CN112908509A - 一种高效的中子转换屏 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种高效的中子转换屏，涉及中子照相技术领域，由中子倍增层、荧光层和高纯度硬铝板构成，荧光层以均匀涂抹的方式覆于高纯度硬铝板上，中子倍增层以均匀涂抹的方式覆于荧光层上，中子倍增层内放置中子倍增材料，利用裂变或(n，2n)或(n，3n)等反应进行中子倍增，提高到达荧光层处的中子数，进而加强通过中子转换屏后发射的光。该发明能够将到达转换屏处的中子信号进行放大，即使在弱源或待测样品较厚的情况下，也有利于形成清晰图像以及缩短成像时间。

Description

一种高效的中子转换屏
技术领域
本发明涉及中子照相技术领域，具体涉及一种高效的中子转换屏。
背景技术
中子照相是通过中子穿过检测对象时强度上的衰减变化，获取检测对象的内部信息。相比其他无损检测技术，中子照相具有独特的优势：中子穿透能力强，能够对大件、密度(或厚度)大的物体成像；中子对轻元素敏感，广泛应用于核医学、反恐安检和武器检测等领域；中子对某些同位素敏感，可应用于考古、海关和核能等领域；中子能对放射性物质进行成像，可用于放射源、核燃料、放射材料等检测。
中子转换屏是中子照相装置的关键部件，其性能直接影响最终成像质量。目前的中子荧光屏主要由荧光层和高纯度硬铝板构成，荧光层主要由中子转换物质和荧光物质组成，如专利CN103077761B《一种热中子荧光屏及其制备方法》，其荧光层主要由中子转换物质氟化锂六和荧光物质硫化锌荧光粉组成，专利CN103113670《一种快中子荧光屏及制备方法》，其荧光层主要由中子转换物质聚丙烯和荧光物质硫化锌荧光粉组成。此类中子转换屏在实际应用中，如果到达转换屏处的中子强度较低，则通过中子转换屏后发射的光较弱，不利于形成清晰的像且成像时间较长，因此对照相装置的中子源强要求较高或不适用于较厚的待测样品。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种高效的中子转换屏，能够实现对到达中子转换屏处的中子进行倍增，从而加强通过中子转换屏后发射的光，即使在弱源或待测样品较厚的情况下，也有利于形成清晰图像以及缩短成像时间。
本发明的具体方案如下：
一种高效的中子转换屏，该中子转换屏由中子倍增层、荧光层和高纯度硬铝板构成，所述荧光层以均匀涂抹的方式覆于高纯度硬铝板上，所述中子倍增层以均匀涂抹的方式覆于荧光层上；
所述中子倍增层内放置中子倍增材料，与入射过来的中子发生反应进行中子倍增；
所述荧光层由中子转换物质和荧光物质组成，中子转换物质与中子相互作用后放出次级射线或电荷粒子，使荧光物质发光，从而产生可被探测的物质影像；
所述高纯度硬铝板用于支撑。
进一步地，所述中子倍增层在热中子照相时采用U235、Pu239或Th233等材料，通过裂变反应使中子数增加；所述中子倍增层在快中子照相时采用含有Be、Pb、Bi或Zr等元素的化合物或合金，通过(n,2n)或(n,3n)等反应使中子数增加。
本发明的有益效果如下：本发明所提供的一种高效的中子转换屏，通过加入中子倍增层，将到达转换屏处的中子数目通过裂变或(n,2n)或(n,3n)等反应进行倍增，增加到达荧光层的中子数目，从而加强了通过中子转换屏后发射的光，即使在弱源或待测样品较厚的情况下，也有利于形成清晰图像以及缩短成像时间。
附图说明
图1为本发明的高效中子转换屏图示。
其中，1为中子倍增层，2为荧光层，3为高纯度硬铝板。
具体实施方式
下面结合附图并举实例，对本发明进行详细描述。
实施实例1
本案例为适用于热中子成像的一种高效的中子转换屏，设计原理是：通过对到达转换屏处的中子通过裂变反应进行倍增，增加到达荧光层的中子数目。该中子转换屏由中子倍增层1、荧光层2和高纯度硬铝板3构成，荧光层2以均匀涂抹的方式覆于高纯度硬铝板3上，中子倍增层1以均匀涂抹的方式覆于荧光层2上，如图1所示。
中子倍增层1内放置中子倍增材料，倍增材料选用U235、Pu239或Th233等裂变材料，比如对于U235，利用U235每吸收一个中子发生裂变反应平均释放2.45个中子，实现有效的中子倍增；
荧光层2由中子转换物质和荧光物质组成，中子转换物质采用氢化锂，荧光物质采用硫化锌荧光粉。热中子通过与锂反应产生α粒子，裂变倍增的快中子通过与H反应产生质子，α粒子和质子在硫化锌中沉积能量，激发产生光子。
荧光层2均匀覆于高纯度硬铝板3上，高纯度硬铝板3主要用于支撑。
实施实例2
本案例为适用于快中子成像的一种高效的中子转换屏，设计原理是：通过对到达转换屏处的中子通过(n，2n)或(n，3n)等反应进行倍增，增加到达荧光层的中子数目。该中子转换屏由中子倍增层1、荧光层2和高纯度硬铝板3构成，荧光层2以均匀涂抹的方式覆于高纯度硬铝板3上，中子倍增层1以均匀涂抹的方式覆于荧光层2上，如图1所示。
中子倍增层1内放置中子倍增材料，倍增材料选用含有Be或Pb或Bi或Zr等元素的化合物或合金，比如对于Be，当中子能量高于1.9MeV时，Be和中子会发生(n，2n)中子反应，即吸收一个中子会释放2个中子，实现有效的中子倍增；
荧光层2由中子转换物质和荧光物质组成，中子转换物质采用聚丙烯，荧光物质采用硫化锌荧光粉。中子通过与聚丙烯中的H反应产生质子，质子在硫化锌中沉积能量，激发产生光子。
荧光层2均匀覆于高纯度硬铝板3上，高纯度硬铝板3主要用于支撑。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种高效的中子转换屏，其特征在于由中子倍增层、荧光层和高纯度硬铝板构成，所述荧光层以均匀涂抹的方式覆于高纯度硬铝板上，所述中子倍增层以均匀涂抹的方式覆于荧光层上。
2.根据权利要求1所述的一种高效的中子转换屏，其特征在于，所述中子倍增层内放置中子倍增材料，与入射过来的中子发生反应使中子数增加。
3.根据权利要求1所述的一种高效的中子转换屏，其特征在于，所述荧光层由中子转换物质和荧光物质组成，中子转换物质与中子相互作用后放出次级射线或电荷粒子，使荧光物质发光，从而产生可被探测的物质影像。
4.根据权利要求1所述的一种高效的中子转换屏，其特征在于，所述高纯度硬铝板用于支撑。
5.根据权利要求1所述的一种高效的中子转换屏，其特征在于，所述中子倍增层，其材料在热中子照相时选取U235、Pu239或Th233，通过裂变反应使中子数增加。
6.根据权利要求1所述的一种高效的中子转换屏，其特征在于，所述中子倍增层，其材料在快中子照相时选取含有Be、Pb、Bi或Zr元素的化合物或合金，通过(n,2n)或(n,3n)反应使中子数增加。
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