[發(fā)明專利]一種中子能譜測量裝置及其測量方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011155105.6
• 申請日: 2020-10-26
• 公開（公告）號: CN112526584A
• 公開（公告）日: 2021-03-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫愛赟;黑大千;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

1.一種中子能譜測量裝置，其特征在于，包括中子-伽馬射線信息轉(zhuǎn)換裝置、中心伽馬探測器（1）和數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)（2），所述中子-伽馬射線信息轉(zhuǎn)換裝置包括同心球體結(jié)構(gòu)的熱中子俘獲材料（3）、快中子慢化體（4）、快中子非彈性散射材料（5）和高能中子倍增材料（6），所述中心伽馬探測器（1）設(shè)置于同心球體的中心處，多層熱中子俘獲材料（3）、單層快中子慢化體（4）、多層快中子非彈性散射材料（5）和單層高能中子倍增材料（6）由內(nèi)至外依次包設(shè)在中心伽馬探測器（1）外部，所述數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)（2）電性連接中心伽馬探測器（1）。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中子能譜測量裝置，其特征在于：所述中心伽馬探測器（1）為溴化鑭探測器或鍺酸鉍探測器或碘化鈉探測器或高純鍺探測器。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的中子能譜測量裝置，其特征在于：所述熱中子俘獲材料（3）設(shè)有 2~5層，各層熱中子俘獲材料（3）由內(nèi)至外同心包覆于中心伽馬探測器（1）外部，且各層熱中子俘獲材料（3）的取材不同。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的中子能譜測量裝置，其特征在于：所述熱中子俘獲材料（3）為含鎘聚乙烯或含硼聚乙烯或碳化硼或氧化釓或氯化鈉。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的中子能譜測量裝置，其特征在于：所述快中子慢化體（4）同心包覆于最外層熱中子俘獲材料（3）外部，且快中子慢化體（4）為富氫材料。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的中子能譜測量裝置，其特征在于：所述快中子慢化體（4）為聚乙烯和有機玻璃中的一種。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的中子能譜測量裝置，其特征在于：所述快中子非彈性散射材料（5）設(shè)有2～4層，各層快中子非彈性散射材料（5）由內(nèi)至外同心包覆于快中子慢化體（4）外部，且各層快中子非彈性散射材料（5）取材不同。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的中子能譜測量裝置，其特征在于：所述快中子非彈性散射材料（5）為有機玻璃或含鐵有機玻璃或含鉛有機玻璃或含鋁有機玻璃。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的中子能譜測量裝置，其特征在于：所述高能中子倍增材料（6）同心包覆于最外層快中子非彈性散射材料（5）外部，且位于同心球體結(jié)構(gòu)的中子-伽馬射線信息轉(zhuǎn)換裝置最外層，所述高能中子倍增材料（6）為鉛、鎢、銅中的一種。

10.權(quán)利要求1～9任一項所述中子能譜測量裝置的測量方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、將中子能譜測量裝置置于快中子與高能中子的混合中子場中，中子從某個方向入射中心伽馬探測器（1），其中，快中子與最外層的快中子非彈性散射材料（5）發(fā)生非彈性散射反應(yīng)產(chǎn)生瞬發(fā)特征伽馬射線，并且反應(yīng)閾值不同，實現(xiàn)快中子能量的區(qū)分，中心伽馬探測器（1）測量所述瞬發(fā)特征伽馬射線；

S2、混合中子場中高能中子與高能中子倍增材料（6）發(fā)生倍增反應(yīng)，產(chǎn)生能量為1~6MeV的快中子；

S3、步驟S2中產(chǎn)生的快中子進一步與快中子非彈性散射材料（5）發(fā)生非彈性散射反應(yīng)產(chǎn)生瞬發(fā)特征伽馬射線，以實現(xiàn)高能中子響應(yīng)；

S4、混合中子場中快中子以及高能中子倍增反應(yīng)產(chǎn)生的快中子經(jīng)快中子慢化體（4）慢化為熱中子；

S5、混合中子場中的熱中子以及快中子慢化而來的熱中子進一步與熱中子俘獲材料（3）發(fā)生俘獲反應(yīng)，產(chǎn)生瞬發(fā)特征伽馬射線，中心伽馬探測器（1）測量所述瞬發(fā)特征伽馬射線；

S6、中心伽馬探測器（1）將探測的瞬發(fā)特征伽馬射線傳輸至數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)（2），并通過數(shù)據(jù)采集和處理得到伽馬射線能譜，則利用特征伽馬射線的能量和強度及各種核素材料信息即可反推出待測中子場的能譜信息。