[發明專利]基于Pulse-Current模式的寬動態范圍中子通量測量系統及方法

有效

• 申請號: 201310030086.8
• 申請日: 2013-01-25
• 公開（公告）號: CN103969677A
• 公開（公告）日: 2014-08-06
• 發明（設計）人: 陰澤杰;李世平;徐修峰;楊青巍;楊進蔚
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: G01T3/00
• 分類號: G01T3/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 宋焰琴

1.一種基于Pulse-Current模式的寬動態范圍中子通量測量系統，其特征在于，該系統包括：裂變室、參考室、Pulse模塊、Current模塊、后處理模塊和模式選擇模塊，其中：

所述裂變室用于探測中子，輻射環境中的本底射線以及裂變材料自發裂變所產生的粒子，并向所述Pulse模塊和所述Current模塊分別輸出中子信號、本底信號及其他干擾信號；

所述參考室用于探測本底射線，并向所述Current模塊輸出本底信號；

所述Pulse模塊與所述裂變室連接，其工作在Pulse模式下，用于通過幅度甄別的方式從所接收的信號中扣除所述本底信號和其他干擾信號，并對所述中子信號進行計數，完成低中子通量下的測量；

所述Current模塊與所述裂變室和所述參考室連接，其工作在Current模式下，用于對接收到的脈沖信號進行積分，并求其平均值；對應于所述裂變室的輸出，所述Current模塊所得到的平均值記為V₁，對應于所述參考室的輸出，所述Current模塊所得到的平均值記為V₂；

所述后處理模塊與所述Current模塊連接，其通過處理兩個平均值V₁和V₂來求解得到純中子的通量；

所述模式選擇模塊與所述Pulse模塊和所述后處理模塊連接，用于基于所述Pulse模塊和所述后處理模塊的輸出，在Pulse和Current兩種工作模式之間選擇一模式并將該模式所對應的結果，即所述Pulse模塊的輸出或所述后處理模塊的輸出，作為最終的中子通量輸出，完成寬動態范圍中子通量的測量。

2.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述參考室與所述裂變室的結構完全相同，其差別僅在于所述參考室的表層未涂有裂變材料。

3.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述平均值V₁包括以下三種粒子的貢獻：中子、本底射線以及裂變材料自發裂變產生的粒子，而所述平均值V₂只包含本底射線的貢獻。

4.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，處理兩個平均值V₁和V₂來求解得到純中子的通量進一步為：

按照下式處理兩個平均值V₁和V₂得到表征純中子信號的平均值：

V＝V₁-V₂-K，

其中，K為一個常量，表示裂變材料自發裂變產生的粒子對平均值的貢獻；

通過該平均值即可反解出入射中子的通量。

5.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述模式選擇模塊采用遲滯比較法對模式進行選擇：分別設定上、下閾值，當所述入射中子的通量超過上閾值時，選擇Current工作模式；當所述入射中子的通量低于下閾值時，則切換到Pulse模式。

6.一種基于Pulse-Current模式的寬動態范圍中子通量測量方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟1，裂變室探測中子，本底射線以及裂變材料自發裂變所產生的粒子，并向Pulse模塊和Current模塊分別輸出中子信號、本底信號及其他干擾信號；同時，參考室探測本底射線并向所述Current模塊輸出本底信號；

步驟2，工作在Pulse模式下的Pulse模塊通過幅度甄別的方式從所接收的信號中扣除所述本底信號和其他干擾信號，并對所述中子信號進行計數，完成低中子通量下的測量；同時，工作在Current模式下的Current模塊對所述裂變室輸出的脈沖信號進行積分，求其平均值，并記為V₁；對所述參考室輸出的脈沖信號進行積分，求其平均值，記為V₂；

步驟3，后處理模塊對所得到的兩個平均值進行處理，得到表征純中子信號的平均值，再通過該平均值即可反解出入射中子的通量；

步驟4，基于所述入射中子的通量，利用遲滯比較法，在Pulse和Current兩種工作模式之間選擇一模式并將該模式所對應的結果作為最終的中子通量輸出，完成寬動態范圍中子通量的測量。

7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，所述平均值V₁包括以下三種粒子的貢獻：中子、本底射線以及裂變材料自發裂變產生的粒子，所述平均值V₂只包含本底射線的貢獻。