[发明专利]一种用于光纤中子探测系统测试与标定的探头及其测试标定方法

说明书

本发明属于核辐射探测技术领域，涉及一种用于光纤中子探测系统测试与标定的探头及其测试标定方法。所述的用于光纤中子探测系统测试与标定的探头包括光纤末端、均匀涂覆在光纤末端表面的探测材料，及覆盖在探测材料外的金属盖帽，所述的探测材料由含²³²Th的物质以及闪烁体材料组成；所述的金属盖帽起到既能保证被测中子顺利通过，又能避光的作用。利用本发明的用于光纤中子探测系统测试与标定的探头，可以产生稳定的微弱荧光，该荧光既具有来自高电离能力的粒子(α粒子)的贡献，也具有来自低电离能力的粒子(β、γ粒子)的贡献，从而无需强中子场即可进行整套光纤中子探测系统的测试及部分标定实验，简化了光纤中子探测系统的测试及标定过程。

技术领域

本发明属于核辐射探测技术领域，涉及一种用于光纤中子探测系统测试与标定的探头及其测试标定方法。

背景技术

近年来，国内外开发了多种用于诸如反应堆堆芯内的燃料棒间等狭窄空间处的中子测量的小型光纤中子探测器。该类探测器的体积可做到1mm³以下甚至更小，便于伸入反应堆中进行中子的实时测量。

该类探测器的探头结构通常有两种。一种为在用于传导的石英光纤或塑料光纤的顶端直接涂覆或安装探测材料(对于传导光纤，由侧面进入的光子很难满足全反射条件，因而仅在其顶端安装或涂覆探测材料)。示例性的该种探头10的结构如图1所示，包括传导光纤11、光学屏蔽层12、闪烁物质13及铝帽14。光学屏蔽层12包覆在传导光纤11非顶端的外侧；闪烁物质13由⁶LiF与ZnS:Ag混合而成，并涂覆在传导光纤11顶端；铝帽14包覆在闪烁物质13的外侧。闪烁物质13中⁶Li与热中子可发生⁶Li(n，t)⁴He反应，其中t为氚核，⁴He为α粒子。α粒子及氚核与闪烁物质中的ZnS:Ag发生作用，可产生闪烁光。

另一种为将探测材料涂覆于波长转换光纤的顶端及侧面，然后将波长转换光纤与传导光纤连接(对于波长转换光纤，由侧面进入的荧光光子会在该纤芯内重新生成发光中心，使得发光方向发生改变，因而即便是侧面进入的光子，也可生成新的可满足全反射条件的光子，因而可在侧面涂覆探测材料，而在侧面涂覆探测材料后，使得探测灵敏面积及体积增大，提高了探测效率)。示例性的该种探头10的结构如图2所示，包括波长转换光纤21、传导光纤11、光学屏蔽层12、闪烁物质13及铝帽14。波长转换光纤21的一端与传导光纤11相连接，另一端的顶部及侧面涂覆闪烁物质13后被铝帽14包覆；波长转换光纤21的外侧除被铝帽14包覆的部分外包覆有光学屏蔽层12，传导光纤11的外侧也包覆有光学屏蔽层12。闪烁光的产生原理如前一种探头部分所述。

包括如上两种探头之一的现有技术的该种光纤中子探测器的探测系统的组成如图3所示。闪烁光通过探头10进入石英光纤11，在驱动单元15的驱动下通过光纤传输进入光电倍增管16，从而转换为电信号后被前置放大器17放大到探测水平。前置放大器17与多道分析器18相连接，从而得到光子谱信息，并转换为探头所在处的中子通量密度信息，传输给计算机19。

在上述光纤中子探测系统的开发过程中，必然要进行整套系统的功能、性能等各种测试。过去使用的方法是将探头置于强中子场中，对系统运行测试；在需要对系统进行标定时，则将探头置于已知能量与注量的辐射场中(如已经进行过标定的反应堆中某区域)进行实验测试。由于在强中子场中进行的实验需要从辐射防护角度考虑很多因素，是费时费力的。

发明内容

本发明的首要目的是提供一种用于光纤中子探测系统测试与标定的探头，以解决现有光纤中子探测系统进行测试与标定时需要引入强中子场，造成整个测试与标定过程较为繁琐的技术问题。

为实现此目的，在基础的实施方案中，本发明提供一种用于光纤中子探测系统测试与标定的探头，所述的探头包括光纤末端、均匀涂覆在光纤末端表面的探测材料，及覆盖在探测材料外的金属盖帽，

所述的探测材料由含²³²Th的物质以及闪烁体材料组成；