[发明专利]通过伽马屏蔽增加中子通量

说明书

技术领域

这里公开的实施例总体涉及高能量辐射检测。具体地，这里公开的实施例涉及中子信号与伽马信号的分离。具体地，已经发现用于使伽马射线停止的一些材料还可以增加到达检测器的中子通量。

背景技术

中子通量典型地通过中子与中子围绕物之间的相互作用的结果来测量。例如，中子可以与将要检测的物质相互作用，并因此产生可测量的结果。检测器可以用于检测这种结果，所述结果例如可以包括由吸收反应、激活过程和弹性散射反应产生的高能量和电离辐射。这里所使用的“高能量辐射”表示中子、X射线、伽马射线、α粒子和β粒子的辐射。

高能量辐射的检测器可以包括例如离子室、正比计数器、盖革-弥勒计数器和闪烁计数器。图1显示了一种示例性现有技术的检测器，所述检测器可以用于通过检测从靶标反射回来的热中子来测量氢含量。如图所示，用于中子检测的基本系统10包括靶室13、离子室14、和电子仪器(没有独立显示)。快中子12由中子源11产生。这些快中子12与氢核H在靶室13中相互作用，直到所述快中子的速度通过公知为中子慢化的过程被减小到靶标的平均热速度。具体地，中子慢化包括从快中子到靶核的碰撞和能量转移，其中在所述碰撞和能量转移之后，快中子的速度降低到慢中子的速度。热(慢)中子然后从靶室13散射到离子室14。

在图1所示的通常使用的中子探测器的实例中，离子室14可以填充有可以与热化中子相互作用以产生离子的气体(例如，He-3)。当He-3原子吸收(俘获)热化中子时，核反应发生，并且最终产物为正电离氚(H-3)原子和质子。正电离H-3原子和质子移动通过气体，从而在所述原子和质子的尾流中拉电子，并因此产生相等数量的正离子和电子。当横跨离子室14中的电极40、45施加电势时，正离子被扫掠到带负电荷电极，而电子被扫掠到带正电荷电极，从而产生与转移的离子的数量成正比的电流。转移的离子的数量取决于所述离子形成的速率，并因此取决于中子通量。因此，通过离子室测量的离子电流可以用于获得中子通量的大小，所述中子通量的大小可以用于确定靶材中的氢的量。

然而，在这些过程中生成的离子电流非常小(大约10^-12安培)，这使得难以准确地确定中子通量。另外，各种电子部件、电缆等中的温度和湿度变化可能会进一步降低测量的精度。在野外条件下，情况甚至更加糟糕，野外条件通常包括温度和湿度非常大的变化。

虽然现有技术的高能量辐射检测器能够提供令人满意的测量，但是仍然需要可以提供高能量辐射的更加可靠并且精确的测量的检测器。

发明内容

一方面，这里公开的实施例涉及一种具有检测器和与检测器相邻的中子源组件的分析器，其中中子源组件具有中子源和屏蔽源保持器。

另一方面，这里公开的实施例涉及一种用于测量中子信号的方法，所述中子信号包括在检测器系统中检测本底，所述方法包括以下步骤：将包括慢化材料的靶标放置在检测器系统内；为检测器系统测量总信号；以及为检测器系统确定中子信号。

本发明的其它方面和优点将从以下说明和所附权利要求变得清楚呈现。

附图说明

图1显示了传统的中子检测系统的示意图；

图2显示了传统的湿度分析器的剖视图；

图3显示了根据本发明的实施例的湿度分析器的剖视图；

图4显示了根据本发明的湿度分析器的另一个实施例的剖视图；

图5A和5B分别显示了根据本发明的实施例的中子源组件的剖视图和立体图；

图6为在根据本发明的实施例的湿度分析器中检测的信号和本底的量的曲线图；

图7为在根据本发明的实施例的检测器系统中检测的中子信号的量的曲线图。

具体实施方式

本发明的实施例总体涉及用于测量高能量辐射的检测器系统，并且具体地涉及用于增加和测量中子通量的检测器系统。这里使用的中子通量表示在一个时期通过一个区域的中子的量。用于测量中子通量的检测器系统可以依赖于中子慢化，即，使快中子达到热平衡的过程。具体地，当从中子源生成中子时，中子被释放有高动能，这里被称作为“快中子”。根据能量守恒定律，快中子的高动能可以通过与慢化材料碰撞并将能量转移到所述慢化材料而降低(被慢化)。在将能量转移到慢化材料时，快中子移动的速度降低，从而将碰撞后的中子命名为慢中子。由于中子动能与中子温度之间的关系，在快中子慢化之后，慢中子也可以被称为热中子。