CN114047541A - 一种中子能谱测量的多球谱仪 - Google Patents

Abstract

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。

Description

一种中子能谱测量的多球谱仪

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。

由公式1可知，要用多球谱仪测量中子能谱，首先需要计算多球谱仪的注量响应，计算使用的中子源为一圆形平面圆，中子发射方向与探测器对称轴平行，对于任一探测器，计算的中子能量范围为(9.4410E-10～20)MeV，中间能量采用以10为底的对数进行插值，计算能量数量为35，计算的注量响应如图3所示。

在测量中国先进研究堆水平孔道中子能谱时，由于中子注量率在(10⁹～10¹¹)cm^{- 2}s^-1，会造成He-3正比计数器由于计数率很高形成信号“堵死”的现象，为了具体说明这个问题，以中国先进研究堆设计时蒙卡计算的水平孔道中子能谱为例，如图4所示，通过蒙卡程序计算He-3正比计数器的计数率，中子注量率在10¹⁰cm^-2s^-1时每个球的计数率的计算结果如图5所示。由图5可以看出在中国先进研究堆水平孔道10¹⁰cm^-2s^-1中子注量率的照射下，传统多球谱仪不同尺寸球的计数率范围为(8.515460E+8～1.895910E+10)s^-1，远高于He-3正比计数器计数率小于10⁴s^-1的要求，要满足He-3正比计数器计数率小于10⁴s^-1的要求，则中子注量率必须小于10⁴cm^-2s^-1。

为了满足传统多球不同尺寸球在高注量率的条件下测量中子能谱的要求，本申请提出了一种中子能谱测量的多球谱仪。

发明内容

本申请实施例提供一种中子能谱测量的多球谱仪，满足了在高注量的条件下测量中子能谱的要求。

为了达到上述目的，本申请实施例的技术方案是这样实现的：

本申请提供的一种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。

本申请实施例提供的中子能谱测量的多球谱仪，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。中子发射方向与球形慢化体的对称轴平行且垂直于可活化物质，当中子进入可活化物质时，中心探测器的计数就变成了活化产物的数量，由于活化产物是不稳定同位素，在衰变之后可产生射线，通过射线的数量可以获得活化产物的数量，相比相关技术中传统多球不同尺寸球的计数率过高导致正比计数器形成信号“堵死”的现象，本申请实施例提供的中子能谱测量的多球谱仪，满足了在高注量率的条件下测量中子能谱的要求。

在本申请的一种可能的实现方式中，可活化物质厚度为(0.01～0.1)mm，多个分体件之间的经过球形慢化体的球心的连接处可留有(0.01～0.1)mm的空隙用于放置可活化物质。

在本申请的一种可能的实现方式中，可活化物质由金箔制成。

在本申请的一种可能的实现方式中，球形慢化体由三个分体件组装形成，三个分体件分别为第一分体件、第二分体件和第三分体件，第一分体件为具有缺口的球形结构，球形慢化体的球心位于缺口内，可活化物质设置在第二分体件和第三分体件之间，第二分体件和第三分体件组装形成的外轮廓与缺口匹配。当第二分体件和第三分体件位于缺口内时，可活化物质位于球形慢化体的球心处，可先确定当第二分体件和第三分体件位于缺口内，可活化物质位于球形慢化体球心处时，可活化物质位于第二分体件和第三分体件之间的确定位置，然后再将可活化物质放置在第二分体件和第三分体件之间的确定位置，由于第一分体件为具有缺口的球形结构且第二分体件和第三分体件组装形成的外轮廓与缺口的位置相匹配，将组装好的放置有可活化物质的第二分体件和第三分体件与具有缺口的第一分体件组装形成球形慢化体，此时，可活化物质刚好位于球形慢化体的球心处，如此结构设置，方便可活化物质的定位。

在本申请的一种可能的实现方式中，第二分体件和第三分体件组装形成的外轮廓与缺口均为圆柱形结构。将第二分体件和第三分体件组装形成的外轮廓与缺口均设置为圆柱形结构相比设置为正方形、长方形等不规则结构，圆柱形的侧面光滑无棱角，方便拆卸与安装。

