多球中子譜儀及多球中子譜儀的分析器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及中子測量技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種多球中子譜儀及多球中子譜儀的分析器。
【背景技術(shù)】
[0002]中子能譜的測量在中子物理、反應(yīng)堆、加速器、輻射防護(hù)以及天體物理等領(lǐng)域有著很重要的應(yīng)用，而目前常用的中子譜測量方法包括飛行時(shí)間法、反沖質(zhì)子法、核反應(yīng)等。由于在有些領(lǐng)域如輻射防護(hù)需要測量的中子能譜范圍很寬，所以對于這樣的需求目前常用的探測器是多球中子譜儀。
[0003]其中，多球中子譜儀又稱Bonner譜儀，其由多個(gè)半徑不同的聚乙稀慢化球和熱中子探測器組成，一般熱中子探測器為He-3球形正比計(jì)數(shù)器或BF-3正比計(jì)數(shù)器，并且熱中子探測器放在慢化體球心處。中子被球形聚乙烯慢化體慢化后可被位于慢化體球心處的熱中子探測器探測到，不同半徑的慢化體可以把不同能量的中子慢化成熱中子，從而不同半徑的慢化體有不同的中子能量響應(yīng)。當(dāng)熱中子探測器為球形He-3正比計(jì)數(shù)器時(shí)，熱中子可以與He-3發(fā)生核反應(yīng):3He+n —T+p+0.765MeV，氘和氚核為帶電粒子在He_3氣體中引起電離，經(jīng)過正比放大后被后續(xù)電子學(xué)記錄。即言，根據(jù)不同半徑慢化體對中子能量響應(yīng)的不同，測出多個(gè)慢化體中的熱中子探測器計(jì)數(shù)，再結(jié)合中子解譜程序即可求出中子能譜。
[0004]相關(guān)技術(shù)中，多球中子譜儀慢化體的材料多為聚乙烯，而整套譜儀的慢化體也是由半徑不同的球形聚乙烯組成。然而，相關(guān)技術(shù)中的譜儀配置能夠測量的中子能量一般不超過lOOMeV，因此對于高能中子的測量無能為力，有待改進(jìn)，雖然目前也有提出單探頭可組裝的慢化體譜儀，但是測量時(shí)間較長，降低了測量效率，不如多個(gè)探頭的中子譜儀測量時(shí)間快。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型旨在至少在一定程度上解決上述相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。
[0006]為此，本實(shí)用新型的一個(gè)目的在于提出一種能擴(kuò)大測量范圍，結(jié)構(gòu)簡單的多球中子譜儀。
[0007]本實(shí)用新型的另一個(gè)目的在于提出一種多球中子譜儀的分析器。
[0008]為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型一方面提出了一種多球中子譜儀，包括:慢化球，所述慢化球包括:N個(gè)同心球殼，其中，同心球殼I至同心球殼N的半徑依次減小，所述同心球殼1、同心球殼N以及其余的同心球殼中的一部分同心球殼為聚乙稀同心球殼，剩余的同心球殼為金屬同心球殼，所述同心球殼N具有容納孔，所述N大于或等于3，其中，當(dāng)所述N等于3時(shí)，同心球殼2為金屬同心球殼；以及熱中子探測器，所述熱中子探測器設(shè)置在所述容納孔內(nèi)以探測熱中子。
[0009]根據(jù)本實(shí)用新型提出的多球中子譜儀，通過增加金屬同心球殼，實(shí)現(xiàn)添加含金屬夾層的慢化體，從而高能中子可以與金屬發(fā)生核反應(yīng)產(chǎn)生較低能量的中子，多球中子譜儀可以測量中子能量范圍從熱中子到lOGeV，極大地?cái)U(kuò)展了中子能量的測量范圍，結(jié)構(gòu)簡單，應(yīng)用范圍更廣。
[0010]進(jìn)一步地，所述熱中子探測器可以為He-3球形正比計(jì)數(shù)器或BF-3正比計(jì)數(shù)器。[0011 ] 進(jìn)一步地，所述金屬同心球殼為金屬鉛同心球殼或者金屬銅同心球殼。
[0012]進(jìn)一步地，同心球殼2至同心球殼(N-1)至少一個(gè)為所述金屬同心球殼。
[0013]本實(shí)用新型另一方面提出了一種多球中子譜儀的分析器，包括:至少一個(gè)上述多球中子譜儀；至少一個(gè)普通多球中子譜儀，其中，所述普通多球中子譜儀的慢化球?yàn)榫垡蚁┞?；以及處理器，所述處理器分別與所述至少一個(gè)多球中子譜儀和所述至少一個(gè)普通多球中子譜儀相連，對所述多球中子譜儀和所述普通多球中子譜儀探測的熱中子進(jìn)行記錄和顯不。
[0014]根據(jù)本實(shí)用新型提出的多球中子譜儀的分析器，通過增加金屬同心球殼，實(shí)現(xiàn)添加含金屬夾層的慢化體，從而高能中子可以與金屬發(fā)生核反應(yīng)產(chǎn)生較低能量的中子，多球中子譜儀可以測量中子能量范圍從熱中子到lOGeV，極大地?cái)U(kuò)展了中子能量的測量范圍，結(jié)構(gòu)簡單，應(yīng)用范圍更廣。
[0015]本實(shí)用新型附加的方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本實(shí)用新型的實(shí)踐了解到。
【附圖說明】
[0016]本實(shí)用新型的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
