[实用新型]一种中子和γ射线联合探测装置

说明书

本实用新型公开了一种中子和γ射线联合探测装置，该装置包括外壳、涂层电极基底、裂变材料涂层、引出栅极、γ信号电子接收板、γ信号电子屏蔽板、中子信号电子接收板和磁铁。本实用新型装置可简化探测系统结构，减少设备用量并且无需事先配套实验，最重要的是可以直接获得γ随时间演化的细节，本实用新型解决了现有技术中γ信号不包含γ射线随时间演化的信息、γ信号本身不能直接获取(需要从总信号中扣除)、γ信号测量需通过事先配套实验获得必要参考，以及电极数量、配套设备多，结构较复杂的缺点。

技术领域

本实用新型属于聚变能源研究装置，具体涉及中子及γ射线探测技术领域，尤其涉及一种中子和γ射线联合探测装置。

背景技术

聚变能源研究装置如激光ICF、Z-pinch以及快中子脉冲堆等大型装置，会在亚ns到us的时间尺度内产生强度极高的中子、γ混合辐射场，中子、γ射线探测是支持相关研究的重要手段。现有的探测方法只能对中子、γ射线分别进行探测，由于探测器通常对中子、γ射线均有输出，因此测量其中一种射线时，另一种即成为需要被抑制的噪声。

期刊论文(Radiation Measurements 73(2015)46-50)给出了一种“裂变-电子收集”中子探测器(如图1所示)，在混合辐射场中应用时，该探测器仅能实现对中子的探测。此外，由于混合场中的γ射线会从收集电极和涂层电极中打出电子，由此产生的信号形成噪音，对中子测量造成干扰。专利ZL201821528284.1给出了一种中子和γ射线联合探测装置(如图2所示)，该专利利用纯中子实验，涂层电极基底和电子倍增器件分别给出放大前后的测量信号，可获得中子信号电子的放大系数。在中子、γ混合场中应用时，电子倍增器件给出中子信号，依据此信号大小和事先得到的放大系数，即可获得涂层电极基底输出的原始中子信号。在中子、γ混合场中应用时，涂层电极基底给出中子、γ混合信号，从混合信号中扣除原始中子信号即得到γ信号，从而实现中子和γ射线的联合探测。然而，该专利存在如下缺点：1、专利ZL201821528284.1中，γ信号电子是从总信号中扣除间接得到的，并非直接获得；2、专利ZL201821528284.1中，采用γ信号从总信号中扣除的方法，得到的是γ信号电子的时间积分量，即一段时间内因γ射线产生的总电荷量，无法获得γ射线随时间演化的信息；3、专利ZL201821528284.1中，为得到γ信号，必需事先通过配套实验获取中子信号电子的放大系数；4、专利ZL201821528284.1中，需要使用多个电极以及配套的供电设备、线缆和接口，结构复杂，装配难度大。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提出一种中子和γ射线联合探测装置。

具体采用如下技术方案：

一种中子和γ射线联合探测装置，该装置包括外壳、涂层电极基底、裂变材料涂层、引出栅极、γ信号电子接收板、γ信号电子屏蔽板、中子信号电子接收板和磁铁，其连接关系是：裂变材料涂层镀在涂层电极基底上，背向辐射入射方向；磁铁在引出栅极和中子信号电子接收板之间的空间建立磁场，磁场区域无电场，所述γ信号电子接收板与涂层电极基底和引出栅极共轴，且所述γ信号电子接收板沿粒子入射方向位于中子信号电子接收板之后；

所述涂层电极基底加载负高压，引出栅极、γ信号电子接收板和中子信号电子接收板电压设定为零，涂层电极基底和引出栅极之间形成电场引出从裂变材料涂层逃逸的电子；所述外壳内为真空环境。

进一步，该装置还包括反射电子屏蔽板，所述反射电子屏蔽板位于中子信号电子接收板右边缘和γ信号电子接收板下边缘之间的空隙处，以阻挡从γ信号电子接收板反射的电子进入中子信号电子接收板。

进一步，所述涂层电极基底、引出栅极、γ信号电子接收板、γ信号电子屏蔽板、反射电子屏蔽板和中子信号电子接收板为金属材质。

进一步，所述引出栅极为丝阵或网状结构，涂层电极基底、γ信号电子接收板、γ信号电子屏蔽板、反射电子屏蔽板和中子信号电子接收板均为实心平板结构。