CN115508881A - 线排列式阵列中子探测定位装置、定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了线排列式阵列中子探测定位装置，包括：探测器底座；多个中子源探测器，按设定规则依次布设在探测器底座上形成线排列式探测器阵列，用于探测中子源；装置支架，用于设置探测器底座。定向中子探测器能够有选择性的接收从选定方向辐射的中子源，将中子源的慢中子转化为He离子，进而He离子激发半导体产生电子空穴对，形成电信号，通过对电信号的处理，可以确定中子源；多个定向中子探测器在三维空间中排列为面阵列形成的线排列式中子源探测定位装置，提高了对中子源的定位准确率，探测效率高，在军事、海关、边防等探测未知中子源、特殊核素等中子探测技术领域有良好应用前景。

Description

线排列式阵列中子探测定位装置、定位方法

技术领域

本发明属于中子探测技术领域，具体涉及线排列式阵列中子探测定位装置、定位方法。

背景技术

中子探测器是指能探测中子的探测器，通常用于国土安全、反恐、中子放射源测量等。由于中子本身不带电，不能产生电离或激发，所以不能用普通探测器直接探测中子。通常的中子探测器利用中子与掺入探测器中的某些原子核作用产生次级粒子，然后对次级粒子进行测量，从而实现对中子的测量。

传统的中子探测器是基于³He气体探测器，但是只能检测一定范围内是否存在中子放射源，而无法定向确定中子放射源的位置，而且³He探测器作为中子探测领域的主要设备，价格昂贵，体积庞大，通常适用于固定位置的中子源检测，不利于携带。

