專利名稱：一種探測(cè)器以及使用該探測(cè)器同時(shí)探測(cè)伽馬射線和中子射線的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于放射性物質(zhì)監(jiān)測(cè)、可以同時(shí)探測(cè)中子和伽馬射線的探測(cè)器。
背景技術(shù)：
3He正比計(jì)數(shù)管是最常用的中子探測(cè)器之一，在中子能譜測(cè)量、特殊核材料監(jiān)測(cè)、放射性物質(zhì)監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域，因其探測(cè)效率高等特點(diǎn)，使它成為這些領(lǐng)域的首選中子探測(cè)器。但是3He氣體是一種稀缺資源，其獲得受到限制，從而導(dǎo)致3He正比計(jì)數(shù)管的使用受到限制。為此，本發(fā)明提出了一種新的中子探測(cè)裝置及測(cè)量方法，根據(jù)本發(fā)明的探測(cè)裝置不需要3He正比計(jì)數(shù)管。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，其提供一種探測(cè)器，其包括:探測(cè)器晶體、多層慢化體以及多層轉(zhuǎn)換體；所述慢化體設(shè)置成使進(jìn)入慢化體的中子慢化；所述轉(zhuǎn)換體設(shè)置成使被慢化的中子與轉(zhuǎn)換體發(fā)生中子俘獲反應(yīng)；所述探測(cè)器晶體設(shè)置成對(duì)進(jìn)入的射線進(jìn)行探測(cè)；其中，所述慢化體與所述轉(zhuǎn)換體交疊設(shè)置，并且，所述慢化體和所述轉(zhuǎn)換體設(shè)置在所述探測(cè)器晶體外部。優(yōu)選地，所述慢化體由聚乙烯構(gòu)成。優(yōu)選地，所述轉(zhuǎn)換體由鐵或銅構(gòu)成。優(yōu)選地，所述探測(cè)器晶體由碘化鈉構(gòu)成。優(yōu)選地，所述慢化體每層的厚度為l_2cm。優(yōu)選地，所述轉(zhuǎn)換體每層的厚度為1-4_。優(yōu)選地，所述探測(cè)器晶體為長(zhǎng)方體，以及所述探測(cè)器晶體的面積與所述慢化體和轉(zhuǎn)換體的面積相同。另外一個(gè)方面，本發(fā)明還提供了一種同時(shí)探測(cè)中子和伽馬射線的方法，利用本發(fā)明的探測(cè)器，伽馬射線被所述探測(cè)器探測(cè)，對(duì)探測(cè)器輸出信號(hào)進(jìn)行處理，分析所述伽馬射線的能量的大小來(lái)進(jìn)行中子計(jì)數(shù)或伽馬射線計(jì)數(shù)。優(yōu)選地,如果所述能量處于3MeV_8MeV,則被記錄為中子計(jì)數(shù),如果所述能量小于3MeV,則被記錄為伽馬射線計(jì)數(shù)。優(yōu)選地，對(duì)伽馬射線區(qū)進(jìn)行能譜分析，如果伽馬射線區(qū)的能譜內(nèi)有特征峰，則被記錄為伽馬射線計(jì)數(shù)。本發(fā)明的上述不特定的實(shí)施方式至少具有下述一個(gè)或者多個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn)和效果:與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的探測(cè)器的構(gòu)成材料易于獲得，成本減少；以及本發(fā)明的探測(cè)器適用范圍廣，探測(cè)靈敏較高。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的一種具體實(shí)施方式
的探測(cè)器的正面的剖視圖；圖2是圖1所示探測(cè)器的側(cè)視截面圖。
具體實(shí)施例方式下面通過(guò)實(shí)施例，并結(jié)合附圖1-2，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說(shuō)明。在說(shuō)明書中，相同或相似的附圖標(biāo)號(hào)指示相同或相似的部件。下述參照附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式的說(shuō)明旨在對(duì)本發(fā)明的總體發(fā)明構(gòu)思進(jìn)行解釋，而不應(yīng)當(dāng)理解為對(duì)本發(fā)明的一種限制。