CN101329404A - 一种中子伽马射线探测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了属于检测技术领域的一种中子伽马射线探测装置。该探测器采用常规的塑料闪烁体或无机晶体来探测环境中的伽马射线；采用在塑料闪烁体或无机晶体表面放置一层中子吸收体来探测中子；该探测器单独作中子探测器或单独作伽马探测器使用；或同时对中子和伽马进行探测的探测器使用。能同时探测和监视环境中中子和/或伽马(X射线)，伽马探测器本身可以做为中子探测器的慢化体，大大提高中子探测效率。整个探测器工作物质全部为固体，易于制作、安装、运输和长时间户外工作。
Description
技术领域
本发明属于检测技术领域，特别涉及能同时探测和监视环境中中子和/或伽马(X射线)的一种中子伽马射线探测装置，具体说，这种装置具有一维或二维位置分辨能力，很好的时间分辨能力及高精度的位置分辨本领。
背景技术
目前在质子成像、中子成像和γ(X)射线成像等领域中对射线粒子的探测普遍采用闪烁体或半导体等介质制成的探测器系统，这些探测器有的位置分辨本领可以达到微米量级，探测效率也较高。但这些探测器本身工艺和技术复杂、不易做成大面积探测器、配套电子学路数多且价格昂贵，这些因素都制约了它们在大面积面阵探测器中的应用。
发明内容
本发明的目的是提供能同时探测和监视环境中中子和/或伽马(X射线)的一种中子伽马射线探测装置。其特征在于，所述探测器采用常规的塑料闪烁体或无机晶体来探测环境中的伽马射线；采用在塑料闪烁体或无机晶体表面放置一层中子吸收体来探测中子；该探测器单独作中子探测器或单独作伽马探测器使用；或作为同时对中子和伽马进行探测的探测器使用。
所述中子吸收体为氧化钆、天然丰度的钆或富集了钆-155和钆-157的含钆材料。
所述中子吸收体以机械固定、蒸镀或粘贴方式在塑料闪烁体或无机晶体表面放置；中子探测器和伽马探测器接收区域全部重叠或只重叠小部分。
所述中子探测器和伽马探测器为圆形、长方形、方形或多边形均可。
所述中子吸收体厚度为1微米-10微米、10微米-100微米、100微米-1毫米、1毫米-5毫米或5毫米-10毫米，或更厚。
所述探测器结构采用中子探测器和伽马探测器重叠放置，多层重叠放置构成一个探测器系统。
所述塑料闪烁体或无机晶体的面积为1cm2-10cm2、10cm2-100cm2、100cm2-1000cm2或1000cm2-1m2，或更大。
所述塑料闪烁体或无机闪烁体的厚度为1mm-10mm、10mm-50mm或50mm-100mm，或更厚。
所述两个探测器中间设置铅或其它伽马射线屏蔽体，屏蔽体厚度为0-0.1mm、0.1mm-1mm、1mm-5mm、5mm-10mm或10mm-20mm。该屏蔽体阻挡伽马射线进入到后面的探测器，同时也阻挡中子吸收体吸收中子后产生的次级伽马射线再进入到前端的伽马探测器，影响测量精度。
本发明的有益效果是这种中子伽马探测器或监视仪与传统采用塑料闪烁体和探测中子的氦-3计数管或三氟化硼计数器相比，具有下列优点：
1、中子探测效率高。
2、整个探测器工作物质全部为固体，易于制作、安装、运输和长时间户外工作。
3、中子探测器与伽马探测器具有不同的脉冲波形，易于信号甄别。
4、伽马探测器本身可以做为中子探测器的慢化体，大大提高中子探测效率。
5、伽马与中子探测器的有效探测面积基本相等，等同于整个探测器的射线接收面积，使射线探测面积最大化。
6、探测器面积可以根据需要灵活调整。
7、为了提高中子伽马的探测效率，可以将这样的探测结构重叠使用，多层这样的结构构成一个复合的探测器系统。
8、除光电倍增管外，本探测器系统没有高压加载部分，可以安全稳定长时间运行。
9、在实际使用中，也可以将中子探测器和伽马探测器分别放在不同位置上来进行中子伽马射线的探测，如道路的两边等。
附图说明
图1为探测器的基本结构示意图，a.正面视图，b.侧面视图。
图2为探测器重叠放置结构示意图。
图3为多探测器叠放组成探测器系统结构示意图。
具体实施方式
本发明提供能同时探测和监视环境中中子和/或伽马(X射线)的一种中子伽马射线探测装置。下面结合附图对本发明予以说明。下面文中提到的伽马射线均指伽马射线和X射线。
图1所示为探测器的基本结构示意图，a.正面视图，b.侧面视图。
所述探测器采用常规的塑料闪烁体或无机晶体1来探测环境中的伽马射线；采用在塑料闪烁体或无机晶体表面放置一层中子吸收体2来探测中子；该探测器单独作中子探测器或单独作伽马探测器使用；或同时对中子和伽马进行探测的探测器使用。上述中子吸收体为氧化钆、天然丰度的钆或富集了钆-155和钆-157的含钆材料。
