[发明专利]一种快中子能谱测量系统及方法

权利要求书

1.一种快中子能谱测量系统，其特征在于：包括待测中子源、靶材料、伽马谱仪和数据采集处理系统，所述靶材料设置于入射中子方向上且空间位置固定，靶材料中核素与快中子发生非弹性散射能够产生具有多普勒展宽效应的特征伽马射线；所述伽马谱仪的探测器与靶材料的连线方向即探测器轴线，探测器轴线与入射中子方向夹角在0°≤θ＜180°范围内探测器位置可调；待测中子源与靶材料之间、靶材料与探测器之间分别设置有准直屏蔽体；所述数据采集处理系统用于根据特征伽马射线的多普勒展宽能谱计算待测中子能谱。

2.根据权利要求1所述的快中子能谱测量系统，其特征在于：所述靶材料采用石墨。

3.根据权利要求1所述的快中子能谱测量系统，其特征在于：所述探测器采用高纯锗谱仪。

4.根据权利要求1所述的快中子能谱测量系统，其特征在于：所述探测器的典型测量位置包括0°位置和90°位置。

5.利用权利要求1所述的快中子能谱测量系统的测量方法，包括以下步骤：

1)实验标定或者模拟计算得到系统响应函数矩阵，即一系列不同能量的单能中子与所述靶材料反应，伽马谱仪探测到的特征伽马射线的多普勒展宽能谱H_j(E)，其中j＝1,2,...,n分别对应能量为E_j的单能中子；

2)待测中子束测量：在与步骤1)中相同的实验布局下，采用同一伽马谱仪测量待测中子束照射所述靶材料时产生的特征伽马射线的多普勒展宽能谱H(E)；

3)根据步骤1)得到的H_j(E)和步骤2)得到的H(E)，求解方程组得到待测中子能谱分布X＝(x₁,x₂,...,x_n)并归一化，其中x_j对应能量区间E_j的中子强度分布。

6.根据权利要求5所述的测量方法，其特征在于：还包括步骤4)：

改变探测器轴线与入射中子轴线夹角θ，重复步骤2)、3)，得到不同角度θ下的系统响应函数矩阵H^θ_j(E)以及待测中子束对应的多普勒展宽能谱H^θ(E)，从而得到新的方程组给出更高精度的解谱结果。

7.根据权利要求5所述的测量方法，其特征在于：对于能量在5MeV以上的快中子，所述靶材料采用石墨。