[發(fā)明專利]一種基于碲鋅鎘探測器陣列的中子源位置測量裝置及測量方法

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• 申請日: 2020-10-26
• 公開（公告）號: CN112526583A
• 公開（公告）日: 2021-03-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黑大千;孫愛赟;求夢程;趙冬
• 申請（專利權(quán)）人: 南京即衡科技發(fā)展有限公司
• 主分類號: G01T3/00
• 分類號: G01T3/00;G01T1/36
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 戴朝榮

1.一種基于碲鋅鎘探測器陣列的中子源位置測量裝置，其特征在于，包括探測器本體，所述探測器本體最外層為中子非彈散射材料層（5），探測器本體的幾何中心處設(shè)置有伽馬射線探測器（2）；所述伽馬射線探測器（2）與中子非彈散射材料層（5）之間設(shè)置有若干層中子慢化體（3）和若干層中子俘獲材料（4），所述中子慢化體（3）與中子俘獲材料（4）隔層交錯(cuò)設(shè)置；中子慢化體（3）內(nèi)設(shè)置有若干個(gè)碲鋅鎘探測器（1），所述若干個(gè)碲鋅鎘探測器（1）在同一中子慢化體（3）層呈陣列分布；所述碲鋅鎘探測器（1）與信號放大器（6）、模數(shù)轉(zhuǎn)換器（7）、多道分析器（8）和電腦（9）依次連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于碲鋅鎘探測器陣列的中子源位置測量裝置，其特征在于，所述探測器本體呈軸對稱形，具體為球體或者圓柱體狀，伽馬射線探測器（2）的響應(yīng)與入射中子方向無關(guān)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于碲鋅鎘探測器陣列的中子源位置測量裝置，其特征在于，所述中子慢化體（3）與中子俘獲材料（4）以伽馬射線探測器（2）為中心，同心交錯(cuò)設(shè)置；所述中子慢化體（3）用于將快中子慢化為熱中子，所述中子俘獲材料（4）與經(jīng)過中子慢化體（3）慢化后的熱中子反應(yīng)產(chǎn)生瞬發(fā)伽馬射線。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于碲鋅鎘探測器陣列的中子源位置測量裝置，其特征在于，所述中子非彈散射材料層（5）為重金屬材料，通過與快中子發(fā)生非彈性散射產(chǎn)生具有能量特征的瞬發(fā)伽馬射線。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于碲鋅鎘探測器陣列的中子源位置測量裝置，其特征在于，所述碲鋅鎘探測器（1）層呈陣列分布在中子慢化體（3）不同位置，在該位置中子已經(jīng)過中子慢化體（3）的充分慢化。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于碲鋅鎘探測器陣列的中子源位置測量裝置，其特征在于，所述碲鋅鎘探測器（1）用于探測中子非彈散射材料層（5）與快中子發(fā)生非彈性散射產(chǎn)生的瞬發(fā)伽馬射線、中子俘獲材料（4）與經(jīng)過中子慢化體（3）慢化后的熱中子反應(yīng)產(chǎn)生的瞬發(fā)伽馬射線以及熱中子與碲鋅鎘探測器（1）中的鎘反應(yīng)產(chǎn)生的558keV特征伽馬射線，并形成響應(yīng)能譜，隨后通過伽馬解譜技術(shù)解譜，實(shí)現(xiàn)俘獲譜、非彈散射譜及本底譜的分離。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于碲鋅鎘探測器陣列的中子源位置測量裝置，其特征在于，所述中子非彈散射材料層（5）的相鄰層為中子慢化體（3），所述伽馬射線探測器（2）的相鄰層為中子慢化體（3）。

8.權(quán)利要求1~6任意一項(xiàng)所述的基于碲鋅鎘探測器陣列的中子源位置測量裝置的測量方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、中子從某個(gè)方向入射至探測器中；

S2、快中子經(jīng)過中子非彈散射材料層（5）時(shí)發(fā)生非彈散射，產(chǎn)生具有特征能量的瞬發(fā)伽馬射線；

S3、快中子經(jīng)過中子慢化體（3）的充分慢化后，熱中子與中子俘獲材料（4）產(chǎn)生瞬發(fā)伽馬射線，與碲鋅鎘探測器（1）中的鎘反應(yīng)產(chǎn)生558keV特征伽馬射線；

S4、放置在中子慢化體（3）內(nèi)的碲鋅鎘探測器（1）陣列探測相應(yīng)位置的伽馬射線，得到疊加能譜；

S5、對碲鋅鎘探測器（1）探測到的伽馬射線疊加能譜通過伽馬解譜技術(shù)進(jìn)行能譜解析，實(shí)現(xiàn)伽馬射線疊加能譜的分離；

S6、根據(jù)放置在不同位置的碲鋅鎘探測器（1）對不同中子入射方向的響應(yīng)函數(shù)不同，構(gòu)建不同中子入射方向的響應(yīng)函數(shù)譜庫，從而實(shí)現(xiàn)中子入射方向的判斷。