個(gè)聚乙烯同心球殼如一系列半徑不同的聚乙烯球形慢化體(相當(dāng)于低能部分，參照?qǐng)D2所示)和多個(gè)金屬同心球殼如含金屬夾層的多層球形結(jié)構(gòu)慢化體(相當(dāng)于高能部分，參照?qǐng)D3所示)。其中，參照?qǐng)D2所示，低能球形聚乙烯慢化體沿半徑方向挖一圓柱形孔洞用來放置熱中子探測(cè)器200，空余部分用同樣的聚乙烯材料填充，孔洞的大小和位置保證熱中子探測(cè)器200位于慢化體的球心，以滿足熱中子探測(cè)器200對(duì)各個(gè)方向的中子有相同的響應(yīng)。并且，參照?qǐng)D3所示，高能部分慢化體由4個(gè)有夾層結(jié)構(gòu)的多層球形慢化體組成，夾層材料可以為銅或鉛，其具體結(jié)構(gòu)為:最里層為球形聚乙烯慢化體，熱中子探測(cè)器200位于此慢化體；中間層為金屬球殼，由兩個(gè)半球殼組成同時(shí)在沿著里層慢化體孔洞方向挖有同樣半徑的孔洞來布線，并且空余部分用同樣的金屬填充保證球形結(jié)構(gòu)；同樣地最外層用兩個(gè)半球殼的聚乙烯組成一個(gè)球殼慢化體，開有同樣的孔洞并且多余部分用聚乙烯填充。另外，四個(gè)多層球形結(jié)構(gòu)的慢化體可以拆卸組合，并且4個(gè)多層球形慢化體半徑是可以耦合的，如三層球形結(jié)構(gòu)可以添加其他多層慢化體的球殼組成四層、五層球形慢化體結(jié)，從而可以增加多球中子譜儀的能量響應(yīng)結(jié)構(gòu)。
[0034]進(jìn)一步地，在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，參照?qǐng)D4所示，圖4為多球中子譜儀中低能部分能量響應(yīng)結(jié)構(gòu)示意圖，其中，曲線I為裸球的能量響應(yīng)函數(shù)，曲線2為半徑為5cm的聚乙烯球形慢化體的能量響應(yīng)函數(shù)，曲線3為半徑為6cm的聚乙烯球形慢化體的能量響應(yīng)函數(shù)，曲線4為半徑為8cm的聚乙稀球形慢化體的能量響應(yīng)函數(shù)，曲線5為半徑為1cm的聚乙稀球形慢化體的能量響應(yīng)函數(shù)，曲線6為半徑為12cm的聚乙稀球形慢化體的能量響應(yīng)函數(shù)，曲線7為半徑為15cm的聚乙烯球形慢化體的能量響應(yīng)函數(shù)。本實(shí)用新型實(shí)施例通過一系列半徑不同的聚乙烯球形慢化體，從而滿足熱中子探測(cè)器200對(duì)各個(gè)方向的中子有相同的相應(yīng)。
[0035]進(jìn)一步地，在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，參照?qǐng)D5所示，圖5為多球中子譜儀中高能部分能量響應(yīng)結(jié)構(gòu)示意圖，其中，曲線I為金屬夾層為5Cu8pelO的多層球形慢化體的響應(yīng)函數(shù)，曲線2為金屬夾層為5Pb6.5pe8的多層球形慢化體的響應(yīng)函數(shù)，曲線3為金屬夾層為5Pb8pel2的多層球形慢化體的響應(yīng)函數(shù)，曲線4為金屬夾層為8Pbl0pel5的多層球形慢化體的響應(yīng)函數(shù)。本實(shí)用新型實(shí)施例通過含金屬夾層的多層球形結(jié)構(gòu)慢化體，從而高能中子可以與金屬發(fā)生核化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生較低能量的中子，實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展測(cè)量范圍。需要說明的是，例如5Cu8pelO表示內(nèi)層為聚乙稀，球半徑為5cm，中間層為銅球殼，最外層半徑為8cm，最外層為鉛球殼，最外層半徑為10cm，為了減少冗余，對(duì)于類似表示不做詳細(xì)贅述。
[0036]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(cè)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(cè)量范圍，同時(shí)多層慢化體可以拆卸組裝成不同結(jié)構(gòu)的慢化體，增加多球慢化體能量響應(yīng)結(jié)構(gòu)，不但結(jié)構(gòu)簡單，而且應(yīng)用范圍更廣。另外，本實(shí)用新型實(shí)施例的多球中子譜儀采用多個(gè)慢化體、多個(gè)探頭的結(jié)構(gòu)相比單探頭多層慢化體的結(jié)構(gòu)大大減少測(cè)量時(shí)間，更好地滿足隨時(shí)間變化的中子能譜測(cè)量。
[0037]其次參照附圖描述根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例提出的多球中子譜儀的分析器。參照?qǐng)D6所示，該分析器20包括:至少一個(gè)上述的多球中子譜儀21，至少一個(gè)普通多球中子譜儀22和處理器23。
[0038]其中，普通多球中子譜儀的慢化球?yàn)榫垡蚁┞颉Ｌ幚砥?3分別與至少一個(gè)多球中子譜儀和至少一個(gè)普通多球中子譜儀相連，處理器23對(duì)多球中子譜儀和普通多球中子譜儀探測(cè)的熱中子的能譜進(jìn)行記錄和顯示。
[0039]在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，本實(shí)用新型實(shí)施例的分析器的多球中子譜儀數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可以由集成的9通道核電子學(xué)電路組成，可以同時(shí)采集9個(gè)He-3正比計(jì)數(shù)器的信號(hào)。其中，核電子學(xué)電路對(duì)He-3正比計(jì)數(shù)器的信號(hào)進(jìn)行放大和η-γ甄別，同時(shí)通過處理器如在電腦上安裝專用的軟件對(duì)信號(hào)即對(duì)多球中子譜儀和普通多球中子譜儀探測(cè)的熱中子的能譜進(jìn)行記錄和顯示。
[0040]具體地，本實(shí)用新型實(shí)施例的分析器20中整套多球中子譜儀由上述的低能、高能慢化體和相關(guān)的核電子學(xué)組成，核電子電路可以被集成為9通道的數(shù)據(jù)采集、高壓供給和數(shù)據(jù)通訊裝置。其中，該電子學(xué)可以同時(shí)采集9個(gè)熱中子探測(cè)器的輸出信號(hào)，并進(jìn)行η-γ甄別，以通過專用軟件可以實(shí)現(xiàn)核電子和電腦的通訊，把實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)顯示、儲(chǔ)存。
