[實用新型]多球中子譜儀及多球中子譜儀的分析器

有效

• 申請號: 201520052004.4
• 申請日: 2015-01-26
• 公開（公告）號: CN204740350U
• 公開（公告）日: 2015-11-04
• 發明（設計）人: 曾志;程建平;李君利;胡慶東;馬豪;邱睿
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G01T3/00
• 分類號: G01T3/00
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 張大威

技術領域

本實用新型涉及中子測量技術領域，特別涉及一種多球中子譜儀及多球中子譜儀的分析器。

背景技術

中子能譜的測量在中子物理、反應堆、加速器、輻射防護以及天體物理等領域有著很重要的應用，而目前常用的中子譜測量方法包括飛行時間法、反沖質子法、核反應等。由于在有些領域如輻射防護需要測量的中子能譜范圍很寬，所以對于這樣的需求目前常用的探測器是多球中子譜儀。

其中，多球中子譜儀又稱Bonner譜儀，其由多個半徑不同的聚乙烯慢化球和熱中子探測器組成，一般熱中子探測器為He-3球形正比計數器或BF-3正比計數器，并且熱中子探測器放在慢化體球心處。中子被球形聚乙烯慢化體慢化后可被位于慢化體球心處的熱中子探測器探測到，不同半徑的慢化體可以把不同能量的中子慢化成熱中子，從而不同半徑的慢化體有不同的中子能量響應。當熱中子探測器為球形He-3正比計數器時，熱中子可以與He-3發生核反應：³He+n→T+p+0.765MeV，氘和氚核為帶電粒子在He-3氣體中引起電離，經過正比放大后被后續電子學記錄。即言，根據不同半徑慢化體對中子能量響應的不同，測出多個慢化體中的熱中子探測器計數，再結合中子解譜程序即可求出中子能譜。

相關技術中，多球中子譜儀慢化體的材料多為聚乙烯，而整套譜儀的慢化體也是由半徑不同的球形聚乙烯組成。然而，相關技術中的譜儀配置能夠測量的中子能量一般不超過100MeV，因此對于高能中子的測量無能為力，有待改進，雖然目前也有提出單探頭可組裝的慢化體譜儀，但是測量時間較長，降低了測量效率，不如多個探頭的中子譜儀測量時間快。

實用新型內容

本實用新型旨在至少在一定程度上解決上述相關技術中的技術問題之一。

為此，本實用新型的一個目的在于提出一種能擴大測量范圍，結構簡單的多球中子譜儀。

本實用新型的另一個目的在于提出一種多球中子譜儀的分析器。

為達到上述目的，本實用新型一方面提出了一種多球中子譜儀，包括：慢化球，所述慢化球包括：N個同心球殼，其中，同心球殼1至同心球殼N的半徑依次減小，所述同心球殼1、同心球殼N以及其余的同心球殼中的一部分同心球殼為聚乙烯同心球殼，剩余的同心球殼為金屬同心球殼，所述同心球殼N具有容納孔，所述N大于或等于3，其中，當所述N等于3時，同心球殼2為金屬同心球殼；以及熱中子探測器，所述熱中子探測器設置在所述容納孔內以探測熱中子。

根據本實用新型提出的多球中子譜儀，通過增加金屬同心球殼，實現添加含金屬夾層的慢化體，從而高能中子可以與金屬發生核反應產生較低能量的中子，多球中子譜儀可以測量中子能量范圍從熱中子到10GeV，極大地擴展了中子能量的測量范圍，結構簡單，應用范圍更廣。

進一步地，所述熱中子探測器可以為He-3球形正比計數器或BF-3正比計數器。

進一步地，所述金屬同心球殼為金屬鉛同心球殼或者金屬銅同心球殼。

進一步地，同心球殼2至同心球殼(N-1)至少一個為所述金屬同心球殼。

本實用新型另一方面提出了一種多球中子譜儀的分析器，包括：至少一個上述多球中子譜儀；至少一個普通多球中子譜儀，其中，所述普通多球中子譜儀的慢化球為聚乙烯慢化球；以及處理器，所述處理器分別與所述至少一個多球中子譜儀和所述至少一個普通多球中子譜儀相連，對所述多球中子譜儀和所述普通多球中子譜儀探測的熱中子進行記錄和顯示。

根據本實用新型提出的多球中子譜儀的分析器，通過增加金屬同心球殼，實現添加含金屬夾層的慢化體，從而高能中子可以與金屬發生核反應產生較低能量的中子，多球中子譜儀可以測量中子能量范圍從熱中子到10GeV，極大地擴展了中子能量的測量范圍，結構簡單，應用范圍更廣。

本實用新型附加的方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本實用新型的實踐了解到。

附圖說明

本實用新型的上述和/或附加的方面和優點從結合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1為根據本實用新型實施例的多球中子譜儀的結構示意圖；

圖2為根據本實用新型一個實施例的球形慢化體中低能部分的結構示意圖；

圖3為根據本實用新型一個實施例的球形慢化體中高能多層慢化體的結構示意圖；

圖4為根據本實用新型一個實施例的多球中子譜儀中低能部分能量響應函數；

圖5為根據本實用新型一個實施例的多球中子譜儀中高能部分能量響應函數的示意圖；以及