在本申请的一种可能的实现方式中，第二分体件和第三分体件均为圆柱形结构。由于可活化物质设置在第二分体件和第三分体件之间，当第二分体件与第三分体件位于缺口时，可活化物质位于球形慢化体的球心处，而第二分体件和第三分体件组装后形成的外轮廓为圆柱形，为了与第二分体件和第三分体件组装形成的外轮廓保持一致，因此将第二分体件和第三分体件也设置为圆柱形结构，方便后期球形慢化体的组装。

在本申请的一种可能的实现方式中，第二分体件上设置有凸台，第三分体件上设置有凹槽，凸台与凹槽相匹配，凸台与凹槽之间的连接处经过球形慢化体的球心，可活化物质位于凸台与凹槽之间的经过球形慢化体的球心的连接处。如此结构设置，在第二分体件和第三分体件与第一分体件组装的过程中，凸台与凹槽的设置对于可活化物质起到径向限位的作用，避免可活化物质可能会在圆面上移动的现象产生。

在本申请的一种可能的实现方式中，可活化物质的径向外轮廓与凹槽的径向内轮廓相匹配，可活化物质被限位在凹槽内，可活化物质的径向外轮廓与凹槽的径向内轮廓相匹配，可活化物质被放置在凹槽的内部，凸台可直接进入的凹槽的内部，可活化物质的两面与凹槽和凸台紧密接触，限制了可活化物质轴向方向的移动。

在本申请的一种可能的实现方式中，凹槽为圆柱状，可活化物质为圆盘状结构。将凹槽设置为圆柱状，对应与凹槽相匹配的凸台也为圆柱状，可活化物质设置为圆盘状结构，三者形状相同，凹槽、可活化物质和凸台三者同轴设置即可保证可活化物质位于球形慢化体的球心。

在本申请的一种可能的实现方式中，可活化物质与凹槽的直径均设置为15mm，可活化物质的侧面与凹槽的内表面完全接触，增加了可活化物质与凹槽的接触面积，进一步限制了可活化物质径向方向的移动。

在本申请的一种可能的实现方式中，多个分体件由聚乙烯制成。

附图说明

图1为相关技术中的正比计数器的示意图；

图2为相关技术中的正比计数器和聚乙烯组合的探测器的示意图；

图3为相关技术中的传统多球谱仪注量响应曲线图；

图4为相关技术中典型的水平孔道中子谱；

图5为相关技术中传统多球不同尺寸球的计数率的曲线图；

图6为本申请实施例提供的分体件数量为三个的多球谱仪示意图之一；

图7为本申请实施例提供的分体件数量为三个的多球谱仪示意图之二；

图8为本申请实施例提供的分体件数量为三个的多球谱仪的爆炸图；

图9为本申请实施例提供的分体件数量为两个的多球谱仪示意图；

图10为本申请实施例提供的分体件数量为两个的多球谱仪的爆炸图；

图11为本申请实施例提供的多球谱仪的注量响应曲线图；

图12为本申请实施例提供的中子辐照不同尺寸球Au-198的产生率的曲线图；

图13为本申请实施例提供的用于测量411.8keVγ射线的高纯锗探测器几何示意图。

附图标记

01-正比计数器；02-聚乙烯球；1-可活化物质；2-球形慢化体；21-第一分体件；22-第二分体件；221-凸台；23-第三分体件；231-凹槽；3-高纯锗探测器；31-碳纤维；32-铜；33-锗/硼隔层；34-锗/锂隔层。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的技术特征可以相互组合，具体实施方式中的详细描述应理解为本申请宗旨的解释说明，不应视为对本申请的不当限制。

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请的具体技术方案做进一步详细描述。以下实施例用于说明本申请，但不用来限制本申请的范围。

在本申请实施例中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请实施例的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

此外，在本申请实施例中，“上”、“下”、“左”以及“右”等方位术语是相对于附图中的部件示意置放的方位来定义的，应当理解到，这些方向性术语是相对的概念，它们用于相对于的描述和澄清，其可以根据附图中部件所放置的方位的变化而相应地发生变化。

