[其他]热中子-γ射线透射检测装置

说明书

本发明属于核技术应用领域，提出了一种放射性同位素检测仪器。

目前一般设计的热中子透射计是由同位素中子源、减速体、中子探测器和计数系统所组成〔参见原子能科学技术、第2期、1983年、北京、王述新、刘圣康、热中子透射计及其应用、201－205页〕。它只利用中子源发射的中子，因此，只能检测一个物理量（例如水分）。但是，另一个物理量的变化会影响所测物理量的值（例如样品密度变化会影响水分的测量值），所以，热中子透射计的精度和用途受到一定的限制。还有一种能测量焦炭水分和密度两个量的仪器，使用强源（快中子和γ射线），放射性强，价格很贵。

现有γ射线透射计是由同位素γ射线源、γ射线探头和计数系统所组成〔参见核技术成果选编、1983年、北京、营口市电子仪器厂JSHM－1型γ射线密度计、282－283页〕。它可以测量与样品密度有关的一个物理量。同样，样品的其他物理量变化时也会影响密度的测量值。

本发明的任务是研究一种能同时检测样品的两个物理量的方法及其装置。

本发明的技术解决方案是同时利用中子源发射的中子和γ射线，用同一个探头同时测量热中子和γ射线，利用探头输出的热中子和γ射线讯号的幅度差异，分别给出热中子和γ射线的计数率，经数据处理后，给出同一样品的两个物理量（例如，水分和密度）的值。本发明设计了一种热中子和γ射线透射检测的装置，用一个能发射热中子束和γ射线束的束发射装置，用一个探测器（例如锂玻璃探头）同时探测热中子束和γ射线束，本装置的信号处理系统带有两个单道分析器，接入微机接口可以从微机直接得到物理量的数字结果。

下面通过附图由实施例对发明进一步说明。

图表示本装置的示意图。

〔1〕是中子源；〔2〕是减速体；〔3〕是屏蔽层；

〔4〕是束发射装置；〔5〕是喇叭口；〔6〕是发射井；

〔7〕是热中子准直器；〔8〕是镉上中子过滤器；

〔9〕是γ射线准直器；〔10〕是面板；〔11〕是样品；

〔12〕是探头；〔13〕是探头支架；〔14〕是电缆；

〔15〕是信号处理系统；〔16〕是放大器；〔17〕是单道分析器；

〔18〕是定标器（或微机接口）；〔19〕是微机；

〔20〕是电源。

该装置由束发射装置〔4〕、样品〔11〕、探头〔12〕和信号处理系统所组成。

束发射装置〔4〕包括中子源〔1〕、减速体〔2〕、屏蔽层〔3〕和发射井〔6〕。中子源采用Am－Be中子源，其强度根据测量精度的要求确定，一般为0.1－1.0Ci。减速体是使中子减速用的，采用石蜡或其他减速剂，外形可为圆柱体，直径约为36cm，高度约为28cm。屏蔽层是为了减弱泄漏剂量，采用含硼石蜡加铁壳，含硼石蜡层厚度大于5cm，铁壳厚约3mm，高度同减速体。发射井是发射热中子和γ射线束的措施。井孔为2.5～5cm，井深5～8cm。底部喇叭口〔5〕是为了增大热中子的发射面。发射井上部由热中子准直器〔7〕和γ射线准直器〔9〕所组成，还可装有超热中子过滤器〔8〕和面板〔10〕。其中，热中子准直器为中心开孔的镉板，厚度约1mm，孔径同井孔。γ射线准直器为中心开孔的铅板或铁板，厚度约5mm，孔径同井孔。超热中子过滤器为可移动的镉板，厚度约1mm，面积大于井孔。该过滤器是为镉差法测量备用的。井上的面板是铝制的，样品放在面板上标志的位置上。

样品〔11〕最好采取圆柱体状，直径同井孔。对于固体材料可以直接加工；对于粉状或液体材料，可装在铝制的样品盒内。

探头〔12〕采用铝制的圆柱体壳，内装锂玻璃闪烁体、光电倍增管和前置放大器。探头由支架〔13〕固定，对准样品中心。锂玻璃的直径最好同井孔。对于热中子本底大的环境，探头外包镉片。探头检测到的讯号，用电缆〔14〕输到主机。

信号处理系统〔15〕包括放大器〔16〕、两个单道分析器〔17〕、两个定标器（或微机接口）〔18〕、一台微机〔19〕和电源〔20〕。由探头输入的讯号，经放大后，输入两个单道分析器。由于热中子和γ射线的讯号幅度不同，单道分析器采用不同的上下甄别阈，从而可以分别获得热中子和γ射线的计数率。热中子透射率T_n（m，ρ），γ射线透射率T_r（m，ρ），函数中变量m为与样品组成有关的物理量，ρ为与密度有关的物理量。由微机解这两个函数方程，最后同时给出样品的两个物理量m和ρ的值。