[發(fā)明專利]小型套筒中子能譜探測裝置及探測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010026155.8
• 申請日: 2020-01-10
• 公開（公告）號: CN111190218B
• 公開（公告）日: 2022-09-30
• 發(fā)明（設(shè)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(quán)）人: 四川輕化工大學(xué);成都理工大學(xué)
• 主分類號: G01T3/00
• 分類號: G01T3/00
• 代理公司: 成都市熠圖知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 51290
• 代理人: 鄧昉

1.一種小型套筒中子能譜探測裝置，慢化腔、熱中子探測器、分析處理系統(tǒng)，所述慢化腔采用聚乙烯材料制成，其特征在于：還包括一液位調(diào)節(jié)系統(tǒng)；

所述慢化腔為豎直設(shè)置的空心圓柱形，內(nèi)部同軸設(shè)有一圓管，所述圓管兩端與慢化腔兩端密封連接，將慢化腔分為互不相通的兩個空間，位于圓管內(nèi)的空間為內(nèi)腔，圓管和慢化腔內(nèi)壁間的環(huán)形空間為外腔；

內(nèi)腔內(nèi)設(shè)有圓形活塞，外腔內(nèi)設(shè)有環(huán)形活塞，所述圓形活塞、環(huán)形活塞均將對應(yīng)的內(nèi)腔或外腔分為上部的空氣腔、和下部的注液腔，且注液腔內(nèi)充滿慢化液，所述外腔容積為A，內(nèi)腔容積為B，慢化液體積為C，A≥C≥B；

所述內(nèi)腔底部設(shè)有與外腔連通的通孔，所述內(nèi)腔頂部設(shè)有一與外腔連通的氣孔；

所述液位調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括微處理器、與微處理器連接的兩氣壓檢測傳感器和氣壓調(diào)節(jié)泵，其中，兩氣壓檢測傳感器分別設(shè)置在兩空氣腔頂部，用于采集兩空氣腔的氣壓信號，并將氣壓信號送入微處理器中；

所述氣壓調(diào)節(jié)泵位于外腔內(nèi)頂部，且氣嘴連接氣孔，用于向內(nèi)腔充氣或抽氣，且當(dāng)充氣或抽氣時，注液腔內(nèi)慢化液的液面發(fā)生變化，圓形活塞、環(huán)形活塞隨液面升降而升降；

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，且正對內(nèi)腔內(nèi)部，信號輸出端連接分析處理系統(tǒng)；

所述熱中子探測器用于探測被慢化腔內(nèi)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(tǒng)包括信號采集單元、數(shù)據(jù)處理單元，所述信號采集單元用于獲取電脈沖信號、將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并求取每次獲得的數(shù)字信號的計數(shù)值；

所述數(shù)據(jù)處理單元用于獲取每次信號采集單元輸出的計數(shù)值形成計數(shù)值矩陣，并與預(yù)存的響應(yīng)函數(shù)矩陣求解，得到中子能譜。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型套筒中子能譜探測裝置，其特征在于：所述慢化液為水、含硼溶液、含鋰溶液、或液態(tài)油脂。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型套筒中子能譜探測裝置的探測方法，其特征在于：包括以下步驟：

(1)在探測區(qū)域建立一小型套筒中子能譜探測裝置，其中，探測區(qū)域的重力加速度為G，外腔橫截面面積為S_外，內(nèi)腔橫截面面積S_內(nèi)，慢化液密度為ρ、慢化液總體積為V；

(2)啟動液位調(diào)節(jié)系統(tǒng)，使慢化液全部位于外腔中，內(nèi)腔液面高度外腔液面高度為

(3)分N次從內(nèi)腔中抽氣，每次抽氣均改變一次內(nèi)外氣壓差，對應(yīng)改變內(nèi)腔液面高度，每改變一次內(nèi)腔液面高度后，熱中子探測器進行一次熱中子測量，輸出電脈沖信號，信號采集單元將脈沖信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號,并依次求取每次獲得的數(shù)字信號的計數(shù)值A(chǔ)1-AN，傳遞給數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)；

(4)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)將N個計數(shù)值形成N行一列的矩陣，與預(yù)存的響應(yīng)函數(shù)矩陣求解，獲得待測區(qū)域的中子能譜。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的小型套筒中子能譜探測裝置的探測方法，其特征在于：步驟(3)中，改變內(nèi)腔液面高度的方法為：

(31)預(yù)設(shè)本次抽氣預(yù)使內(nèi)腔液面高度為則通過下式計算本次外腔液面高度

(32)再根據(jù)下式計算本次的內(nèi)外腔氣壓差值；

(33)再根據(jù)本次的內(nèi)外腔氣壓差值，控制氣壓調(diào)節(jié)泵工作，使外腔氣壓p_外和內(nèi)腔氣壓p_內(nèi)的差值等于Δp₁，此時，內(nèi)腔液面高度剛好達(dá)到