[发明专利]一种中子和γ射线联合探测器

说明书

本发明公开了一种中子和γ射线联合探测器。该联合探测器基于“裂变‑电子收集”原理，利用偏转电场将中子产生的低能电子从γ射线产生的高能电子中分离出来，实现对中子和γ射线的分别测量；同时，对中子产生的电子进行放大，有效提高了中子测量的灵敏度。

技术领域

本发明属于辐射测量技术领域，具体涉及一种中子和γ射线联合探测器。

背景技术

在中子和γ射线混合辐射场中测量中子和γ射线信息，需要分别使用中子探测器和γ射线探测器，但无论是中子探测器还是γ射线探测器，对中子和γ射线两种粒子都有输出，在针对其中一种粒子进行测量时，另外一种即成为强干扰本底。论文RadiationMeasurements 73 (2015) 46-50中公开的电流型“裂变-电子收集”中子探测器包括收集电极、八氧化三铀涂层和涂层电极基底。该中子探测器工作时，中子与八氧化三铀涂层中的铀发生核裂变反应并产生裂变碎片，裂变碎片在八氧化三铀涂层中运动产生次级电子，部分次级电子从涂层表面飞出到达收集电极，并通过收集电极输出的电信号大小来给出中子信号。但是，该中子探测器的灵敏度较低，其灵敏度在一定范围内随涂层厚度的增加而增加，提升灵敏度需要增加八氧化三铀涂层厚度。由于涂层的附着力随厚度增加而降低，涂层越厚越容易脱落，通过增加涂层厚度提升中子探测器灵敏度是受限的。而且，该中子探测器无γ射线探测功能，甚至混合辐射场中的γ射线从涂层电极基底中打出电子，电子产生的信号形成本底，会对中子测量造成严重干扰。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种中子和γ射线联合探测器。

本发明的中子和γ射线联合探测器，其特点是：所述的联合探测器包括外壳、涂层电极基底、裂变涂层、引出栅极、前偏转栅极、后偏转栅极、γ射线次级电子屏蔽板和电子倍增器件；所述的涂层电极基底、引出栅极、前偏转栅极和后偏转栅极位于辐射通道内，γ射线次级电子屏蔽板和电子倍增器件位于辐射通道外，前述的各部件均位于密封的外壳内，外壳内部保持真空环境；

所述的涂层电极基底和引出栅极平行放置在与中子和γ射线入射方向垂直的位置，裂变涂层涂覆在涂层电极基底与引出栅极相对的平面上；

所述的前偏转栅极和后偏转栅极放置在与中子和γ射线入射方向呈45°角的位置；

所述的电子倍增器件的电子入射平面与中子和γ射线入射方向平行，电子倍增器件的对称中心线穿过前偏转栅极的中心；

所述的γ射线次级电子屏蔽板位于涂层电极基底和电子倍增器件之间；

所述的涂层电极基底和γ射线次级电子屏蔽板为实心平板；所述的引出栅极、前偏转栅极和后偏转栅极为平面丝阵或平面网状结构；

所述的涂层电极基底的电压为零，引出栅极和前偏转栅极加载相同的正电压，后偏转栅极加载负电压，引出电场方向由引出栅极指向涂层电极基底，偏转电场方向由前偏转栅极指向后偏转栅极；

中子和γ射线穿过外壳，中子与裂变涂层作用后，产生的低能电子经引出电场到达偏转电场，被偏转电场偏转后进入电子倍增器件并放大输出为中子信号；γ射线与涂层电极基底和裂变涂层作用后，产生的高能电子多数沿γ射线飞行方向离开偏转电场区域；涂层电极基底引出中子和γ射线混合信号；γ射线次级电子屏蔽板阻挡γ射线产生的少数高能电子进入电子倍增器件。