塑料闪烁体或无机晶体的面积可以根据需要设置，可以是1cm2-10cm2，或10cm2-100cm2，或100cm2-1000cm2，或1000cm2-1m2，或更大。中子探测器部分和伽马探测器接收区域互相不重叠或只重叠小部分。塑料闪烁体或无机闪烁体的厚度可以分别为为1mm-10mm，或10mm-50mm，或50mm-100mm，或更厚。中子吸收体厚度可以为1微米-10微米，或10微米-100微米，或100微米-1毫米，或1毫米-5毫米，或5毫米-10毫米，或更厚。中子探测器和伽马探测器的形状可以任意设置，圆形、长方形、方形，六边形等均可。中子探测器与伽马探测器之间可以采用屏蔽闪烁光相互影响的屏蔽体，闪烁光分别用光电器件耦合独立读出。
如图2所示为探测器重叠放置结构示意图。中子和伽马探测器的有效探测面积都基本等于探测器系统的外观尺度。前端的伽马探测器不仅可以有效地探测伽马射线，还可以对中子起到慢化的作用。慢化后的低能中子更易于被含钆的吸收体吸收。为了阻挡伽马射线进入到后面的探测器，两个探测器中间可以设置一定厚度的铅或其它伽马射线屏蔽体3，屏蔽体厚度可以为0-0.1mm，或0.1mm-1mm，或1mm-5mm，或5mm-10mm，或10mm-20mm，或更厚。这样的屏蔽体同时也阻挡中子吸收体吸收中子后产生的次级伽马射线再进入到前端的伽马探测器。中子探测器和伽马探测器的信号分别被光电读出器件接收，转变为电信号由后端电子学系统进一步处理。该探测器也可以采用脉冲波形甄别的办法进一步提高中子和伽马的分辨能力。
钆吸收中子后会级联放出很多伽马射线和内转换电子，塑料闪烁体或无机晶体可以探测钆吸收中子后放出的次级伽马射线和内转换电子。这种含钆材料与塑料闪烁体或无机晶体组成的结构可以重叠设置以便提高中子和伽马探测效率；图3所示为多探测器叠放组成探测器系统结构示意图。这种探测器系统将中子探测器与伽马探测器合二为一，既利用塑料闪烁体或无机晶体来探测伽马射线，又利用塑料闪烁体或无机晶体来探测含钆的中子吸收层吸收中子后放出的级联伽马射线。闪烁体产生的光输出可以采用光电转换器件读出。这种探测器需要采用具有脉冲波形甄别能力的电子学系统来处理和区分中子信号和伽马信号。
Claims (9)
1.一种中子伽马射线探测装置，其特征在于，所述探测器采用常规的塑料闪烁体或无机晶体来探测环境中的伽马射线；采用在塑料闪烁体或无机晶体表面放置一层中子吸收体来探测中子；该探测器单独作中子探测器或单独作伽马探测器使用；或同时对中子和伽马进行探测的探测器使用。
2.根据权利要求1所述中子伽马射线探测装置，其特征在于，所述中子吸收体为氧化钆、天然丰度的钆或富集了钆-155和钆-157的含钆材料。
3.根据权利要求1或2所述中子伽马射线探测装置，其特征在于，所述中子吸收体以机械固定、蒸镀或粘贴方式在塑料闪烁体或无机晶体表面放置。
4.根据权利要求1所述中子伽马射线探测装置，其特征在于，所述中子探测器和伽马探测器为圆形、长方形、方形或多边形均可；中子探测器和伽马探测器接收区域全部重叠或只重叠小部分。
5.根据权利要求1或2所述中子伽马射线探测装置，其特征在于，所述中子吸收体厚度为1微米-10微米、10微米-100微米、100微米-1毫米、1毫米-5毫米或5毫米-10毫米，或更厚。
6.根据权利要求1所述中子伽马射线探测装置，其特征在于，所述探测器结构采用中子探测器和伽马探测器重叠放置，多层重叠放置构成一个探测器系统。
7.根据权利要求1所述中子伽马射线探测装置，其特征在于，所述塑料闪烁体或无机晶体的面积为1cm2-10cm2、10cm2-100cm2、100cm2-1000cm2或1000cm2-1m2，或更大。
8.根据权利要求1所述中子伽马射线探测装置，其特征在于，所述塑料闪烁体或无机闪烁体的厚度为1mm-10mm、10mm-50mm或50mm-100mm，或更厚。
9.根据权利要求1所述中子伽马射线探测装置，其特征在于，所述中子探测器和伽马探测器中间设置铅或其它伽马射线屏蔽体，屏蔽体厚度为0-0.1mm、0.1mm-1mm、1mm-5mm、5mm-10mm或10mm-20mm；该屏蔽体阻挡伽马射线进入到后面的探测器，同时也阻挡中子吸收体吸收中子后产生的次级伽马射线再进入到前端的伽马探测器，影响测量精度。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Open date: 20081224 |