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方式的探測(cè)器，如圖1和2所示，其包括:探測(cè)器晶體1、多層慢化體2以及多層轉(zhuǎn)換體3 ;慢化體2設(shè)置成使進(jìn)入慢化體2的中子慢化；轉(zhuǎn)換體3設(shè)置成使被慢化的中子與轉(zhuǎn) 換體發(fā)生中子俘獲反應(yīng)；探測(cè)器晶體I設(shè)置成對(duì)進(jìn)入的射線進(jìn)行探測(cè)；其中，慢化體2與轉(zhuǎn)換體3交疊設(shè)置，并且，慢化體2和轉(zhuǎn)換體3設(shè)置在探測(cè)器晶體I外部。如圖1所示，慢化體2和轉(zhuǎn)換體3包圍探測(cè)器晶體I。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方式，探測(cè)器晶體由碘化鈉構(gòu)成，探測(cè)器晶體也可以由碘化銫、溴化鑭構(gòu)成，碘化鈉探測(cè)器是能量分辨率較高的探測(cè)器。此外，由于聚乙烯是用于慢化中子的理想材料，優(yōu)選地，慢化體2由聚乙烯構(gòu)成。鐵或銅是熱中子俘獲反應(yīng)截面(鐵σ γ = 2.56靶，銅σ γ = 3.78靶)較大的元素，可以與熱中子發(fā)生反應(yīng)放出高能伽馬射線，優(yōu)選地，轉(zhuǎn)換體3由鐵或銅構(gòu)成。如圖1所示，優(yōu)選地，探測(cè)器晶體I為長(zhǎng)方體，以及探測(cè)器晶體I的面積與慢化體2和轉(zhuǎn)換體3的面積相同，慢化體2每層的厚度為l-2cm。轉(zhuǎn)換體3每層的厚度為l_4mm。通過(guò)外殼可以將探測(cè)器晶體1、慢化體2以及轉(zhuǎn)換體3固定在一起，慢化體與轉(zhuǎn)換體交替設(shè)置可以提供俘獲反應(yīng)的機(jī)率。本發(fā)明的工作原理為，進(jìn)入慢化體2的中子，首先被慢化，變成能量較低的中子；隨后，有部分低能中子會(huì)進(jìn)入轉(zhuǎn)換體3，與轉(zhuǎn)換體3以一定機(jī)率發(fā)生俘獲反應(yīng)，放出伽馬射線(能量小于8MeV);這些伽馬射線被探測(cè)器探測(cè)到，信號(hào)經(jīng)過(guò)后續(xù)電路的處理和甄別，如果能量在3 SMeV之間，則被記錄為中子計(jì)數(shù)。反之，對(duì)于進(jìn)入探測(cè)器的伽馬射線，其信號(hào)經(jīng)過(guò)后續(xù)電路的處理和甄別，如果能量小于3MeV(伽馬放射源發(fā)出的伽馬射線能量通常都小于3MeV),則被記錄為伽馬射線計(jì)數(shù)。根據(jù)本發(fā)明的另外一個(gè)方面，本發(fā)明還提供一種同時(shí)探測(cè)中子和伽馬射線的方法，利用本發(fā)明的探測(cè)器，伽馬射線被所述探測(cè)器探測(cè)，對(duì)探測(cè)器輸出信號(hào)進(jìn)行處理，分析所述伽馬射線的能量的大小來(lái)進(jìn)行中子計(jì)數(shù)或伽馬射線計(jì)數(shù)。優(yōu)選地,如果所述能量處于3MeV_8MeV,則被記錄為中子計(jì)數(shù),如果所述能量小于3MeV,則被記錄為伽馬射線計(jì)數(shù)。對(duì)于普通的伽馬射線來(lái)說(shuō)，能量通常低于3MeV。將探測(cè)器的輸出信號(hào)分為兩個(gè)區(qū)間，一個(gè)小于3MeV，稱為伽馬區(qū)，該區(qū)的伽馬射線本底計(jì)數(shù)率很高；一個(gè)在3 8MeV之間，稱為中子區(qū)，該區(qū)的伽馬射線本底計(jì)數(shù)率很低。對(duì)于能量小于3MeV的俘獲反應(yīng)伽馬射線來(lái)說(shuō)，雖然會(huì)被計(jì)入伽馬區(qū)，但其相對(duì)數(shù)量要比該區(qū)內(nèi)的伽馬本底少得多，因此基本不會(huì)引起伽馬區(qū)的誤報(bào)警；而對(duì)于能量大于3MeV的俘獲反應(yīng)伽馬射線來(lái)說(shuō)，其相對(duì)數(shù)量則與該區(qū)內(nèi)的伽馬本底相當(dāng)，可以引起中子區(qū)的報(bào)警；對(duì)于能量小于3MeV的非俘獲反應(yīng)伽馬射線來(lái)說(shuō)，會(huì)被計(jì)入伽馬區(qū)；而對(duì)于能量大于3MeV的非俘獲反應(yīng)伽馬射線來(lái)說(shuō)，雖然會(huì)被計(jì)入中子區(qū)，但其數(shù)量極少，因此基本不會(huì)引起中子區(qū)的誤報(bào)警。如果中子源的活度很大，那么俘獲反應(yīng)所發(fā)出的能量小于3MeV的伽馬射線數(shù)量也會(huì)很多，這樣就有可能引起伽馬區(qū)的誤報(bào)警。解決這一問(wèn)題的辦法是對(duì)伽馬區(qū)的能譜進(jìn)行分析。由于鐵或銅的中子俘獲反應(yīng)發(fā)出的伽馬射線的能量較為分散，因此在伽馬區(qū)內(nèi)的能譜上很難形成特征峰，即使形成了特征峰，也可以根據(jù)其峰位判斷是否來(lái)自中子俘獲反應(yīng)。