[发明专利]高能质子和中子能谱测量的多层闪烁探测器及测量方法

权利要求书

1.一种用于高能质子和中子能谱测量的多层闪烁探测器，其特征在于：

包括外壳、内层闪烁体、内层光电倍增管、外层闪烁体、外层光电倍增管；

所述外层闪烁体设置在外壳内，所述内层闪烁体设置在外层闪烁体内，所述内层闪烁体和外层闪烁体之间设置有隔层；所述内层光电倍增管和外层光电倍增管设置在外壳和外层闪烁体之间且分别位于外层闪烁体的不同侧面；所述隔层上设置有窗口，所述内层光电倍增管透过窗口与内层闪烁体相接触；所述外层光电倍增管与外层闪烁体相接触；所述内层闪烁体和外层闪烁体各自的高压输入端和信号输出端均从外壳引出；

所述外层闪烁体为塑料闪烁体，所述内层闪烁体为液体闪烁体；

所述隔层材料为铍、铝或其他低Z无机隔光材料；

所述内层闪烁体的外表面、外层闪烁体的内表面和外表面分别镀有光反射膜。

2.根据权利要求1所述的用于高能质子和中子能谱测量的多层闪烁探测器，其特征在于：所述内层闪烁体与内层光电倍增管之间以及外层闪烁体与外层光电倍增管之间设置有光导材料。

3.根据权利要求1所述的用于高能质子和中子能谱测量的多层闪烁探测器，其特征在于：所述光反射膜为氧化镁膜；所述塑料闪烁体为ST401；所述液体闪烁体为BC501A。

4.根据权利要求1所述的用于高能质子和中子能谱测量的多层闪烁探测器，其特征在于：所述内层光电倍增管和外层光电倍增管分别位于外层闪烁体的相对两个侧面。

5.基于权利要求1至4所述多层闪烁探测器的探测系统，其特征在于：包括外置高压电源、多层闪烁探测器、甄别电路、质子能谱测量单元、中子能谱测量单元；

所述外置高压电源与内层光电倍增管和外层光电倍增管的高压输入端分别相连；

所述内层光电倍增管和外层光电倍增管的信号输出端接甄别电路；

所述甄别电路通过内层光电倍增管和外层光电倍增管是否有信号产生来判断探测器中的入射粒子是质子还是中子/伽马；

所述质子能谱测量单元、中子能谱测量单元的输入端分别与甄别电路的两个输出端相连。

6.一种高能质子和中子能谱测量的测量方法，其特征在于：包括以下步骤：

1】采集内层光电倍增管和外层光电倍增管的输出信号；

2】若两支光电倍增管同时输出信号，为质子事件，将内层光电倍增管和外层光电倍增管输出信号相加作为质子事件输出信号；若内层闪烁体对应光电倍增管有输出信号，而外层闪烁体对应的光电倍增管没有输出信号，为中子/伽马事件，将内层光电倍增管的信号作为输出信号，再对输出信号采用波形甄别法剔除伽马射线产生的信号，得到中子事件的输出信号；

3】对探测器的质子事件输出信号或中子事件的输出信号进行多道分析，根据事件种类分别绘制其脉冲幅度谱，从而得到待测环境中质子和中子的测量能谱。

7.根据权利要求6所述的高能质子和中子能谱测量的测量方法，其特征在于：还包括测量前采用一系列能量已知的单能质子和中子源对探测器进行刻度，或采用蒙特卡罗方法计算探测器对不同能量质子和中子的响应的步骤。