[实用新型]多球中子谱仪及多球中子谱仪的分析器

说明书

技术领域

本实用新型涉及中子测量技术领域，特别涉及一种多球中子谱仪及多球中子谱仪的分析器。

背景技术

中子能谱的测量在中子物理、反应堆、加速器、辐射防护以及天体物理等领域有着很重要的应用，而目前常用的中子谱测量方法包括飞行时间法、反冲质子法、核反应等。由于在有些领域如辐射防护需要测量的中子能谱范围很宽，所以对于这样的需求目前常用的探测器是多球中子谱仪。

其中，多球中子谱仪又称Bonner谱仪，其由多个半径不同的聚乙烯慢化球和热中子探测器组成，一般热中子探测器为He-3球形正比计数器或BF-3正比计数器，并且热中子探测器放在慢化体球心处。中子被球形聚乙烯慢化体慢化后可被位于慢化体球心处的热中子探测器探测到，不同半径的慢化体可以把不同能量的中子慢化成热中子，从而不同半径的慢化体有不同的中子能量响应。当热中子探测器为球形He-3正比计数器时，热中子可以与He-3发生核反应：³He+n→T+p+0.765MeV，氘和氚核为带电粒子在He-3气体中引起电离，经过正比放大后被后续电子学记录。即言，根据不同半径慢化体对中子能量响应的不同，测出多个慢化体中的热中子探测器计数，再结合中子解谱程序即可求出中子能谱。

相关技术中，多球中子谱仪慢化体的材料多为聚乙烯，而整套谱仪的慢化体也是由半径不同的球形聚乙烯组成。然而，相关技术中的谱仪配置能够测量的中子能量一般不超过100MeV，因此对于高能中子的测量无能为力，有待改进，虽然目前也有提出单探头可组装的慢化体谱仪，但是测量时间较长，降低了测量效率，不如多个探头的中子谱仪测量时间快。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决上述相关技术中的技术问题之一。

为此，本实用新型的一个目的在于提出一种能扩大测量范围，结构简单的多球中子谱仪。

本实用新型的另一个目的在于提出一种多球中子谱仪的分析器。

为达到上述目的，本实用新型一方面提出了一种多球中子谱仪，包括：慢化球，所述慢化球包括：N个同心球壳，其中，同心球壳1至同心球壳N的半径依次减小，所述同心球壳1、同心球壳N以及其余的同心球壳中的一部分同心球壳为聚乙烯同心球壳，剩余的同心球壳为金属同心球壳，所述同心球壳N具有容纳孔，所述N大于或等于3，其中，当所述N等于3时，同心球壳2为金属同心球壳；以及热中子探测器，所述热中子探测器设置在所述容纳孔内以探测热中子。

根据本实用新型提出的多球中子谱仪，通过增加金属同心球壳，实现添加含金属夹层的慢化体，从而高能中子可以与金属发生核反应产生较低能量的中子，多球中子谱仪可以测量中子能量范围从热中子到10GeV，极大地扩展了中子能量的测量范围，结构简单，应用范围更广。

进一步地，所述热中子探测器可以为He-3球形正比计数器或BF-3正比计数器。

进一步地，所述金属同心球壳为金属铅同心球壳或者金属铜同心球壳。

进一步地，同心球壳2至同心球壳(N-1)至少一个为所述金属同心球壳。

本实用新型另一方面提出了一种多球中子谱仪的分析器，包括：至少一个上述多球中子谱仪；至少一个普通多球中子谱仪，其中，所述普通多球中子谱仪的慢化球为聚乙烯慢化球；以及处理器，所述处理器分别与所述至少一个多球中子谱仪和所述至少一个普通多球中子谱仪相连，对所述多球中子谱仪和所述普通多球中子谱仪探测的热中子进行记录和显示。

根据本实用新型提出的多球中子谱仪的分析器，通过增加金属同心球壳，实现添加含金属夹层的慢化体，从而高能中子可以与金属发生核反应产生较低能量的中子，多球中子谱仪可以测量中子能量范围从热中子到10GeV，极大地扩展了中子能量的测量范围，结构简单，应用范围更广。

本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为根据本实用新型实施例的多球中子谱仪的结构示意图；

图2为根据本实用新型一个实施例的球形慢化体中低能部分的结构示意图；

图3为根据本实用新型一个实施例的球形慢化体中高能多层慢化体的结构示意图；

图4为根据本实用新型一个实施例的多球中子谱仪中低能部分能量响应函数；

图5为根据本实用新型一个实施例的多球中子谱仪中高能部分能量响应函数的示意图；以及