[0041]應(yīng)當(dāng)理解，本實(shí)用新型的各部分可以用硬件、軟件、固件或它們的組合來實(shí)現(xiàn)。在上述實(shí)施方式中，多個(gè)步驟或方法可以用存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中且由合適的指令執(zhí)行系統(tǒng)執(zhí)行的軟件或固件來實(shí)現(xiàn)。例如，如果用硬件來實(shí)現(xiàn)，和在另一實(shí)施方式中一樣，可用本領(lǐng)域公知的下列技術(shù)中的任一項(xiàng)或他們的組合來實(shí)現(xiàn):具有用于對(duì)數(shù)據(jù)信號(hào)實(shí)現(xiàn)邏輯功能的邏輯門電路的離散邏輯電路，具有合適的組合邏輯門電路的專用集成電路，可編程門陣列(PGA)，現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)等。
[0042]本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解實(shí)現(xiàn)上述實(shí)施例方法攜帶的全部或部分步驟是可以通過程序來指令相關(guān)的硬件完成，所述的程序可以存儲(chǔ)于一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)中，該程序在執(zhí)行時(shí)，包括方法實(shí)施例的步驟之一或其組合。
[0043]此外，在本實(shí)用新型各個(gè)實(shí)施例中的各功能單元可以集成在一個(gè)處理模塊中，也可以是各個(gè)單元單獨(dú)物理存在，也可以兩個(gè)或兩個(gè)以上單元集成在一個(gè)模塊中。上述集成的模塊既可以采用硬件的形式實(shí)現(xiàn)，也可以采用軟件功能模塊的形式實(shí)現(xiàn)。所述集成的模塊如果以軟件功能模塊的形式實(shí)現(xiàn)并作為獨(dú)立的產(chǎn)品銷售或使用時(shí)，也可以存儲(chǔ)在一個(gè)計(jì)算機(jī)可讀取存儲(chǔ)介質(zhì)中。
[0044]上述提到的存儲(chǔ)介質(zhì)可以是只讀存儲(chǔ)器，磁盤或光盤等。
[0045]在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本實(shí)用新型的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說明書中，對(duì)上述術(shù)語的示意性表述不一定指的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任何的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。
[0046]盡管上面已經(jīng)示出和描述了本實(shí)用新型的實(shí)施例，可以理解的是，上述實(shí)施例是示例性的，不能理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在不脫離本實(shí)用新型的原理和宗旨的情況下在本實(shí)用新型的范圍內(nèi)可以對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行變化、修改、替換和變型。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種多球中子譜儀，其特征在于，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(cè)器，所述熱中子探測(cè)器設(shè)置在所述容納孔內(nèi)以探測(cè)熱中子。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多球中子譜儀，其特征在于，所述熱中子探測(cè)器為He-3球形正比計(jì)數(shù)器或BF-3正比計(jì)數(shù)器。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多球中子譜儀，其特征在于，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。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多球中子譜儀，其特征在于，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。5.一種多球中子譜儀的分析器，其特征在于，包括: 至少一個(gè)根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的多球中子譜儀； 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? 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(duì)所述多球中子譜儀和所述普通多球中子譜儀探測(cè)的熱中子的能譜進(jìn)行記錄和顯不O
【專利摘要】本實(shí)用新型提出了一種多球中子譜儀，包括：慢化球，慢化球包括：N個(gè)同心球殼，其中，同心球殼1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烯同心球殼，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；熱中子探測(cè)器，熱中子探測(cè)器設(shè)置在容納孔內(nèi)以探測(cè)熱中子。本實(shí)用新型實(shí)施例的多球中子譜儀可以測(cè)量的中子能量范圍從熱中子到10GeV，極大地?cái)U(kuò)展了中子能量的測(cè)量范圍，結(jié)構(gòu)簡單，應(yīng)用范圍更廣。本實(shí)用新型還提出了一種多球中子譜儀的分析器。
【IPC分類】G01T3/00
【公開號(hào)】CN204740350
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520052004
【發(fā)明人】曾志, 程建平, 李君利, 胡慶東, 馬豪, 邱睿
【申請(qǐng)人】清華大學(xué)
【公開日】2015年11月4日
【申請(qǐng)日】2015年1月26日