[发明专利]一种核部件多参数集成检测系统

权利要求书

1.一种核部件多参数集成检测系统，其特征在于：本系统基于主动式测量法，它包括中子源、核部件几何特征检测模块（GDM）、核部件属性检测模块（ADM）以及PC机，其中GDM通过光纤与PC机相连，ADM通过PCI总线与PC机相连，待测核部件置于中子源与GDM和ADM之间；

所述核部件几何特征检测模块（GDM）包括中子转换屏、平移反光系统、高速观察通道、测量成像通道和测量控制系统；所述中子转换屏设于中子源照射待测核部件后的出射中子路径上，将中子转换为光子信号；

所述平移反光系统设于中子转换屏后，进行高速观察通道与测量成像通道光路之间的切换；

所述高速观察通道设于平移反光系统的一种状态的出射光路上，对测量环境进行初步成像，观察待测核部件的摆放位置是否满足要求，各器件是否到位，以保证测量成像通道的正常工作；

所述测量成像通道设于平移反光系统的另一种状态的出射光路上，进行二次成像获得待测核部件内部结构的投影，并将该投影结果经由光纤传输至PC机实时显示和处理分析；

所述测量控制系统由PC机控制，并连接平移反光系统，控制平移反光系统进行状态切换；

所述核部件属性检测模块（ADM）包括2路或4路诱发中子探测器、整形电路和高速数据采集卡，所述诱发中子探测器设于中子源照射待测核部件后的出射中子路径上，探测由待测核部件内部的核材料所释放的诱发中子信号，所述诱发中子探测器连接整形电路，使探测到的中子信号以电流的形式通过整形电路整形，表示为固定幅度和宽度的标准窄脉冲信号；整形电路连接高速数据采集卡，通过高速数据采集卡记录诱发中子信号被探测的时刻，并将其转换为一系列的0、1数据通过PCI总线送入PC机中，在PC机中通过分块相关法对上述数据进行自相关、互相关函数运算以及FFT运算，得到自功率谱密度函数、互功率谱密度函数以及功率谱密度比等标签，进而推算待测核部件内部核材料的浓度、质量、反应性等参数。

2.根据权利要求1所述的核部件多参数集成检测系统，其特征在于：所述中子源应为氘-氚(D-T)中子源，其能量在14MeV及其以上，中子通量为1×10⁷ nps及其以上；所述D-T中子源安装了一个对位置敏感的α射线探测器，用以探测D-T中子源释放每一个中子的具体时刻。

3.根据权利要求1所述的核部件多参数集成检测系统，其特征在于：所述平移反光系统由辐射防护窗、电动移动平台与反射镜组成，辐射防护窗置于中子转换屏与反射镜之间，反射镜则与辐射防护窗的中心线保持45°夹角，以确保光线既能够折射进后续的通道的CCD中，又适当延长光程。

4.根据权利要求1所述的核部件多参数集成检测系统，其特征在于：所述高速观察通道包括电动三可变镜头和基于EMCCD的制冷型微光成像相机；所述电动三可变镜头设在经反射镜折射后的光路上，在反射镜之后，在EMCCD相机之前。

5.根据权利要求1所述的核部件多参数集成检测系统，其特征在于：所述测量成像通道包括定焦镜头和抗辐射背照式制冷型CCD高精度成像相机。

6.根据权利要求1所述的核部件多参数集成检测系统，其特征在于：所述中子转换屏由32个对直射中子敏感的塑料闪烁体拼接而成。

7.根据权利要求1所述的核部件多参数集成检测系统，其特征在于：所述PC机是利用主机端应用程序进行交互控制管理，通过PCI总线，相机所采集的图像数据实时传入PC机的内存并实时分析和显示当前状态。

8.根据权利要求1所述的核部件多参数集成检测系统，其特征在于：所述测量控制系统是根据PC机获得的相关状态参量，进行包括各模块相对位置、相机镜头焦距、曝光时间、增益、偏置、帧频、采集方式一系列的操作。