对于多种不同条件下的中子源探测情况，对中子源的探测精度不高，导致探测结果不准确，不能对中子源进行准确定位。

发明内容

有鉴于此，一方面，一些实施例公开了线排列式阵列中子探测定位装置，包括：

探测器底座；

多个中子源探测器，按设定规则依次布设在探测器底座上形成线排列式探测器阵列，用于探测中子源；

装置支架，用于设置探测器底座。

一些实施例公开的线排列式阵列中子探测定位装置，多个中子源探测器在探测器底座上以直线方式排列，形成直线排列式探测器阵列。

一些实施例公开的线排列式阵列中子探测定位装置，多个中子源探测器在探测器底座上以曲线方式排列，形成曲线排列式探测器阵列。

一些实施例公开的线排列式阵列中子探测定位装置，中子源探测器与探测器底座之间可活动连接，配置为在设定的范围内移动。

一些实施例公开的线排列式阵列中子探测定位装置，中子源探测器为定向中子探测器，定向中子探测器包括：

具有至少一个开口端的腔体，形成腔体的壁上设置有中子屏蔽层，中子屏蔽层用于防止慢中子通过腔体的壁进入腔体的内部；

慢中子转换部件，设置在腔体的内部，用于接收从开口端进入腔体中的慢中子，产生He离子；

半导体探测部件，设置在腔体的内部，与慢中子转换部件适配设置，用于接收慢中子转换部件产生的He离子，并激发半导体内产生电子空穴对，产生电信号；

信号处理电路，设置与半导体探测部件连接，用于接收并处理半导体探测部件产生的电信号。

一些实施例公开的线排列式阵列中子探测定位装置，中子屏蔽层设置在腔体的壁的外部。

一些实施例公开的线排列式阵列中子探测定位装置，半导体探测部件为PN结半导体部件或肖特基结半导体部件。

一些实施例公开的线排列式阵列中子探测定位装置，慢中子转换部件为慢中子转换层，包覆在半导体探测部件上，或设置在半导体探测部件内部。

另一方面，一些实施例公开了线排列式阵列中子探测定位方法，包括：

在三维空间中布设多个中子源探测器，形成线排列式探测器阵列；

在线排列式探测器阵列覆盖方向范围内探测中子源，以确定中子源位置；

或，以线排列式探测器阵列在设定范围内扫描，以探测扫描覆盖范围内的中子源，确定中子源位置。

一些实施例公开的线排列式阵列中子探测定位方法，中子源探测器为定向中子探测器，定向中子探测器定向探测中子的方法包括：

(1)用慢中子转换部件接收来自设定方向的慢中子，并产生He离子；

(2)用半导体探测部件接收产生的He离子，激发半导体内产生电子空穴对，形成与所述He离子对应的电信号；

(3)接收并处理产生的电信号，根据该电信号确定慢中子源。

本发明实施例公开的线排列式中子源探测定位装置，包括形成线排列式探测器阵列的多个中子源探测器，能够在三维空间的范围内从多角度对中子源进行定位；每一个中子源探测器能够在一定范围内自由移动，便于调整其对中子源的探测方向，线排列式中子源探测器能够在空间转动，整体调整对中子源的探测方向；定向中子探测器能够有选择性的接收从选定方向辐射的中子源，将中子源的慢中子转化为He离子，进而He离子激发半导体产生电子空穴对，形成电信号，通过对电信号的处理，可以确定中子源；多个定向中子探测器在三维空间中以线排列方式形成的中子源探测器阵列，提高了对中子源的定位准确率，探测效率高，功能多，在军事、海关、边防等探测未知中子源、特殊核素等中子探测技术领域有良好应用前景。

附图说明

图1一些实施例公开的线排列式阵列中子探测定位示意图一；

图2一些实施例公开的线排列式阵列中子探测定位示意图二；

图3一些实施例公开的线排列式阵列中子探测定位示意图三；

图4实施例1线排列式阵列中子探测定位装置结构示意图；

图5实施例2线排列式阵列中子探测定位装置结构示意图；

图6实施例3线排列式阵列中子探测定位装置结构示意图；

图7实施例4定向中子探测器结构示意图；

图8实施例5定向中子探测器结构示意图；

图9实施例6定向中子探测器结构示意图。

附图标记

1 侧壁 2 开口端

3 中子屏蔽层 4 中子转换部件

5 半导体探测部件 6 信号处理电路

7 信号线 8 探测范围

10 中子源探测器 11 探测器底座

12 装置支架 13 装置底座

具体实施方式

在这里专用的词“实施例”，作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。本发明实施例中性能指标测试，除非特别说明，采用本领域常规试验方法。应理解，本发明实施例中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本发明实施例公开的内容。

除非另有说明，否则本文使用的技术和科学术语具有本发明实施例所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义；作为本发明实施例中其它未特别注明的试验方法和技术手段均指本领域内普通技术人员通常采用的实验方法和技术手段。

本文所用的术语“基本”和“大约”用于描述小的波动。例如，它们可以是指小于或等于±5％，如小于或等于±2％，如小于或等于±1％，如小于或等于±0.5％，如小于或等于±0.2％，如小于或等于±0.1％，如小于或等于±0.05％。在本文中以范围格式表示或呈现的数值数据，仅为方便和简要起见使用，因此应灵活解释为不仅包括作为该范围的界限明确列举的数值，还包括该范围内包含的所有独立的数值或子范围。例如，“1～5％”的数值范围应被解释为不仅包括1％至5％的明确列举的值，还包括在所示范围内的独立值和子范围。因此，在这一数值范围中包括独立值，如2％、3.5％和4％，和子范围，如1％～3％、2％～4％和3％～5％等。这一原理同样适用于仅列举一个数值的范围。此外，无论该范围的宽度或所述特征如何，这样的解释都适用。

在本文中，包括权利要求书中，连接词，如“包含”、“包括”、“带有”、“具有”、“含有”、“涉及”、“容纳”等被理解为是开放性的，即是指“包括但不限于”。只有连接词“由……构成”和“由……组成”是封闭连接词。

为了更好的说明本发明内容，在下文的具体实施例中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本发明同样可以实施。在实施例中，对于本领域技术人员熟知的一些方法、手段、仪器、设备等未作详细描述，以便凸显本发明的主旨。

