[发明专利]光中子源和中子检查系统

说明书

技术领域

本发明涉及辐射检查技术领域，特别涉及一种光中子源和中子检查系统。

背景技术

中子在与不同的元素发生反应时，发射出不同的特征能量光子。基于特异物的元素含量特征和中子与原子核的反应机理，通过探测被检测物的特征γ能谱，确定物质的元素组成以及各元素的比例关系，以此区分是爆炸物、毒品或者是一般有机物，准确性较高。如爆炸物的元素组成通常为C、H、N、O，而且N和O的含量较高，H和C的含量很少；在许多毒品的制备过程中，需要含氯物质的参与，因此，通过分析H、N、Cl等元素的比例关系可以探测毒品/易制毒物质。

基于中子穿透力强，能够进行元素分析等优点，在安检领域，可以使用中子对大型集装箱、大型车辆内的物品进行物质识别，对可能存在的毒品或爆炸物等特异物质进行鉴别。

中子的产生和输运是通过中子检查物品时整个物理过程中的第一步。安检领域中常用的中子源有同位素中子源和中子发生器，但是这两种中子源在中子产额、使用寿命等方面都有各自的不足和弊端，对于大体积物品的快速检查不是最优选择。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光中子源和中子检查系统，可以直接输出所需的中子束流。

本发明第一方面提供一种光中子源，包括：电子加速管，用于加速电子束流；X射线转化靶，经所述电子加速管加速的电子束流轰击所述X射线转化靶产生X射线；光中子靶，所述X射线进入所述光中子靶并产生光中子；和，中子调制罩壳，罩设于所述光中子靶外部，所述中子调制罩壳包括用于所述光中子输出的中子准直口。

进一步地，所述中子调制罩壳罩设于所述电子加速管、所述X射线转化靶和所述光中子靶外部。

进一步地，所述X射线转化靶部分或全部位于所述光中子靶内。

进一步地，所述光中子靶包括重水靶或铍靶。

进一步地，所述光中子靶为重水靶，所述重水靶包括密闭外壳和封闭设置于所述密闭外壳内的重水，所述密闭外壳包括凹入部，所述X射线转化靶部分或全部位于所述凹入部内。

进一步地，所述重水靶为圆柱靶，所述圆柱靶的轴线沿所述电子加速管的电子束流的出束方向设置。

进一步地，所述电子加速管、所述X射线转化靶和所述光中子靶同轴设置。

进一步地，所述电子加速管位于所述X射线转化靶和所述光中子靶的上方，所述X射线转化靶部分或全部位于所述光中子靶的上部内。

进一步地，所述中子调制罩壳包括用于屏蔽X射线的屏蔽层，所述屏蔽层设置于所述光中子靶的外部。

进一步地，所述屏蔽层设置于所述电子加速管、所述X射线转化靶和所述光中子靶的外部。

进一步地，所述屏蔽层包括用于屏蔽X射线并屏蔽中子的第一屏蔽体和用于屏蔽X射线并透射中子的第二屏蔽体。

进一步地，所述第一屏蔽体包括铅屏蔽体，所述第二屏蔽体包括铋屏蔽体。

进一步地，所述第一屏蔽体和所述第二屏蔽体采用同种屏蔽材料构成，所述第二屏蔽体的厚度小于所述第一屏蔽体的厚度。

进一步地，所述第一屏蔽体和所述第二屏蔽体均为铅屏蔽体。

进一步地，所述屏蔽层包括铋屏蔽层或铋合金屏蔽层。

进一步地，所述第一屏蔽体包括罩设在所述光中子发生结构外部的屏蔽罩，所述屏蔽罩具有中子输出口，所述第二屏蔽体设置于所述中子输出口内并封闭所述中子输出口。

进一步地，所述中子输出口位于所述电子束流的出束方向的侧部。

进一步地，所述中子调制罩壳还包括设置于所述屏蔽层外侧以慢化光中子的中子慢化层和/或设置于所述屏蔽层外侧以吸收光中子的中子吸收层。

进一步地，所述中子调制罩壳包括所述中子慢化层和所述中子吸收层，所述中子吸收层设置于所述中子慢化层的外侧。

进一步地，所述中子慢化层包括石墨慢化层或重水吸收层；和/或，所述中子吸收层包括碳化硼吸收层、石蜡吸收层、含硼石蜡吸收层或含硼聚乙烯吸收层。

进一步地，所述屏蔽层包括用于屏蔽X射线并屏蔽中子的第一屏蔽体和用于屏蔽X射线并透射中子的第二屏蔽体；所述中子慢化层包括第一慢化部和厚度小于所述第一慢化部的第二慢化部，所述第一慢化部设置于所述第一屏蔽体外侧，所述第二慢化部设置于所述第一屏蔽体外侧。

进一步地，所述屏蔽层包括用于屏蔽X射线并屏蔽中子的第一屏蔽体和用于屏蔽X射线并透射中子的第二屏蔽体；所述中子吸收层具有设置于所述第二屏蔽体外侧的中子发射窗口。