[发明专利]一种中子全截面探测器及其探测方法

说明书

本发明公开了一种中子全截面探测器及其探测方法，包括外壳、锂‑6闪烁体、锂‑7闪烁体，光电倍增管、遮光片，本发明根据锂‑6闪烁体、锂‑7闪烁体对中子去弹反应截面巨大的差异，但对伽马射线的响应几乎一致的性质，通过在同一探测器内使用锂‑6闪烁体、锂‑7闪烁体同时测量中子和伽马射线，精确扣除伽马射线本底；采用光电倍增管用于将闪烁体的光信号转换成电信号，进行数据采集；高富集度的锂‑7闪烁体，可在较宽的中子能量区间通过实验测定伽马射线本底的形状和结构，不再依赖Monte‑Carlo模拟，利用外壳前端窗的共振吸收精确定量两个能点的本底水平，仅使用相对归一即可得到整个能量区间的伽马射线本底计算得到中子全截面。

技术领域

本发明属于核工程技术领域，具体涉及一种中子全截面探测器及其探测方法。

背景技术

在所有涉及中子的领域中，中子全截面都是重要的基础数据，如国防建设、新型核能系统研发，核技术利用，核医学、基础核物理研究等

在核工程中，中子的能量一般覆盖热中子(0.0253eV)到数十兆电子伏(MeV)。因此，这一能量区间的中子全截面都是十分重要的。为了在较宽的能量区间测得中子全截面，需要利用宽能区的脉冲中子源，即白光中子源。在白光中子源上，利用透射法和中子飞行时间技术，可以得到全截面随中子能量变化的曲线，这对核工程设计意义重大。

相关技术中，开展中子全截面测量主要采用透射法，注量率为Φ0的中子束通过一定厚度的样品，出射中子束的注量率变为Φ，根据相关公式得到透射率及样品核素的中子全截面。中国散裂中子源(CSNS)反角白光中子源(Back-n)上的全截面测量时，实验样品位于中子源和探测器之间，利用换样装置将样品移入、移出测量位置，通过有样品和无样品时探测器的计数率变化得到样品的透射率。准直器用于增加源中子束的平行度，以及避免散射中子进入探测器。但在测量中需要载有中子转换材料的闪烁体，闪烁体探测器对伽马射线有明显的响应，国际上一般采用共振吸收片的方式评估伽马射线本底，但是仅能准确测定个别能点，整个能量区间的本底扣除仍然依赖Monte-Carlo模拟去除。且当中子源的伴随伽马射线较强时，上述方法扣除伽马射线本底会引入一定的不确定度，影响全截面测量的精度。

发明内容

针对现有技术所存在的上述技术问题，本发明的目的在于提供一种能够在测量透射率的同时测定伽马射线本底，提高全截面测量精度的中子全截面探测器及其探测方法。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：一种中子全截面探测器，包括外壳、锂-6闪烁体，锂-7闪烁体，光电倍增管(PMT)、遮光片，所述锂-6闪烁体、锂-7闪烁体位于外壳中轴上，所述遮光片位于锂-6闪烁体、锂-7闪烁体之间；所述光电倍增管位于外壳的两侧。

进一步地，还包括支架，所述支架位于外壳中轴上，所述锂-6闪烁体，锂-7闪烁体分别安装于所述支架上。

进一步地，所述外壳的两端均设有端窗，分别为前端窗和后端窗；所述前端窗、锂-6闪烁体、锂-7闪烁体、后端窗依次位于所述外壳上。

进一步地，所述外壳两侧设有对称侧翼，所述光电倍增管位于所述侧翼上。

进一步地，所述侧翼与所述外壳中轴呈一定角度设置。

本发明还提供了一种中子全面探测器的探测方法，包括以下步骤：

(1)确定探测器前端窗、后端窗位置与中子束流垂直；

(2)检查探测器，检查无误后将探测器静置30分钟以上，然后通过高压电源给光电倍增管供高压；

(3)将光电倍增管的阳极信号接入数据获取系统；

(4)将待测样品置于中子束流内，样品的圆柱面垂直于中子束流，样品中心位于中子束流中心；