在本申请实施例中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。

在本申请实施例中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

在本申请实施例中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本申请实施例中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其他实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。

本申请实施例提供的中子能谱测量的多球谱仪，如图6、图7和图8所示，包括球形慢化体2和可活化物质1，其中，球形慢化体2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2的球心，可活化物质1的延伸方向所在平面与中子发射方向垂直，可活化物质1设置在多个分体件之间的经过球形慢化体2的球心的连接处，使可活化物质1的几何中心位于球形慢化体2的球心处。

本申请实施例提供的中子能谱测量的多球谱仪，球形慢化体2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2的球心，可活化物质1设置在多个分体件之间的经过球形慢化体2的球心的连接处，可活化物质1的延伸方向所在平面与中子发射方向垂直，使可活化物质1的几何中心位于球形慢化体2的球心处。中子发射方向与球形慢化体2的对称轴平行且垂直于可活化物质1，当中子进入可活化物质1时，中心探测器的计数就变成了活化产物的数量，由于活化产物是不稳定同位素，在衰变之后可产生射线，通过射线的数量可以获得活化产物的数量，相比相关技术中传统多球不同尺寸球的计数率过高导致正比计数器形成信号“堵死”的现象，本申请实施例提供的中子能谱测量的多球谱仪，满足了在高注量率的条件下测量中子能谱的要求。

需要补充说明的是，参照图6、图7和图8，目前情况下，球形慢化体2的半径可设置为2.5″(6.35cm)、3″(7.62cm)、3.5″(8.89cm)、4″(10.16cm)、5″(12.70cm)、6″(15.24cm)、8″(20.32cm)、10″(25.40cm)和12″(30.48cm)九个尺寸，对应球形慢化体2直径的不同，可活化物质1的尺寸不变，可活化物质1不用按照直径的不同进行分类，具有通用性，拿取更为方便，且在计算的过程中，变量减少，更易进行数据比较与分析。

需要补充说明的是，可活化物质1厚度为(0.01～0.1)mm，多个分体件之间的经过球形慢化体2的球心的连接处可留有(0.01～0.1)mm的空隙用于放置可活化物质1，可活化物质1的厚度与多个分体件之间的经过球形慢化体2的球心连接处留有的空隙的大小相匹配。

进一步地，参照图9和图10，球形慢化体2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2的球心，可活化物质1设置在多个分体件之间的经过球形慢化体2的球心的连接处，使可活化物质1的几何中心位于球形慢化体2的球心处，球形慢化体2可由两个分体件组装形成，两个分体件分别为第一分体件21和第二分体件22，第一分体件21为具有缺口的球形结构，球形慢化体2的球心位于缺口上，第二分体件22的外轮廓与缺口相匹配，可活化物质1可设置在第一分体件21和第二分体件22之间，当第二分体件22与第一分体件21的缺口相匹配时，可活化物质1位于球形慢化体2的球心处。

更进一步地，参照图6、图7和图8，球形慢化体2也可由三个分体件组装形成，三个分体件分别为第一分体件21、第二分体件22和第三分体件23，第一分体件21为具有缺口的球形结构，球形慢化体2的球心位于缺口内，可活化物质1设置在第二分体件22和第三分体件23之间，第二分体件22和第三分体件23组装形成的外轮廓与缺口匹配。当第二分体件22和第三分体件23位于缺口内时，可活化物质1位于球形慢化体2的球心处。可先确定当第二分体件22和第三分体件23位于缺口内，可活化物质1位于球形慢化体2球心处时，可活化物质1位于第二分体件22和第三分体件23之间的确定位置，然后再将可活化物质1放置在第二分体件22和第三分体件23之间的确定位置，由于第一分体件21为具有缺口的球形结构且第二分体件22和第三分体件23组装形成的外轮廓与缺口的位置相匹配，将组装好的放置有可活化物质1的第二分体件22和第三分体件23与具有缺口的第一分体件21组装形成球形慢化体2，此时，可活化物质1刚好位于球形慢化体2的球心处，如此结构设置，方便可活化物质1的定位。

