[發(fā)明專利]用于快中子測量的光纖耦合輻射探測器

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110410562.X
• 申請(qǐng)日: 2011-12-12
• 公開（公告）號(hào): CN103163550A
• 公開（公告）日: 2013-06-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉立業(yè);馬吉增;潘紅娟;曹勤劍;陳寶維;肖運(yùn)實(shí);熊萬春;趙原;衛(wèi)曉峰;金月如;郭英蕾;李陽
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國輻射防護(hù)研究院
• 主分類號(hào): G01T3/06
• 分類號(hào): G01T3/06
• 代理公司: 北京天悅專利代理事務(wù)所(普通合伙) 11311
• 代理人: 田明;任曉航

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及輻射測量技術(shù)，具體涉及一種用于快中子測量的光纖耦合輻射探測器。

背景技術(shù)

中子不帶電荷，因此探測中子必須借助其與原子核發(fā)生相互作用而產(chǎn)生的次級(jí)帶電粒子來實(shí)現(xiàn)。通常用于中子探測的方法有核反應(yīng)法、核反沖法、核裂變法和核激活法。按探測器的工作機(jī)理可以分為氣體電離探測器、半導(dǎo)體探測器、閃爍探測器等。核反沖法快中子閃爍探測器包括ZnS快中子屏、塑料閃爍體等。而具有裂變閾的核素，例如²³²Th(1.3MeV)、²³⁴U(0.4MeV)、²³⁸U(1.4MeV)等，可以構(gòu)成用于快中子測量的核裂變型中子探測器。

現(xiàn)有的閃爍探測器通常是將閃爍體與光電倍增管端面相連，閃爍體發(fā)出的光脈沖直接被光電倍增管接收。其缺點(diǎn)是閃爍體與光電倍增管組成的探測器體積大、環(huán)境適應(yīng)性差，在惡劣環(huán)境下容易受到干擾，測量數(shù)據(jù)不可靠。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、體積小、適應(yīng)性強(qiáng)的用于快中子測量的光纖耦合輻射探測器。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種用于快中子測量的光纖耦合輻射探測器，包括由快中子敏感材料和閃爍體混合后形成的閃爍探頭、傳輸光纖、光電敏感器件，所述的傳輸光纖一端插入閃爍探頭中間，另一端連接光電敏感器件，傳輸光纖置于閃爍探頭內(nèi)的部分去除光纖包層。

進(jìn)一步，如上所述的用于快中子測量的光纖耦合輻射探測器，其中，所述的閃爍探頭由快中子敏感材料²³²Th與閃爍體ZnS(Ag)按質(zhì)量比2∶1混合而成。

進(jìn)一步，如上所述的用于快中子測量的光纖耦合輻射探測器，其中，所述的閃爍探頭外部設(shè)有圓柱形鋁殼，鋁殼的外徑為5～7mm，內(nèi)徑為3～5mm，長度為10～15mm。

進(jìn)一步，如上所述的用于快中子測量的光纖耦合輻射探測器，其中，所述的光電敏感器件為光電倍增管。

進(jìn)一步，如上所述的用于快中子測量的光纖耦合輻射探測器，其中，所述的傳輸光纖采用包層和芯體均為塑料材質(zhì)的全塑光纖，傳輸光纖的芯體直徑為0.9～1mm。

更進(jìn)一步，如上所述的用于快中子測量的光纖耦合輻射探測器，其中，所述的傳輸光纖位于閃爍探頭內(nèi)的長度為8～13mm。

本發(fā)明的有益效果如下：本發(fā)明利用光纖將快中子敏感材料、閃爍體構(gòu)成的閃爍探頭以及光電敏感器件(如光電倍增管)進(jìn)行耦合，組成用于快中子測量的光纖耦合輻射探測器。它具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、在線實(shí)時(shí)監(jiān)測等優(yōu)點(diǎn)，可以滿足復(fù)雜、惡劣環(huán)境下的快中子輻射探測。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的光纖耦合輻射探測器的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。

如圖1所示，本發(fā)明所提供的用于快中子測量的光纖耦合輻射探測器，主要包括由快中子敏感材料和閃爍體構(gòu)成的閃爍探頭1、傳輸光纖2和光電敏感器件3。其探測原理是：利用快中子敏感材料與快中子發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物與閃爍體作用發(fā)出閃爍光，閃爍光通過傳輸光纖傳給光電敏感器件，從而獲得測量信號(hào)。

以常用的快中子敏感材料(²³²Th)為例，快中子與²³²Th發(fā)生反應(yīng)，生成兩塊質(zhì)量相近的裂變碎片，每塊裂變碎片的能量達(dá)到40～110MeV，這些反應(yīng)產(chǎn)物與閃爍體ZnS(Ag)作用發(fā)出閃爍光，閃爍光通過傳輸光纖傳給光電倍增管。由于²³²Th和快中子反應(yīng)具有閾特性，裂變閾約為1.17MeV，因此可以探測到該閾能以上的快中子。

²³²Th與ZnS(Ag)以一定比例混合后密封在圓柱形鋁容器內(nèi)(尺寸約為幾個(gè)mm)，構(gòu)成快中子閃爍探頭；傳輸光纖的一端插入閃爍探頭中間，插入部分去掉了光纖的包層，光纖的另一端連接光電倍增管。

快中子敏感材料²³²Th與閃爍體ZnS(Ag)的混合比例一般按探測要求的實(shí)際情況進(jìn)行確定，本實(shí)施例中²³²Th與ZnS(Ag)按質(zhì)量比2∶1進(jìn)行混合，混合物為粉末狀。另外，還可以選擇其他材料，如²³⁸U與ZnS(Ag)進(jìn)行混合，混合比例按探測要求的實(shí)際情況進(jìn)行確定，也可以參考本實(shí)施例的比例數(shù)據(jù)。

在本實(shí)施例中，圓柱形鋁殼的外徑為5～7mm，內(nèi)徑為3～5mm，長度為10～15mm，厚度在1mm左右。