[发明专利]一种探测器以及使用该探测器同时探测伽马射线和中子射线的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于放射性物质监测、可以同时探测中子和伽马射线的探测器。

背景技术

³He正比计数管是最常用的中子探测器之一，在中子能谱测量、特殊核材料监测、放射性物质监测等领域，因其探测效率高等特点，使它成为这些领域的首选中子探测器。

但是³He气体是一种稀缺资源，其获得受到限制，从而导致³He正比计数管的使用受到限制。为此，本发明提出了一种新的中子探测装置及测量方法，根据本发明的探测装置不需要³He正比计数管。

发明内容

根据本发明的一个方面，其提供一种探测器，其包括：探测器晶体、多层慢化体以及多层转换体；所述慢化体设置成使进入慢化体的中子慢化；所述转换体设置成使被慢化的中子与转换体发生中子俘获反应；所述探测器晶体设置成对进入的射线进行探测；其中，所述慢化体与所述转换体交叠设置，并且，所述慢化体和所述转换体设置在所述探测器晶体外部。

优选地，所述慢化体由聚乙烯构成。

优选地，所述转换体由铁或铜构成。

优选地，所述探测器晶体由碘化钠构成。

优选地，所述慢化体每层的厚度为1-2cm。

优选地，所述转换体每层的厚度为1-4mm。

优选地，所述探测器晶体为长方体，以及所述探测器晶体的面积与所述慢化体和转换体的面积相同。

另外一个方面，本发明还提供了一种同时探测中子和伽马射线的方法，利用本发明的探测器，伽马射线被所述探测器探测，对探测器输出信号进行处理，分析所述伽马射线的能量的大小来进行中子计数或伽马射线计数。

优选地，如果所述能量处于3MeV-8MeV，则被记录为中子计数，如果所述能量小于3MeV，则被记录为伽马射线计数。

优选地，对伽马射线区进行能谱分析，如果伽马射线区的能谱内有特征峰，则被记录为伽马射线计数。

本发明的上述不特定的实施方式至少具有下述一个或者多个方面的优点和效果：

与现有技术相比，本发明的探测器的构成材料易于获得，成本减少；以及本发明的探测器适用范围广，探测灵敏较高。

附图说明

图1是根据本发明的一种具体实施方式的探测器的正面的剖视图；

图2是图1所示探测器的侧视截面图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图1-2，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。在说明书中，相同或相似的附图标号指示相同或相似的部件。下述参照附图对本发明实施方式的说明旨在对本发明的总体发明构思进行解释，而不应当理解为对本发明的一种限制。

根据本发明的优选的实施方式的探测器，如图1和2所示，其包括：探测器晶体1、多层慢化体2以及多层转换体3；慢化体2设置成使进入慢化体2的中子慢化；转换体3设置成使被慢化的中子与转换体发生中子俘获反应；探测器晶体1设置成对进入的射线进行探测；其中，慢化体2与转换体3交叠设置，并且，慢化体2和转换体3设置在探测器晶体1外部。如图1所示，慢化体2和转换体3包围探测器晶体1。

根据本发明的优选的实施方式，探测器晶体由碘化钠构成，探测器晶体也可以由碘化铯、溴化镧构成，碘化钠探测器是能量分辨率较高的探测器。此外，由于聚乙烯是用于慢化中子的理想材料，优选地，慢化体2由聚乙烯构成。铁或铜是热中子俘获反应截面(铁σ_γ＝2.56靶，铜σ_γ＝3.78靶)较大的元素，可以与热中子发生反应放出高能伽马射线，优选地，转换体3由铁或铜构成。

如图1所示，优选地，探测器晶体1为长方体，以及探测器晶体1的面积与慢化体2和转换体3的面积相同，慢化体2每层的厚度为1-2cm。转换体3每层的厚度为1-4mm。通过外壳可以将探测器晶体1、慢化体2以及转换体3固定在一起，慢化体与转换体交替设置可以提供俘获反应的机率。

本发明的工作原理为，进入慢化体2的中子，首先被慢化，变成能量较低的中子；随后，有部分低能中子会进入转换体3，与转换体3以一定机率发生俘获反应，放出伽马射线(能量小于8MeV)；这些伽马射线被探测器探测到，信号经过后续电路的处理和甄别，如果能量在3～8MeV之间，则被记录为中子计数。反之，对于进入探测器的伽马射线，其信号经过后续电路的处理和甄别，如果能量小于3MeV(伽马放射源发出的伽马射线能量通常都小于3MeV)，则被记录为伽马射线计数。