[發(fā)明專利]一種基于硼-10轉(zhuǎn)換體和伽馬探測(cè)器的熱中子探測(cè)方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910322673.1
• 申請(qǐng)日: 2019-04-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110031889A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-07-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃土琛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中山大學(xué)
• 主分類號(hào): G01T3/06
• 分類號(hào): G01T3/06;G01T3/08
• 代理公司: 廣州市深研專利事務(wù)所 44229
• 代理人: 姜若天

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于硼?10轉(zhuǎn)換體和伽馬探測(cè)器的熱中子探測(cè)方法，采用含硼?10的材料作為轉(zhuǎn)換體，將硼?10與熱中子n反應(yīng)生成阿爾法粒子α和鋰?7核；所述鋰?7核中的激發(fā)態(tài)鋰?7核躍遷到基態(tài)，并釋放能量478keV的伽馬光子γ；使用伽馬探測(cè)器探測(cè)能量478keV的伽馬光子γ，實(shí)現(xiàn)對(duì)熱中子的探測(cè)；由于利用了硼?10與熱中子n反應(yīng)后有非常大的概率會(huì)釋放出特定能量伽馬光子γ的自然規(guī)律，由此在現(xiàn)有的伽馬探測(cè)器上采用硼?10轉(zhuǎn)換體，進(jìn)而無(wú)需再額外配備熱中子探測(cè)器和相關(guān)配套電路，極大地降低了儀器成本，明顯的減小了儀器體積；同時(shí)也避免了采用氣體探測(cè)器所面臨的氣壓、機(jī)械振動(dòng)等因素的制約。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及熱中子探測(cè)方法領(lǐng)域，尤其涉及的是一種基于硼-10轉(zhuǎn)換體和伽馬探測(cè)器的熱中子探測(cè)方法。

背景技術(shù)

伽馬能譜儀是廣泛應(yīng)用的一種核探測(cè)儀器，通過(guò)所配備的伽馬探測(cè)器測(cè)量伽馬能譜來(lái)進(jìn)行放射性核素的識(shí)別。伽馬能譜儀通常還需要具備熱中子探測(cè)能力，以便在識(shí)別到放射性核素時(shí)，通過(guò)測(cè)量是否有中子放出，來(lái)進(jìn)一步鑒別是普通放射性核素還是特殊核材料。

為了實(shí)現(xiàn)熱中子探測(cè)，現(xiàn)有的伽馬能譜儀需要額外配備中子探測(cè)器，如氦-3管探測(cè)器或者碘化鋰、鋰玻璃等中子閃爍體探測(cè)器。但是，采用額外的中子探測(cè)器，還需要配套相應(yīng)的電路，既增加了儀器成本，又增加了儀器體積；對(duì)于采用氦-3管探測(cè)器作為中子探測(cè)器來(lái)說(shuō)，還需面臨著目前氦-3氣體資源嚴(yán)重短缺的問(wèn)題，其價(jià)格也在不斷上漲；同時(shí)，將氣體探測(cè)器用于手持設(shè)備，還會(huì)受到氣壓、機(jī)械振動(dòng)等因素的制約；而對(duì)于碘化鋰、鋰玻璃等中子閃爍體探測(cè)器作為中子探測(cè)器來(lái)說(shuō)，目前的價(jià)格也較為昂貴。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種基于硼-10轉(zhuǎn)換體和伽馬探測(cè)器的熱中子探測(cè)方法，無(wú)需額外配備熱中子探測(cè)器和相關(guān)配套電路，可極大降低儀器成本，可明顯減小儀器體積；同時(shí)也可避免采用氣體探測(cè)器所面臨的氣壓、機(jī)械振動(dòng)等因素的制約。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種基于硼-10轉(zhuǎn)換體和伽馬探測(cè)器的熱中子探測(cè)方法，包括以下步驟：

A、采用含硼-10的材料作為轉(zhuǎn)換體，將硼-10與熱中子n反應(yīng)生成阿爾法粒子α和鋰-7核；

B、所述鋰-7核中的激發(fā)態(tài)鋰-7核躍遷到基態(tài)，并釋放能量478keV的伽馬光子γ；

C、使用伽馬探測(cè)器探測(cè)能量478keV的伽馬光子γ，實(shí)現(xiàn)對(duì)熱中子的探測(cè)。

所述的基于硼-10轉(zhuǎn)換體和伽馬探測(cè)器的熱中子探測(cè)方法，其中：通過(guò)觀察伽馬能譜是否出現(xiàn)478 keV的能量峰，來(lái)判斷是否檢測(cè)到熱中子n。

所述的基于硼-10轉(zhuǎn)換體和伽馬探測(cè)器的熱中子探測(cè)方法，其中：通過(guò)分析478keV能量峰范圍內(nèi)的計(jì)數(shù)是否明顯高出本底計(jì)數(shù)，來(lái)判斷是否檢測(cè)到熱中子n。

所述的基于硼-10轉(zhuǎn)換體和伽馬探測(cè)器的熱中子探測(cè)方法，其中：所述步驟A中，將含硼-10的材料設(shè)置為硼鋁合金、碳化硼、氧化硼或純硼材料。

所述的基于硼-10轉(zhuǎn)換體和伽馬探測(cè)器的熱中子探測(cè)方法，其中：所述步驟C中，將所述伽馬探測(cè)器設(shè)置為碘化鈉閃爍體、溴化鑭閃爍體或者碲鋅鎘半導(dǎo)體探測(cè)器。

所述的基于硼-10轉(zhuǎn)換體和伽馬探測(cè)器的熱中子探測(cè)方法，其中：將含硼-10材料的轉(zhuǎn)換體直接或間接放置在圓柱體或立方體伽馬探測(cè)器的前端面上；或者，將含硼-10材料的轉(zhuǎn)換體直接或間接放置在立方體伽馬探測(cè)器的上側(cè)面、下側(cè)面、左側(cè)面和/或右側(cè)面上。