[發明專利]一種注水排水全自動多球中子譜儀及測量方法

有效

• 申請號: 201610264803.7
• 申請日: 2016-04-26
• 公開（公告）號: CN105785425B
• 公開（公告）日: 2018-08-03
• 發明（設計）人: 楊劍波;庹先國;黃紅;王洪輝;成毅;劉志;李銳
• 申請（專利權）人: 成都理工大學;楊劍波
• 主分類號: G01T3/00
• 分類號: G01T3/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種注水排水全自動多球中子譜儀及測量方法，該系統包括注水排水系統、多層環形鉛玻璃球殼、球形中子探測器、分析處理系統。根據中子測量場所，對注水排水全自動多球中子譜儀裝置進行安裝，測量時通過注水排水系統向多層環形鉛玻璃球殼內依次注入水，達到改變中子慢化劑厚度的目的，從而實現對環境中不同能量中子的測量。本發明利用注水排水系統對單個球形探測器的不同參數進行全自動控制，實現多球探測的目的，解決了常規多球系統中多個探測系統制作的復雜性，從而降低了制作成本，同時有效地避免了傳統多球系統中各探測器間的相互影響和不一致性問題，以及多個探測器整體搬運的繁瑣性問題。

技術領域

本發明涉及一種中子譜儀及測量方法，尤其涉及一種注水排水全自動多球中子譜儀及測量方法。

背景技術

空間輻射環境復雜，中子遍布空間的各個角落，且能量范圍從幾MeV～幾十MeV，而人體的大部分器官都由低原子序數物質組成，所以人體在受到中子輻射后，而關鍵器官會遭到嚴重損傷、誘導腫瘤甚至導致死亡。隨著各個國家航天事業的發展，空間環境輻射對航天器及其器件，對宇航員的輻射損傷越來越受到重視，只有測出空間中子能譜，采取有效的防護措施才能將傷害最小化。

球中子譜儀由布蘭布利特在1960提出，通常典型的多球系統是一系列直徑變化范圍為5.08cm-30.48cm的高密度聚乙烯(PE)球組成，聚乙烯球內部放置同心的球形熱中子探測器，常見的熱中子探測器有³He正比計數器、BF₃正比計數器和⁶Li正比計數器，其中最常見的為³He正比計數器。

多球中子譜儀具有測量范圍廣、各向同性、便于測量等優點，因而常常被用于中子能譜測量。但是多球系統(BSS)主要針對20MeV以內中子能區能譜測量，對20MeV以上高能區中子的靈敏度普遍較低，并不適用于幾MeV～100MeV能區的空間中子測量。國內外多個機構已經嘗試在聚乙烯內層增加高原子序數(Z)同心球殼，以增加BSS對20MeV以上中子的靈敏度。常見的方法是在聚乙烯內某些層添加銅、鉛、鎢元素，且經多方研究證明，鎢的效果最好，鉛次之，銅最差，而鎢的價格昂貴，密度較大，因此很多機構常用金屬鉛作為高能中子的輔助慢化材料來構成延展性多球中子譜儀(BSE)。

發明內容

本發明的目的就在于針對常規的多球中子譜儀對20MeV以上中子靈敏度低，無法對空間幾十MeV甚至幾百MeV中子能譜測量的問題，提出了一種用于10MeV以上中子能譜測量的注水排水全自動多球中子譜儀。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：一種注水排水全自動多球中子譜儀，包括進行中子探測的探測器、注水排水系統、以及分析處理系統；

所述探測器由半徑為19.15cm的³He球形中子探測器和11個球殼構成，其中位于最內層的球殼采用不銹鋼制成，其內徑等于³He球形中子探測器的外徑，其余球殼采用鉛玻璃制成實心球殼和空心球殼，所述實心球殼和空心球殼交錯嵌套安裝，且內層球殼外徑等于相鄰外層球殼內徑；

實心球殼和空心球殼的頂部設有排氣孔、底部設有注水孔，且當球殼嵌套安裝后，所有排氣孔重疊、所有注水孔重疊，且排氣孔內插有排氣管，注水孔內插有注水管；

所述排氣管和注水管側壁設有通孔，均從最外層球殼插入，并與最內層球殼的外壁接觸；注水管內對應實心球殼處，設有電動閥門；

所述注水排水系統包括水池、控制器，與控制器連接的水泵和電機，其中，水泵的水管連接電機，由電機控制其伸入注水管內的深度；

所述分析處理系統包括信號采集單元、數據處理單元和顯示單元，所述信號采集單元與探測器連接，用于獲取探測器輸出的脈沖信號，轉換為數字信號,并求取每次獲得的數字信號的計數值；