[發明專利]小型液體慢化中子能譜探測裝置及探測方法

有效

• 申請號: 202010026106.4
• 申請日: 2020-01-10
• 公開（公告）號: CN111060956B
• 公開（公告）日: 2023-05-02
• 發明（設計）人: 楊劍波;李銳;庹先國;成毅;王洪輝;王磊;劉明哲;周建斌
• 申請（專利權）人: 四川輕化工大學;成都理工大學
• 主分類號: G01T3/00
• 分類號: G01T3/00
• 代理公司: 成都市熠圖知識產權代理有限公司 51290
• 代理人: 鄧昉

本發明公開了一種小型液體慢化中子能譜探測裝置及探測方法，其裝置包括慢化腔、熱中子探測器、抽注水裝置、分析處理系統，本發明對慢化腔進行了改進，克服了現有技術中多是通過聚乙烯或者水組合出不同球層的方式實現對中子能譜的測量，從而導致裝置體積大、重量大、結構復雜，在測量過程中不能實現高度自動化的現場原位中子能譜測量的缺陷，通過一個簡單的小體積慢化腔、配合抽注水裝置的結構，通過改變慢化劑厚度實現在一個容器內組合出不同厚度的慢化劑，結合熱中子探測器和數據處理模塊完成中子能譜測量，具有體積小，設備操作簡單，便攜，易于現場原位測量等優點，利于應用推廣。

技術領域

本發明涉及一種中子能譜探測裝置和方法，尤其涉及一種小型液體慢化中子能譜探測裝置及探測方法。

背景技術

中子能譜測量對中子技術應用和中子輻射防護具有重要意義，如在中子活化分析、核電站特殊位置管道、俘獲硼中子癌癥治療、核設施及退役現場測量防護、光中子加速器等方面，中子能譜的變化會引起一系列以中子能譜為基礎的設計、分析方法、測量結果的變化，因此諸多以中子能譜為基礎的生產活動希望能夠獲知中子能譜。

現有中子能譜測量技術中以多球中子能譜測量為主，例如：申請號為201710201494.3的發明專利：注水多層同心球裝置及中子能譜探測系統，和申請號為201610264803.7的發明專利：一種注水排水全自動多球中子譜儀及測量方法，兩者中提到多個從內到外依次套設的殼體，任意兩個相鄰的殼體之間形成有用于容納液體的間隙，通過組合不同的球層達到不同慢化厚度的目的，由于體積限制，不能在一些狹窄位置或者放置現場設備裝置之上進行測量。

申請號為201210243798.3的發明專利：一種多層球形聚乙烯慢化體和單探頭中子能譜及注量測量裝置，和申請號為201210332734.0的發明專利：一種連續中子譜實時探測系統中，均提到若干個球形聚乙烯慢化體層層累加構成不同的慢化體，利用固體聚乙烯作為慢化體，增加了設備的重量，且需要手動進行聚乙烯球殼的更換，給測量帶來不便。

申請號：201810954513.4的發明專利：一種套娃中子譜儀中提到將不同慢化厚度的水體依次嵌套形成不同的慢化體組合，測量過程需要攜帶多個容器杯，需要手動安裝容器杯，不利于自動化測量和保護測量人員的安全。

上述發明專利多以球形或者方形結構，不能準確的判斷所測中子能譜的位置信息，并且需要攜帶較多的測量部件，且自動化程度不高，由于體積和重量的限制導致便攜性不高，現場原位測量也較為困難。

發明內容

本發明的目的就在于提供一種解決上述問題，以液體作為慢化劑，可以隨意更具慢化腔內部形狀改變而改變，整套裝置體積小，重量輕，自動化程度高，裝置高度整合，方便移動和放置在現場設備之上進行原位中子能譜測量，整個測量過程不需要操作人員，利于推廣使用的小型液體慢化中子能譜探測裝置及探測方法。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是這樣的：一種小型液體慢化中子能譜探測裝置，包括慢化腔、熱中子探測器、抽注水裝置、分析處理系統，所述慢化腔采用聚乙烯材料制成；

所述慢化腔為豎直設置的空心棱柱形，慢化腔頂部和底部一側分別設有一與慢化腔內部連通的貫穿孔，慢化腔內部由一水平設置的活塞分為空氣腔和注液腔，所述注液腔內充滿慢化液，并通過貫穿孔連接抽注水裝置；

所述抽注水裝置用于通過注液腔對應的貫穿孔向注液腔內注入或抽取慢化液，改變慢化液的厚度，所述活塞能隨慢化液厚度變化在慢化腔內上下移動；

所述熱中子探測器包括探頭和信號輸出端，所述探頭位于慢化腔頂部中心，且正對慢化腔內部，信號輸出端連接分析處理系統；

所述熱中子探測器用于探測被慢化腔內的慢化液慢化形成的熱中子，并形成電脈沖信號；

所述分析處理系統包括信號采集單元、數據處理單元，所述信號采集單元用于獲取電脈沖信號、將其轉換為數字信號,并求取每次獲得的數字信號的計數值；