本發(fā)明涉及中子能譜測量，尤其涉及一種單球中子能譜儀。

背景技術(shù)：

1、中子能譜的測量在多個領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。在航空航天和電力電子等領(lǐng)域，中子能譜的測量對元器件和設(shè)備的輻射效應(yīng)和輻射安全的評估設(shè)計具有重要作用。在反應(yīng)堆、燃料組和中子束流實驗場等環(huán)境，中子能譜的測量還可以用于監(jiān)測工作場所中子能量和通量等數(shù)據(jù)，中子能量和通量等數(shù)據(jù)用于環(huán)境監(jiān)測評估、劑量當量監(jiān)測和安全狀態(tài)評估等方面。

2、現(xiàn)有的單球中子能譜儀中的中子探測器多采用鋰探測器。鋰探測器通過6li探測器和7li探測器聯(lián)合探測來扣減伽馬信號以得到中子計數(shù)率。然而由于6li和7li探測器的性質(zhì)，現(xiàn)有技術(shù)在伽馬射線相對于中子較多的環(huán)境中（例如大氣環(huán)境中），由于伽馬的扣減誤差，難以得到準確的中子計數(shù)率，進而使得最終確定的中子能譜存在較大誤差。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種單球中子能譜儀，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中在伽馬射線相對于中子較多的環(huán)境中難以得到準確的中子計數(shù)率，進而使得最終確定的中子能譜存在較大誤差的缺陷，本發(fā)明即使在伽馬射線相對于中子較多的環(huán)境中，也能夠獲得較準確的中子計數(shù)率，進而能夠確定較準確的待測環(huán)境的中子能譜。

2、本發(fā)明提供一種單球中子能譜儀，包括：

3、所述多個中子探測器組設(shè)置于所述慢化球體內(nèi)部的多個孔道內(nèi)，各所述中子探測器組距離所述慢化球體的球心的距離均不相同，同一所述中子探測器組中的中子探測器距離所述慢化球體的球心的距離均相同，并且同一所述中子探測器組中的各中子探測器之間的間距均相同；

4、各所述中子探測器組中的中子探測器分別包括閃爍體結(jié)構(gòu)和光電轉(zhuǎn)換器件；所述閃爍體結(jié)構(gòu)的材料包括6lif/zns(ag)；

5、所述后端設(shè)備用于接收各所述中子探測器的信號，并對所述信號進行信號處理，得到多個中子計數(shù)率，所述后端設(shè)備還用于基于各所述中子計數(shù)率確定待測環(huán)境的中子能譜。

6、根據(jù)本發(fā)明提供的一種單球中子能譜儀，設(shè)置于所述慢化球體球心處的中子探測器組包括一個中子探測器；

7、其余各所述中子探測器組分別包括多個中子探測器。

8、根據(jù)本發(fā)明提供的一種單球中子能譜儀，各所述中子探測器中，所述閃爍體結(jié)構(gòu)設(shè)置于所述光電轉(zhuǎn)換器件，所述閃爍體結(jié)構(gòu)與所述光電轉(zhuǎn)換器件的非接觸面設(shè)置有光反射膜和避光殼體。

9、根據(jù)本發(fā)明提供的一種單球中子能譜儀，還包括電路板，各所述中子探測器組分別安裝于所述電路板，所述電路板與所述后端設(shè)備電連接。

10、根據(jù)本發(fā)明提供的一種單球中子能譜儀，還包括多個溫度芯片，所述溫度芯片安裝在所述電路板上；

11、所述溫度芯片與所述后端設(shè)備連接，用于將采集的所述光電轉(zhuǎn)換器件的溫度信息傳輸至所述后端設(shè)備。

12、根據(jù)本發(fā)明提供的一種單球中子能譜儀，所述慢化球體還包括鉛球殼層，所述鉛球殼層的球心與所述慢化球體的球心重合；

13、設(shè)置于所述慢化球體球心處的中子探測器組位于所述鉛球殼層內(nèi)部。

14、根據(jù)本發(fā)明提供的一種單球中子能譜儀，所述慢化球體采用聚乙烯材料。

15、根據(jù)本發(fā)明提供的一種單球中子能譜儀，所述光電轉(zhuǎn)換器件為硅光電倍增器。

16、根據(jù)本發(fā)明提供的一種單球中子能譜儀，所述后端設(shè)備包括后端電子學系統(tǒng)和計算設(shè)備，所述后端電子學系統(tǒng)和所述計算設(shè)備通信連接。

