[发明专利]超薄型反符合快中子探测结构及获取中子能谱的方法

说明书

本发明涉及一种超薄型反符合快中子探测结构及获取中子能谱的方法，所述探测结构包括八个包含至少一个半导体探测器的半导体探测器单元及一个采用含氢材料制作而成的转化层，八个半导体探测器单元按顺序排列依次为第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八半导体探测器单元，第一与第四半导体探测器单元、第五与第八半导体探测器单元组成两组反符合探测器组，第二和第三半导体探测器单元组成中性粒子本底探测器组，第六和第七半导体探测器单元组成反冲质子探测器组；转化层设于第五与第六半导体探测器单元之间，转化层中的氢原子核与入射的中子发生碰撞产生反冲质子。本发明有效地降低本底信号对测量的影响，提高中子能谱反演的精确度。

技术领域

本发明属于中子探测技术领域，具体地说，涉及一种超薄型反符合快中子探测结构及获取中子能谱的方法。

背景技术

宇宙空间中的辐射环境非常复杂，包括银河宇宙射线、太阳高能粒子以及这些初级粒子和物质作用产生的各种次级粒子。由于中子不带电，中子探测的效率和精度问题一直是人们研究的热点。其中中子探测精度问题包括在探测中子过程中，如何尽最大可能去掉其他中性和带电粒子干扰信号的影响。

反冲质子法是比较常见的用于探测快中子的方法，通过探测快中子和含氢材料中的氢原子核发生碰撞，产生的反冲质子来间接探测快中子，然后对探测到的反冲质子能谱进行反演，从而得到中子的能谱。但由于本底伽马射线和带电粒子都会在探测器中产生沉积能量，使得反冲质子能谱的精确度不高，进而导致反演中子能谱的误差很大。

发明内容

本发明针对现有技术存在的反演中子能谱精确度低等上述问题，提供了一种超薄型反符合快中子探测结构及获取中子能谱的方法，能够高效去除本底信号的影响，更加准确地获取反冲质子能谱，提高反演中子能谱的精确度。

为了达到上述目的，本发明提供了一种超薄型反符合快中子探测结构，包括八个半导体探测器单元和采用含氢材料制作而成的转化层，转化层设于所述第五半导体探测器单元与所述第六半导体探测器单元之间；每个探测器单元包含至少一个半导体探测器，第一半导体探测器单元、第二半导体探测器单元、第三半导体探测器单元、第四半导体探测器单元同轴平行依次顺序放置，组成第一套组件，第五半导体探测器单元、转化层、第六半导体探测器单元、第七半导体探测器单元、第八半导体探测器单元同轴平行依次顺序放置，组成第二套组件，第一套组件与第二套组件根据安装空间任意组合放置；其中：

第一半导体探测器单元、第四半导体探测器单元、第五半导体探测器单元及第八半导体探测器单元组成反符合探测器组，用于去除其所覆盖立体角范围内入射的带电粒子信号；第二半导体探测器单元和第三半导体探测器单元组成中性粒子本底探测器组，用于测量中性粒子在半导体探测器中所产生的中性粒子本底能谱，所述中性粒子包括中子和伽马射线；所述第六半导体探测器单元和第七半导体探测器单元组成反冲质子探测器组，用于测量反冲质子在半导体探测器中所产生的沉积能谱；

转化层中的氢原子核与入射的快中子发生碰撞产生所述反冲质子，所述反冲质子进入所述第六半导体探测器单元和所述第七半导体探测器单元，用于产生沉积能谱。

优选的，第一半导体探测器单元、第四半导体探测器单元、第五半导体探测器单元、第八半导体探测器单元组成第一组探测器，第二半导体探测器单元、第六半导体探测器单元组成第二组探测器，第三半导体探测器单元、第七半导体探测器单元组成第三组探测器，第一组探测器中各半导体探测器的面积大于第二组探测器中各半导体探测器的面积。

优选的，第二组探测器中，所述第二半导体探测器单元和所述第六半导体探测器单元的面积和厚度均相同。

优选的，第三组探测器中，所述第三半导体探测器单元和所述第七半导体探测器单元的面积和厚度均相同。

优选的，转化层的面积大于第二组探测器的面积。