[发明专利]中子探测器及中子探测方法

说明书

本公开提供一种中子探测器及中子探测方法。该中子探测器包括吸收层和光电探测器件，其中：吸收层包括至少一层伽马敏感层和至少一层中子敏感层，中子敏感层嵌在伽马敏感层的第一侧面，其中：待探测中子与待探测中子的伽马本底从伽马敏感层的第二侧面入射，第一侧面与第二侧面相对，伽马本底在伽马敏感层中沉积能量产生第一闪烁光，待探测中子在中子敏感层中沉积能量产生第二闪烁光；光电探测器件设置在嵌有中子敏感层的伽马敏感层的第一侧面，用于探测第一闪烁光和第二闪烁光，以实现对待探测中子和伽马本底的探测和鉴别。该方法实现了提高中子事例与伽马事例的甄别效果。

技术领域

本公开涉及中子探测技术领域，具体而言，涉及一种中子探测器及中子探测方法。

背景技术

中子探测器是核物理学的重要工具，在核辐射探测、核安全、材料科学等领域中得到了广泛的应用。氦-3(³He)气体探测器是当前应用比较广泛的中子探测器，但是由于³He气体的稀缺导致价格极其昂贵，使其应用受到了制约。闪烁体探测器具有探测效率高、结构简单、性能稳定等优点，基于闪烁体的热中子探测器得到了广泛的研究和应用，其中含锂、含硼和含钆的闪烁晶体中子探测器是当前研究热点。

探测中子时，在大多数情况下，中子辐射场总是伴随着伽马本底辐射的存在，而中子探测器通常对伽马射线有一定响应，所以在探测中子时，中子事例与伽马本底事例的甄别为亟待解决的问题。

在所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本公开的目的在于提供一种中子探测器及中子探测方法，至少在一定程度上克服中子探测中中子事例与伽马本底事例的甄别问题。

本公开的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本公开的实践而习得。

根据本公开的一方面，提供一种中子探测器，包括吸收层和光电探测器件，其中：所述吸收层包括至少一层伽马敏感层和至少一层中子敏感层，所述中子敏感层嵌在所述伽马敏感层的第一侧面，其中：待探测中子与所述待探测中子的伽马本底从所述伽马敏感层的第二侧面入射，所述第一侧面与所述第二侧面相对，所述伽马本底在所述伽马敏感层中沉积能量产生第一闪烁光，所述待探测中子在所述中子敏感层中沉积能量产生第二闪烁光；所述光电探测器件设置在嵌有所述中子敏感层的所述伽马敏感层的第一侧面，用于探测所述第一闪烁光和所述第二闪烁光，以实现对所述待探测中子和所述伽马本底的探测和鉴别。

根据本公开的一实施例，所述伽马敏感层的发光衰减时间与所述中子敏感层的发光衰减时间之间的时间差值大于预设阈值。

根据本公开的一实施例，所述伽马敏感层为多层结构。

根据本公开的一实施例，所述伽马敏感层为至少一种伽玛光子敏感的材料，所述伽玛光子敏感的材料包括但不限于：掺铊碘化钠、氟化钡、掺铊碘化铯、碘化铯、锗酸铋、钨酸铅、掺铈硅酸镥、掺铈溴化镧中的至少一种，所述待探测中子几乎不会在所述伽马敏感层中沉积能量。

根据本公开的一实施例，所述待探测中子为热中子，所述中子敏感层为至少一种中子敏感材料，所述中子敏感材料包括但不限于：含锂材料、含硼材料、含钆材料。

根据本公开的一实施例，所述中子敏感层呈片状，所述中子敏感层的厚度在0.05毫米至5毫米之间，以使所述伽马本底在所述伽马敏感层中沉积全部或者大部分能量，而在所述中子敏感层几乎不沉积能量。

根据本公开的再一方面，提供一种中子探测方法，采用上述的中子探测器，其中：所述方法包括：根据所述光电探测器件探测所述伽马本底和所述待探测中子的信号，获得所述光电探测器件探测得到的事例波形；根据所述光电探测器件探测所述伽马本底和所述待探测中子的信号，获得所述伽马本底和所述待探测中子在所述吸收层中的能量沉积谱；根据所述事例波形和/或所述能量沉积谱对中子事例和伽马本底事例进行甄别。