[發明專利]一種基于時間差進行中子檢測的方法

有效

• 申請號: 201710138567.9
• 申請日: 2017-03-09
• 公開（公告）號: CN107064993B
• 公開（公告）日: 2020-03-24
• 發明（設計）人: 孫志嘉;王艷鳳;馬長利;周良;唐彬;周健榮;楊桂安;許虹;滕海云;樊瑞睿;陳元柏
• 申請（專利權）人: 東莞中子科學中心;中國工程物理研究院核物理與化學研究所
• 主分類號: G01T3/00
• 分類號: G01T3/00
• 代理公司: 深圳鼎合誠知識產權代理有限公司 44281
• 代理人: 郭燕

本申請公開了一種基于時間差進行中子檢測的方法。本申請的中子檢測方法，包括利用硼層對入射中子流進行反應，產生次級粒子；次級粒子在工作氣體中電離；電子在陽極絲面產生的電場作用下，向陽極絲面漂移，并且在陽極絲面附近發生雪崩現象；在陽極絲面的上下兩面各設置一個平行的讀出絲面，上下讀出絲面的讀出通道上設延遲塊單元，計算延遲塊單元兩端時間信號的時間差確定中子位置，將上下兩個讀出絲面分別定義為X向和Y向，以此確定入射中子流二維坐標。本申請的方法，通過測量延遲塊單元兩端信號時間差，來確定入射中子位置，并將設置于陽極絲面上下兩面的讀出絲面分別定義為X向和Y向確定入射中子的二維坐標，大大減少了電子學的讀出路數。

技術領域

本申請涉及中子檢測領域，特別是涉及一種基于時間差進行中子檢測的方法。

背景技術

中子和X射線都是人類探索物質微觀結構的有力工具。自1895年發現X射線后，人們就開始利用X射線的衍射、散射等特點研究物質的內部結構，并取得了很大的成就。中子及中子散射的應用使人們對物質微觀結構的認識日新月異，和X射線主要與原子外圍電子云發生相互作用不同，中子與電子云基本不發生作用，而主要與物質中的原子核發生相互作用。此外，中子不帶電、具有磁矩、穿透性強、能分辨輕元素、同位素和近鄰元素以及具有非破壞性等特性，使得中子散射技術成為研究物質結構和動力學性質的理想探針之一，是多學科研究中探測物質微觀結構和原子運動的強有力手段。

常用的中子探測器主要有基于涂硼技術的GEM探測器、基于³He氣體的正比計數管及多絲正比室和基于⁶Li的閃爍體探測器等。其中使用得最多的是基于³He的氣體探測器，主要有³He正比計數管陣列和³He多絲正比室。相對于其他類型探測器，³He氣體探測器具有探測效率高、位置分辨好、n/γ分辨能力好、抗輻射能力強等優點，并且可以大面積制作。早期基于³He氣體的探測器主要是³He正比計數管陣列，由于³He管的中子探測器效率不均勻，為提高管壁附近的探測效率，往往需要填充高氣壓的³He氣體，此外壁效應較為明顯，位置分辨也較差。相對于³He管陣列，³He多絲正比室便于大面積制作，且³He使用量較少，位置分辨高。因此，³He氣體多絲正比室是高定位精度中子探測器的首要選擇。

但是，目前國際上³He氣體的短缺，導致其價格飛速的增長，而基于涂硼技術的GEM探測器，由于GEM膜工藝的限制，國內無法做到大面積的薄型標準型結構，因此需要自主研制一種新型的中子探測器。

發明內容

本申請的目的是提供一種基于時間差進行中子檢測的方法。

本申請采用了以下技術方案：

本申請公開了一種基于時間差進行中子檢測的方法，包括以下步驟，

(1)利用硼層對入射中子流進行反應，產生的次級粒子；

(2)次級粒子在工作氣體中電離產生電子；

(3)電子在陽極絲面產生的電場作用下，向陽極絲面漂移，并且在陽極絲面附近發生雪崩現象；

(4)在陽極絲面的上下兩面各設置一個平行的讀出絲面，上讀出絲面和下讀出絲面分別由若干條相互平行的讀出絲組成，并且上讀出絲面的讀出絲走向與陽極絲面的陽極絲走向平行，兩個讀出絲面上的讀出絲走向垂直，各讀出絲面上每兩條讀出絲為一路讀出通道，每路讀出通道上設置一個延遲塊單元，各個讀出絲面上的延遲塊單元串聯后分別由兩路信號引出，上下兩個讀出絲面共計四路信號；分別定義上下兩個讀出絲面為X向和Y向，以陽極絲面的時間信號為起始信號，上下兩個讀出絲面的四路信號x1、x2、y1、y2為位置信號，通過計算延遲塊單元兩端時間信號的時間差，來確定中子的入射位置。