需要补充说明的是，参照图6、图7和图8，球形慢化体2由多个分体件组成，本申请对于分体件的数量不作限制，只要满足多个分体件可以形成球形慢化体2，且可活化物质1设置在多个分体件之间的经过球形慢化体2的球心的连接处，使可活化物质1的几何中心位于球形慢化体2的球心处即可。

如图6、图7和图8所示，以球形慢化体2由3个分体件组成为例，三个分体件分别为第一分体件21、第二分体件22和第三分体件23，第一分体件21为具有缺口的球形结构，球形慢化体2的球心位于缺口内，可活化物质1设置在第二分体件22和第三分体件23之间，第二分体件22和第三分体件23组装形成的外轮廓与缺口匹配。第二分体件22和第三分体件23的外轮廓与缺口的形状决定着组装的难易程度，将第二分体件22和第三分体件23组装形成的外轮廓与缺口均为圆柱形结构，相比设置为正方形、长方形等以及其它不规则结构，圆柱形的侧面光滑无棱角，在将组装好的第二分体件22和第三分体件23与第一分体件21进行组装时，只需考虑轴向装配的同轴性，方便拆卸与安装。

具体地，参照图6、图7和图8，第二分体件22和第三分体件23均为圆柱形结构，由于可活化物质1设置在第二分体件22和第三分体件23之间，当第二分体件22与第三分体件23位于缺口时，可活化物质1位于球形慢化体2的球心处，因此，第二分体件22和第三分体件23之间放置可活化物质1的结合面必然经过球心慢化体的球心处，将第二分体件22和第三分体件23均设置为圆柱形结构，第二分体件22和第三分体件23之间放置可活化物质1的地方为一个圆面，可活化物质1为片状结构，与圆面能够紧密接触，且第二分体件22和第三分体件23组装后形成的外轮廓为圆柱形，为了与第二分体件22和第三分体件23组装形成的外轮廓保持一致，将第二分体件22和第三分体件23设置为圆柱形结构，方便后期球形慢化体2的组装。

需要补充说明的是，如图6、图7和图8所示，第二分体件22和第三分体件23均为圆柱形结构，可活化物质1放置在第二分体件22和第三分体件23之间的圆面上，在第二分体件22和第三分体件23与第一分体件21组装的过程中，可活化物质1可能会在圆面上移动，导致可活化物质1并没有位于球形慢化体2的球心处，为了减少此类情况的产生，本申请提供一种优选方案，在第二分体件22上设置有凸台221，第三分体件23上设置有凹槽231，凸台221与凹槽231相匹配，凸台221与凹槽231之间的连接处经过球形慢化体2的球心，将可活化物质1放置在凸台221与凹槽231之间的经过球形慢化体2的球心的连接处。

进一步地，参照图6、图7和图8，可活化物质1的径向外轮廓与凹槽231的径向内轮廓相匹配，可活化物质1被限位在凹槽231内，可活化物质1的径向外轮廓与凹槽231的径向内轮廓相匹配，可活化物质1被放置在凹槽231的内部，凸台221可直接进入的凹槽231的内部，可活化物质1的一个面与凹槽231紧密接触，另一个面与凸台221紧密接触，限制了可活化物质1轴向方向的移动。

需要补充说明地是，如图6、图7和图8所示，可活化物质1的径向外轮廓与凹槽231的径向外轮廓相匹配，可活化物质1被限位在凹槽231内，凹槽231可设置为长方体，则对应于凹槽231相匹配的凸台221也为长方体，可活化物质1为片状结构，使得可活化物质1位于凸台221与凹槽231之间的连接处经过球形慢化体2的球心的位置。凹槽231也可以设置为圆柱状，可活化物质1设置为圆盘状结构，将凹槽231设置为圆柱状，对应与凹槽231相匹配的凸台221也为圆柱状，可活化物质1设置为圆盘状结构，三者形状相同，凹槽231、可活化物质1和凸台221三者同轴设置即可保证可活化物质1位于球形慢化体2的球心。

