[发明专利]一种中子能谱测量的多球谱仪

说明书

本申请实施例公开了一种中子能谱测量的多球谱仪，涉及中子测量领域，满足了在高注量率的条件下测量中子能谱的要求。该中子能谱测量的多球谱仪包括球形慢化体和可活化物质，其中，球形慢化体，由多个分体件组装形成，多个分体件之间的连接处中至少有一部分经过球形慢化体的球心，可活化物质设置在多个分体件之间的经过球形慢化体的球心的连接处，可活化物质的延伸方向所在平面与中子发射方向垂直，使可活化物质的几何中心位于球形慢化体的球心处。本申请的中子能谱测量的多球谱仪用于测量中子能谱。

技术领域

本申请涉及但不限于中子测量领域，尤其涉及一种中子能谱测量的多球谱仪。

背景技术

中子能谱是中子源的一个重要性质，中子源发射出的中子能量与反应能和轰击粒子的动能有关，三者之间的相互关系由能量守恒和动能守恒定律确定。

中子能谱测量对核物理的研究很有意义，例如，测量产生中子核反应的能谱，可以得到核能级的资料；测量非弹性散射中子的能谱则可以直接获得核能激发能级的数据。在中子应用领域，中子能谱测量也很重要，例如，设计和试验核反应堆和核武器，需要知道裂变元素的裂变中子能谱以及动力装置内的中子谱。推广中子源应用时，也涉及需要知道中子源的中子能谱和实验装置内的中子能谱。因此，对于中子能谱测量的研究至关重要。

在实验中，常用的中子能谱测量方法包括飞行世间法、反冲质子法、核反应探测器和阈探测器法四种。其中，飞行时间法是指通过中子飞行时间测量定出中子的能谱，是当前主要使用的中子能谱测量方法；反冲质子法主要是通过反冲质子的数目和能谱测量定出中子的数目和能谱，常用的有含氢的各种气体和固体探测器，如带含氢辐射体的望远镜系统以及核乳胶等；核反应探测法则是通过用⁶Li玻璃、³He正比管等,测量⁶Li(n,α)T和³He(n,p)T反应的带电粒子产物的脉冲幅度，获得中子能量的信息；最后是阈探测器法。一些核素的(n,2n)，(n,p)，(n,α)等反应的剩余核具有放射性且其激发曲线具有不同的反应阈值。可以用多种具有不同反应阈值、反应类型的核素在中子场中进行照射后测量其剩余核的活性，通过适当的数据处理获得此中子场的中子能谱数据。所用的阈探测器种类越多，阈探测器的激发曲线数据越精确，获得的能谱数据就越精确。

本发明用于中子能谱测量的多球谱仪的测量原理类似于阈探测器法，假定谱中子注量(中子能谱)表示为Φ_E，则Φ_E满足公式1：

N_i＝∑R_ijΦ_j (1)

式中：

N_i—表示第i个球的计数；

R_ij—表示多球谱仪的注量响应，cm²；

Φ_j—表示中子能谱中处于第j个能群的中子数。

公式(1)中N_i由测量获得，R_ij由蒙卡程序计算获得，这样就可以通过求解公式(1)表示的欠定方程组获得相应的中子能谱。

传统的多球谱仪以一个CENTRONIC公司的SP9型He-3正比计数器01为中心探测器，由裸He-3正比计数器01、He-3正比计数器组合2.5″、3″、3.5″、4″、5″、6″、8″、10″、12″聚乙烯球02共10个探测器组成。SP9型He-3正比计数器几何结构如图1所示，He-3正比计数器组合聚乙烯球如图2所示。