17、根據(jù)本發(fā)明提供的一種單球中子能譜儀，還包括基座；

18、所述后端電子學系統(tǒng)安裝在所述基座的內(nèi)部；

19、所述慢化球體固定在所述基座的上方。

20、本發(fā)明提供的一種單球中子能譜儀，包括慢化球體、多個中子探測器組和后端設(shè)備。多個中子探測器組設(shè)置于慢化球體內(nèi)部的多個孔道內(nèi)，各中子探測器組距離慢化球體的球心的距離均不相同，同一中子探測器組中的中子探測器距離慢化球體的球心的距離均相同，并且同一中子探測器組中的各中子探測器之間的間距均相同。各中子探測器組中的中子探測器分別包括閃爍體結(jié)構(gòu)和光電轉(zhuǎn)換器件，閃爍體結(jié)構(gòu)的材料包括6lif/zns(ag)。后端設(shè)備用于接收各中子探測器的信號，并對信號進行信號處理，得到多個中子計數(shù)率，后端設(shè)備還用于基于各中子計數(shù)率確定待測環(huán)境的中子能譜。本發(fā)明技術(shù)方案中的中子探測器的閃爍體結(jié)構(gòu)的材料包括6lif/zns(ag)，中子在該閃爍體結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的光信號強度遠大于伽馬射線在該閃爍體結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的光信號強度，因此基于該閃爍體結(jié)構(gòu)構(gòu)成的中子探測器可以很好地區(qū)分中子信號與伽馬信號，即使在伽馬射線相對于中子較多的環(huán)境中，也能夠獲得較準確的中子計數(shù)率。進而后端設(shè)備可以基于各中子探測器分別傳輸?shù)妮^準確的中子計數(shù)率確定較準確的待測環(huán)境的中子能譜。

技術(shù)特征：

1.一種單球中子能譜儀，其特征在于，包括：慢化球體、多個中子探測器組和后端設(shè)備：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單球中子能譜儀，其特征在于，設(shè)置于所述慢化球體球心處的中子探測器組包括一個中子探測器；

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單球中子能譜儀，其特征在于，各所述中子探測器中，所述閃爍體結(jié)構(gòu)設(shè)置于所述光電轉(zhuǎn)換器件，所述閃爍體結(jié)構(gòu)與所述光電轉(zhuǎn)換器件的非接觸面設(shè)置有光反射膜和避光殼體。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單球中子能譜儀，其特征在于，還包括電路板，各所述中子探測器組分別安裝于所述電路板，所述電路板與所述后端設(shè)備電連接。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的單球中子能譜儀，其特征在于，還包括多個溫度芯片，所述溫度芯片安裝在所述電路板上；

6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項所述的單球中子能譜儀，其特征在于，所述慢化球體還包括鉛球殼層，所述鉛球殼層的球心與所述慢化球體的球心重合；

7.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項所述的單球中子能譜儀，其特征在于，所述慢化球體采用聚乙烯材料。

8.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項所述的單球中子能譜儀，其特征在于，所述光電轉(zhuǎn)換器件為硅光電倍增器。

9.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項所述的單球中子能譜儀，其特征在于，所述后端設(shè)備包括后端電子學系統(tǒng)和計算設(shè)備，所述后端電子學系統(tǒng)和所述計算設(shè)備通信連接。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的單球中子能譜儀，其特征在于，還包括基座；

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種單球中子能譜儀，涉及中子能譜測量技術(shù)領(lǐng)域，該單球中子能譜儀包括：慢化球體、多個中子探測器組和后端設(shè)備；多個中子探測器組設(shè)置于慢化球體內(nèi)部的多個孔道內(nèi)；各中子探測器組中的中子探測器分別包括閃爍體結(jié)構(gòu)和光電轉(zhuǎn)換器件；閃爍體結(jié)構(gòu)的材料包括<supgt;6</supgt;LiF/ZnS(Ag)；后端設(shè)備用于接收各中子探測器分別傳輸?shù)男盘枺⑦M行信號處理得到各探測器中子計數(shù)率進而確定待測環(huán)境的中子能譜。本發(fā)明采用<supgt;6</supgt;LiF/ZnS(Ag)和SiPM組成的中子探測器既具有超高的中子甄別能力又可做成結(jié)構(gòu)緊湊型探測器，滿足單球中子能譜儀對的中子探測器最重要的兩個性能要求。本發(fā)明即使在伽馬射線相對中子較多的環(huán)境中，也能夠獲得較準確的中子計數(shù)率，進而能夠確定較準確的中子能譜。

技術(shù)研發(fā)人員：蔡志巖,黃先超,章志明,童騰,莊凱,豐寶桐,李道武,朱美玲
受保護的技術(shù)使用者：中國科學院高能物理研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19