[發明專利]利用NaI(TI)閃爍體降低γ射線干擾的中子探測方法及設備

有效

• 申請號: 201710455265.4
• 申請日: 2017-06-16
• 公開（公告）號: CN109143316B
• 公開（公告）日: 2023-09-15
• 發明（設計）人: 李建偉;李德源;楊明明;楊彪;林海鵬;于偉躍;張凱;王勇;趙佳輝;李健;楊發濤;張文濤;張秀;楊甲橋;呂文強;趙迎喜;宋嘉濤;劉建忠
• 申請（專利權）人: 中國輻射防護研究院
• 主分類號: G01T3/06
• 分類號: G01T3/06
• 代理公司: 北京天悅專利代理事務所(普通合伙) 11311
• 代理人: 任曉航;王體浩

本發明屬于輻射測量技術領域，具體涉及利用NaI(TI)閃爍體降低γ射線干擾的中子探測方法及設備，用supgt;6/supgt;LiI閃爍體探測器對混合輻射場中的中子進行探測時，在與supgt;6/supgt;LiI閃爍體相連的第一比較電路中設置第一電壓幅值甄別閾值，將supgt;6/supgt;LiI閃爍體測到的低能γ射線的信號過濾掉，為了解決高能γ射線對測量效果的影響，采用本發明的中子探測方法，包括如下步驟：(S1)，在supgt;6/supgt;LiI閃爍體附近設置一個采用NaI(TI)閃爍體的NaI(TI)閃爍體探測器；(S2)，在NaI(TI)閃爍體相連的第二比較電路中設置第二電壓幅值甄別閾值；(S3)，記錄采用supgt;6/supgt;LiI閃爍體所測到的第一信號；記錄采用NaI(TI)閃爍體所測到的第二信號；(S4)，對第二信號乘以修正系數，通過在第一信號中減去乘以修正系數后的第二信號得到凈中子計數率。

技術領域

本發明屬于輻射測量技術領域，具體涉及利用NaI(TI)閃爍體降低γ射線干擾的中子探測方法及設備。

背景技術

眾所周知，空間粒子輻射環境不僅包括質子、電子等帶電粒子，同時也包括中子(n)、X射線等非帶電粒子。中子作為一種重要的非帶電粒子，一直受到人們的廣泛關注，與中子相關的探測技術一直是人們研究的熱點。由于存在中子的場合往往都伴隨著大量的γ射線，因此去除γ射線對中子信號的干擾是中子探測領域的研究熱點及難點。中子與γ射線的甄別是違禁品檢測、環境輻射檢測、軍事以及深空探測等中子探測技術的基礎，具有極其重要的理論及實際意義。

選擇中子探測器時，除了關心其中子探測效率、能量或時間分辨性能、壽命等多種性能指標與參數外。還需關心其是否具有良好的γ射線甄別能力或是較差的γ射線響應。⁶LiI閃爍體是中子探測技術中一種重要的探測器(是探測慢中子、特別是熱中子的高效率探測器。例如10mm厚度，富集⁶Li的碘化鋰閃爍體對熱中子的探測效率已達到100％)，它材料密度大，阻止本領強，具有很高的探測靈敏度,但同時它對γ射線響應也很靈敏(見圖2所示)。實驗表明，⁶LiI閃爍體在低能γ射線照射下，具有較好的耐γ輻射性能。但是對于能量大于1MeV的高能γ射線，探測靈敏度較高，這對其中子探測極為不利。因此用⁶LiI閃爍體探測中子射線時，如何降低或消除其γ射線響應是其必須要解決的關鍵問題之一。目前，用⁶LiI閃爍體作為中子劑量當量率儀的探測器時，主要采用脈沖幅度甄別技術來剔除γ射線信號，即利用中子射線和γ射線在⁶LiI閃爍體中產生信號脈沖幅度的差異，在與⁶LiI閃爍體相連的比較電路中設置一個電壓幅值甄別閾值，將幅度較低的γ脈沖卡掉，從而只記錄中子信號。這種方法在γ射線能量比較低的情況下效果良好，但是卻忽略了能量為6.0MeV的高能γ射線在⁶LiI閃爍體中沉積的能量可以和⁶Li(α,n)反應一樣多。實際的n-γ比從1.0MeV時的1000:1下降到6.0MeV時的1:1。這時γ射線引起的響應將嚴重干擾中子劑量的測量結果，所以常用的脈沖幅度甄別技術在混合輻射場具有高能γ射線的情況下就會產生較大偏差。

發明內容

為了有效的使用⁶LiI閃爍體探測中子射線，通過γ射線信號甄別技術來降低其γ射線干擾是極為必要的?？紤]到NaI(TI)閃爍體具有對γ粒子輻射靈敏而對中子輻射相對不靈敏的優點，這種特性對提高n、γ混合的輻射場中測量中子射線時有效屏蔽γ輻射干擾是非常有意義的，所以將⁶LiI和NaI(TI)這兩種閃爍體結合起來探測中子射線。在探測混合輻射場時，從⁶LiI閃爍體的輸出信號中，按相應的比例扣掉NaI(TI)閃爍體的輸出信號，便可以獲得混合輻射場中的凈中子信號。