示例地，参照图6、图7和图8，可活化物质1与凹槽231的直径均设置为15mm，可活化物质1的侧面与凹槽231的内表面完全接触，增加了可活化物质1与凹槽231的接触面积，限制了可活化物质1径向方向的移动，且可活化物质1的径向外轮廓与凹槽231的径向内轮廓相匹配，可活化物质1被限位在凹槽231内，限制了可活化物质1轴向方向的移动，可活化物质1在凹槽231内的轴向方向和径向方向的移动均被限制，在第二分体件22和第三分体件23的连接处放置可活化物质1时，直接将可活化物质1放入凹槽231内，然后将第二分体件22和第三分体件23组装，再将组装后的第二分体件22和第三分体件23与第一分体件21组装形成球形慢化体2，可活化物质1准确的设置在球形慢化体2的球心处，避免产生可活化物质1不在球形慢化体2的球心的现象。

如图6、图7和图8所示，中子能谱制作出九个不同直径大小的球形慢化体2和直径大小相同的可活化物质1，将其中的九个可活化物质1分别放入到九个不同直径大小的球形慢化体2内，剩余的一个可活化物质1为裸件，中子发射方向与球形慢化体2的对称轴平行且垂直入射可活化物质1，选取材质为聚乙烯的球形慢化体2，可活化物质1为金箔为示例介绍一下本申请实施例提供的高注量率中子能谱测量的多球谱仪，凹槽231的直径为15mm的小空隙用于放置直径为15mm，厚度为0.1mm的金箔，当中子经过球形慢化体2后进入金箔时，金箔就变成了活化的Au-198，由于Au-198是不稳定同位素，其β衰变后放出411.8keV的γ射线，因此可以通过测量411.8keV的γ射线数量获得Au-198的数量，对于任意半径的球形慢化体2，则满足公式2：

式中：

N₁₉₈(t)—t时刻Au-198的数量；

λ—Au-198的衰变常数，s^-1；

—由于中子辐照Au-198的产生率，s^-1。

当公式2满足t＝0时刻，N₁₉₈＝0的边界条件的解为公式3：

其中，

由蒙卡程序计算给出，Au-198的衰变常数可由其半衰期2.6935天计算给出，计算公式为公式4：

蒙卡程序计算的注量响应结果和由于中子辐照Au-198的产生率

参照图11和图12。

假设对球形慢化体2的各个尺寸球进行辐照，根据式3辐照后产生的Au-198的数量如表1所示，表1为辐照30分钟后产生的Au-198的数量：

表1

球半径/inch	N<sub>198</sub>
		0	1.14588e+12
2.5	1.01478e+12
		3	9.67309e+11
3.5	9.03737e+11
		4	8.18582e+11
5	6.50811e+11
		6	4.95654e+11
8	2.55727e+11
		10	1.267e+11
12	6.51097e+10

需要补充说明的是，当球形慢化体2的半径为0时，则为中子源直接作用到金箔上的情况。

金箔辐照后需要测量411.8keVγ射线计数率，然后推算出产生的Au-198数量，辐照后的金箔产生411.8keVγ射线的强度满足公式5：

n_γ412＝λ·N₁₉₈(t)·P₄₁₂ (5)

其中，P₄₁₂表示一次衰变发射411.8keVγ射线的概率，P₄₁₂的值为0.9562，显然在辐照刚结束时Au-198发射411.8keVγ射线的强度最大，辐照刚结束时Au-198发射411.8keVγ射线的发射率的结果如表2所示，表2中表示的为辐照刚结束时Au-198发射411.8keVγ射线的发射率：

表2

球半径/inch	411.8keVγ射线的发射率/s-1
		0	3.26349e+06
2.5	2.89012e+06
		3	2.75492e+06
3.5	2.57386e+06
		4	2.33134e+06
5	1.85352e+06
		6	1.41163e+06
8	7.28316e+05
		10	3.60845e+05
12	1.85434e+05

