ射线，则反符合甄别电路产生触发信号，以启动所述ADC数据采集单元，对来自中子探测单元的信号进行采集并进行后续处理。

2.根据权利要求1所述的基于CLYC闪烁体的空间中子探测系统，其特征在于，

所述中子探测单元，用于在探测到中子或伽马射线时产生电压脉冲信号，并对其进行放大处理；

所述ADC数据采集单元，用于将来自所述中子探测单元产生的电压脉冲信号转化成数字信号，并传输至所述FPGA数据接收处理单元；

所述FPGA数据接收处理单元，用于接收ADC数据采集单元输出的数字信号，并对信号中的中子或γ射线进行甄别，若信号为中子信号则记录中子进入探测系统产生的次级带电粒子的能量沉积谱信息，并形成数据包发送至所述存储器单元；若信号不是中子，则信号处理终止；

所述存储器单元，用于存储所述FPGA数据接收处理单元形成的数据包。

3.一种基于权利要求1或2所述探测系统的空间中子探测器，其特征在于，所述探测器包括：基于CLYC闪烁体的空间中子探测系统、屏蔽壳底盖(1)、屏蔽壳(8)、反符合闪烁体固定槽(9)、模拟电路板安装固定孔(10)和数字电路板安装固定孔(11)；

所述屏蔽壳中设置有中子探头，所述中子探头包括中子探测单元和反符合探测单元；所述中子探测单元，包括CLYC中子探测材料(6)、光电转换倍增器件(5)和跨阻放大电路；所述反符合探测单元，包括反符合闪烁体(7)、光导出器件(4)、前置电荷放大电路、主放大电路；

所述反符合闪烁体(7)固定于屏蔽壳底盖(1)与反符合闪烁体固定槽(9)之间，所述CLYC中子探测材料(6)设置在所述反符合闪烁体(7)内部，使得所述反符合闪烁体(7)包裹在封装好的CLYC中子探测材料(6)外；所述跨阻放大电路、所述前置电荷放大电路和所述主放大电路设置在模拟电路板(3)上；

所述CLYC中子探测材料(6)，用于在中子或伽马射线入射时产生光信号；所述光电转换倍增器件(5)，用于将所述CLYC中子探测材料(6)产生的光信号转换成电压脉冲信号，并将电压脉冲信号输出至所述跨阻放大电路；所述跨阻放大电路用于对接收到的电压脉冲信号进行前置放大，并将放大后的电压脉冲信号输出至所述反符合甄别电路；

所述反符合闪烁体(7)，用于在带电粒子入射时产生光信号；所述光导出器件(4)，用于将所述反符合闪烁体(7)产生的光信号转换为电信号，并输出至所述电荷灵敏前置放大电路；所述电荷灵敏前置放大电路，用于将所述光导出器件输出的电信号转换成电压脉冲信号并进行放大，并输出至所述主放大电路；所述主放大电路，用于将所述电荷灵敏前置放大电路输出的电压脉冲信号进一步放大，并输出至反符合甄别电路；

所述反符合甄别电路，设置在模拟电路板(3)上，用于接收来自所述中子探测单元和反符合探测单元产生的电压脉冲信号；当反符合甄别电路同时接收到来自反符合探测单元和中子探测单元的信号时，系统判定入射粒子中含有带电粒子，则对该信号进行舍弃，信号处理终止；当反符合甄别电路只接收到来自中子探测单元的信号，而没有接收到来自反符合探测单元的信号时，系统判定入射粒子中只有中子或γ射线，则反符合甄别电路产生触发信号，以启动所述ADC数据采集单元，对来自中子探测单元的信号进行采集并进行后续处理；所述模拟电路板(3)通过模拟电路板安装孔(10)固定在屏蔽壳(8)内；

所述ADC数据采集单元、FPGA数据接收处理单元、存储器单元设置在数字电路板(2)上，所述数字电路板(2)通过数字电路板安装孔(11)固定在屏蔽壳(8)内，其中：

所述ADC数据采集单元，在接收到反符合甄别电路的触发信号后，用于将所述中子探测单元输出的电压脉冲信号进行模数转换，并将转换后的数字信号传输至所述FPGA数据接收处理单元；

所述FPGA数据接收处理单元，用于接收所述ADC数据采集单元输出的数字信号，并对所接收信号中的中子或γ射线进行甄别，记录中子进入探测器后产生的次级带电粒子的能量沉积谱信息，并形成数据包发送至所述存储器单元；

所述存储器单元，用于存储所述FPGA数据接收处理单元形成的数据包；

所述屏蔽壳(8)与屏蔽壳底盖(1)形成屏蔽空间，用于防止电磁的干扰。