[0017]圖1為根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的多球中子譜儀的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2為根據(jù)本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的球形慢化體中低能部分的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖3為根據(jù)本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的球形慢化體中高能多層慢化體的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖4為根據(jù)本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的多球中子譜儀中低能部分能量響應(yīng)函數(shù)；
[0021]圖5為根據(jù)本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的多球中子譜儀中高能部分能量響應(yīng)函數(shù)的不意圖；以及
[0022]圖6為根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的多球中子譜儀的分析器。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面詳細(xì)描述本實(shí)用新型的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本實(shí)用新型，而不能理解為對本實(shí)用新型的限制。
[0024]此外，術(shù)語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括一個(gè)或者更多個(gè)該特征。在本實(shí)用新型的描述中，“多個(gè)”的含義是兩個(gè)或兩個(gè)以上，除非另有明確具體的限定。
[0025]在本實(shí)用新型中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術(shù)語應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語在本實(shí)用新型中的具體含義。
[0026]在本實(shí)用新型中，除非另有明確的規(guī)定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接觸，也可以包括第一和第二特征不是直接接觸而是通過它們之間的另外的特征接觸。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0027]下面參照附圖描述根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例提出的多球中子譜儀及多球中子譜儀的分析器，首先將參照附圖描述根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例提出的多球中子譜儀。參照圖1所示，該多球中子譜儀10包括:慢化球100和熱中子探測器200。
[0028]其中，慢化球100包括:N個(gè)同心球殼101，其中，同心球殼I至同心球殼N的半徑依次減小，同心球殼1、同心球殼N以及其余的同心球殼中的一部分同心球殼為聚乙稀同心球殼，剩余的同心球殼為金屬同心球殼，同心球殼N具有容納孔，N大于或等于3，其中，當(dāng)N等于3時(shí)，同心球殼2為金屬同心球殼。熱中子探測器200設(shè)置在容納孔內(nèi)以探測熱中子。
[0029]進(jìn)一步地，在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，熱中子探測器可以為He-3球形正比計(jì)數(shù)器或BF-3正比計(jì)數(shù)器。
[0030]進(jìn)一步地，在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，金屬同心球殼可以為金屬鉛同心球殼或者金屬銅同心球殼。
[0031]進(jìn)一步地，在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，同心球殼2至同心球殼(N-1)至少一個(gè)為金屬同心球殼。
[0032]在本實(shí)用新型的一個(gè)具體實(shí)施例中，由N個(gè)同心球殼101如多個(gè)不同半徑不同材料的球形慢化體和熱中子探測器200如He-3球形正比計(jì)數(shù)器組成。其中，球形慢化體分為兩部分，低能部分和高能部分。在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，低能部分由6個(gè)聚乙烯同心球殼如半徑不同的聚乙烯球形慢化體組成，該慢化體的材料均為聚乙烯，慢化體為球形并沿半徑方向挖出一個(gè)圓柱形孔洞放置He-3球形正比計(jì)數(shù)器，空余部分用聚乙烯材料填充；高能部分由4個(gè)金屬同心球殼如不同材料、多層結(jié)構(gòu)的慢化體組成，該慢化體結(jié)構(gòu)由兩種不同的材料組合而成，最里層為聚乙烯球、中間為金屬球殼、最外層為聚乙烯球殼，這三層結(jié)構(gòu)球同心且熱中子探測器放在最里層聚乙烯球內(nèi)。其中，金屬材料可以為鉛或銅，4個(gè)多層結(jié)構(gòu)慢化體的聚乙烯球半徑、金屬球殼的厚度各不相同。球殼結(jié)構(gòu)是由兩個(gè)半球殼組成的金屬球殼以及最外層兩個(gè)半球殼組成的聚乙烯球殼組成。另外，半球殼結(jié)構(gòu)可拆卸，從而4個(gè)多層結(jié)構(gòu)慢化體可組合起來，不僅局限于三層(聚乙烯+金屬+聚乙烯)結(jié)構(gòu)，如可組裝成聚乙烯+鉛+聚乙烯+鉛+聚乙烯的五層結(jié)構(gòu)。
[0033]具體地，本實(shí)用新型實(shí)施例的多球中子譜儀10由兩部分組成:多