假定我们用图13所示的高纯锗探测器3测量411.8keVγ射线，其中高纯锗探测器3的最外围为1.6mm的碳纤维31，碳纤维31的内侧为0.8mm的铜32材料且碳纤维31和铜32之间存在一定间隙，在铜32的内侧有一层锗/硼隔层33，背离锗/硼隔层33的方向添加了锗/锂隔层34，铜32和锗/硼隔层33之间存在一定间隙，假定金箔放在高纯锗探测器3的对称轴上，离高纯锗探测器3上表面25cm，金箔表面和高纯锗探测器3上表面平行，用蒙卡程序计算的高纯锗探测器3对411.8keVγ射线的探测效率为1.10363E-03，则在高纯锗探测器3中形成的计数率如表3所示，表3为高纯锗探测器中形成的计数率：

表3

球半径/inch	411.8keVγ射线的计数率/s-1
		0	3.60169e+03
2.5	3.18962e+03
		3	3.04041e+03
3.5	2.84059e+03
		4	2.57294e+03
5	2.04561e+03
		6	1.55792e+03
8	8.03792e+02
		10	3.98239e+02
12	2.04650e+02

从表3可以看出，改进后的多球谱仪用于测量中国先进研究堆水平孔道10¹⁰cm^-2s^-1高中子注量率中子能谱时，在辐照时间30分钟的情况下，活化金箔在高纯锗探测器3中形成的411.8keVγ射线的计数率远小于10⁴s^-1，在减少照射时间的情况，可以满足10¹¹cm^-2s^-1高中子注量率情况下中子能谱的测量。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种中子能谱测量的多球谱仪，其特征在于，包括：

球形慢化体，由多个分体件组装形成，多个所述分体件之间的连接处中至少有一部分经过所述球形慢化体的球心；

可活化物质，所述可活化物质设置在多个所述分体件之间的经过所述球形慢化体的球心的连接处，所述可活化物质的延伸方向所在平面与中子发射方向垂直，使所述可活化物质的几何中心位于所述球形慢化体的球心处。

2.根据权利要求1所述的多球谱仪，其特征在于，所述可活化物质厚度为(0.01～0.1)mm。

3.根据权利要求1～2中任一项所述的多球谱仪，其特征在于，所述可活化物质由金箔制成。

4.根据权利要求1～2中任一项所述的多球谱仪，其特征在于，所述球形慢化体由三个分体件组装形成，三个所述分体件分别为第一分体件、第二分体件和第三分体件，所述第一分体件为具有缺口的球形结构，所述球形慢化体的球心位于所述缺口内，所述可活化物质设置在所述第二分体件和所述第三分体件之间，所述第二分体件和所述第三分体件组装形成的外轮廓与所述缺口匹配，当所述第二分体件和所述第三分体件位于所述缺口内时，所述可活化物质位于所述球形慢化体的球心处。

5.根据权利要求4所述的多球谱仪，其特征在于，所述第二分体件和所述第三分体件组装形成的外轮廓与所述缺口均为圆柱形结构。

6.根据权利要求5所述的多球谱仪，其特征在于，所述第二分体件和所述第三分体件均为圆柱形结构。

7.根据权利要求6所述的多球谱仪，其特征在于，所述第二分体件上设置有凸台，所述第三分体件上设置有凹槽，所述凸台与所述凹槽相匹配，所述凸台与所述凹槽之间的连接处经过所述球形慢化体的球心，所述可活化物质位于所述凸台与所述凹槽之间的经过所述球形慢化体的球心的连接处。

8.根据权利要求7所述的多球谱仪，其特征在于，所述可活化物质的径向外轮廓与所述凹槽的径向内轮廓相匹配，所述可活化物质被限位在所述凹槽内。

9.根据权利要求8所述的多球谱仪，其特征在于，所述凹槽为圆柱状，所述可活化物质为圆盘状结构。

10.根据权利要求9所述的多球谱仪，其特征在于，所述可活化物质与凹槽直径相同均为15mm。

11.根据权利要求1所述的多球谱仪，其特征在于，多个所述分体件由聚乙烯制成。

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