在伽馬區(qū)發(fā)生報(bào)警的時(shí)候，如果伽馬區(qū)的能譜內(nèi)找不到特征峰，則說(shuō)明該報(bào)警是大活度中子源引起的；如果伽馬區(qū)的能譜內(nèi)有特征峰存在，且該特征峰屬于伽馬放射源，則說(shuō)明該報(bào)警確實(shí)是伽馬放射源引起的。雖然本總體發(fā)明構(gòu)思的一些實(shí)施例已被顯示和說(shuō)明，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解，在不背離本總體發(fā)明構(gòu)思的原則和精神的情況下，可對(duì)這些實(shí)施例做出改變，本發(fā)明的范圍以權(quán)利要求和它們的等同物限定。
權(quán)利要求
1.一種探測(cè)器，其包括: 探測(cè)器晶體、多層慢化體以及多層轉(zhuǎn)換體； 所述慢化體設(shè)置成使進(jìn)入慢化體的中子慢化； 所述轉(zhuǎn)換體設(shè)置成使被慢化的中子與轉(zhuǎn)換體發(fā)生中子俘獲反應(yīng)； 所述探測(cè)器晶體設(shè)置成對(duì)進(jìn)入的射線進(jìn)行探測(cè)； 其中，所述慢化體與所述轉(zhuǎn)換體交疊設(shè)置，并且，所述慢化體和所述轉(zhuǎn)換體設(shè)置在所述探測(cè)器晶體外部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的探測(cè)器，其中， 所述慢化體由聚乙烯構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的探測(cè)器，其中， 所述轉(zhuǎn)換體由鐵或銅構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的探測(cè)器，其中， 所述探測(cè)器晶體由碘化鈉構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的探測(cè)器，其中， 所述慢化體每層的厚度為l-2cm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的探測(cè)器，其中， 所述轉(zhuǎn)換體每層的厚度為l_4mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的探測(cè)器，其中， 所述探測(cè)器晶體為長(zhǎng)方體，以及所述探測(cè)器晶體的面積與所述慢化體和轉(zhuǎn)換體的面積相同。
8.一種同時(shí)探測(cè)中子和伽馬射線的方法，利用權(quán)利要求1-7所述的探測(cè)器，伽馬射線被所述探測(cè)器探測(cè)，對(duì)探測(cè)器輸出信號(hào)進(jìn)行處理，分析所述伽馬射線的能量的大小來(lái)進(jìn)行中子計(jì)數(shù)或伽馬射線計(jì)數(shù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的同時(shí)探測(cè)中子和伽馬射線的方法，其中，如果所述能量處于3MeV-8MeV,則被記錄為中子計(jì)數(shù)，如果所述能量小于3MeV，則被記錄為伽馬射線計(jì)數(shù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的同時(shí)探測(cè)中子和伽馬射線的方法，其中，對(duì)伽馬射線區(qū)進(jìn)行能譜分析，如果伽馬射線區(qū)的能譜內(nèi)有特征峰，則被記錄為伽馬射線計(jì)數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種探測(cè)器，其包括探測(cè)器晶體、多層慢化體以及多層轉(zhuǎn)換體；所述慢化體設(shè)置成使進(jìn)入慢化體的中子慢化；所述轉(zhuǎn)換體設(shè)置成使被慢化的中子與轉(zhuǎn)換體發(fā)生中子俘獲反應(yīng)；所述探測(cè)器晶體設(shè)置成對(duì)進(jìn)入的射線進(jìn)行探測(cè)；其中，所述慢化體與所述轉(zhuǎn)換體交疊設(shè)置，并且，所述慢化體和所述轉(zhuǎn)換體設(shè)置在所述探測(cè)器晶體外部。
文檔編號(hào)G01T3/06GK103176203SQ201110436139
公開日2013年6月26日 申請(qǐng)日期2011年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月22日
發(fā)明者趙崑, 阮明 申請(qǐng)人:同方威視技術(shù)股份有限公司