在不冲突的前提下，本发明实施例公开的技术特征可以任意组合，得到的技术方案属于本发明实施例公开的内容。

一些实施例公开了线排列式阵列中子探测定位装置，包括：

探测器底座；一般地，探测器底座用于设置安装中子源探测器，探测器底座具有连续的面可以在该连续的面上设置多个中子源探测器，以便根据需要将多个中子源探测器排列成需要的阵列模式；为了形成线排列式的中子源探测器阵列，一般地探测器底座可以是平面型部件，在其上以线性方式排列中子源探测器，或者为线性部件，沿其方向排列中子源探测器；

多个中子源探测器，按设定规则依次布设在探测器底座上形成线排列式探测器阵列，用于探测中子源；一般地，中子源探测器的设定规则，包括中子源探测器的布设位置、布设位置之间的距离、中子源探测器与探测器底座之间的安装方式、中子源探测器在安装位置处的转动或移动方式、中子源探测器的移动范围、中子源探测器的数量等；按照设定规则设置多个中子源探测器，可以从多个位置对中子源进行探测，有效提高探测定位的准确率和探测效率；一般地，中子源探测器的设置方向与其安装位置所在平面垂直，或者与其安装位置所在曲面的切面垂直；一般地，中子源探测器可以固定安装在探测器底座上，也可以可活动方式安装在探测器底座上；

装置支架，用于设置探测器底座。一般地，探测器底座安装在装置支架上，二者相互配合，以设定中子源探测器阵列，并调整其探测方向；探测器底座可以可活动地安装在装置支架上，在驱动装置的驱动下载装置支架上安装设定的模式移动，或转动，调整探测器底座的安装方向；探测器底座也可以固定安装在装置支架上，装置支架设置为可转动支架，其自身能够在水平方向或垂直方向发生运动，进一步带动探测器底座移动。探测器底座移动过程中带动中子源探测器阵列同步移动，对探测范围进行扫描式检测，提高探测效率。

作为可选实施例，中子源探测器设置与探测器底座可活动连接，中子源探测器配置为以可活动连接位置为中心在设定范围内活动；一般地，中子源探测器在探测器底座上布设后形成线性阵列，为了确保所有的中子源探测器都能够在合理的范围内活动，提高其探测效率和准确率，一般中子源探测器都以自身安装位置为中心点，在其周围活动，活动方式包括转动、移动、或摆动，同时中子源探测器互相之间不影响，不妨碍各自的行动；

作为可选实施例，中子源探测器在探测器底座上直线方式排列，多个中子源探测器按照设定的直线位置和直线方向依次安装，形成直线排列式探测器阵列。

作为可选实施例，直线排列式探测器阵列中的中子源探测器相互平行。

作为可选实施例，直线排列式探测器阵列中的中子源探测器相互形成一定的夹角，中子源探测器探测方向沿着该夹角方向发散，以扩大直线排列式探测器阵列的探测范围，在更大的范围内探测中子源；或者中子源探测器探测方向沿着该夹角方向汇聚，以提高直线排列式探测器阵列的探测精度，准确确定中子源的位置和方向。

作为可选实施例，中子源探测器在探测器底座上曲线方式排列，多个中子源探测器按照设定的曲线位置和曲线延伸方向依次安装，形成曲线排列式探测器阵列。

作为可选实施例，曲线排列式探测器阵列中的中子源探测器相互平行。

作为可选实施例，曲线排列式探测器阵列中的中子源探测器垂直于所在位置的界面，相互形成一定的夹角，中子源探测器探测方向沿着该夹角方向发散，以扩大直线排列式探测器阵列的探测范围，在更大的范围内探测中子源。

一些实施例公开的基于线排列式阵列中子探测定位装置，中子源探测器为定向中子探测器，定向中子探测器包括：

具有至少一个开口端的腔体，形成腔体的壁上设置有中子屏蔽层，中子屏蔽层用于防止慢中子通过腔体的壁进入腔体的内部；一般地，腔体具有一定形状的内部空腔，形成该空腔的壁有一个开口端，其余端面或侧面为封闭式结构，以便于慢中子从开口端进入内部空腔中，实现慢中子的定向探测；通常，腔体的壁上设置的中子屏蔽层能够有效捕获慢中子以及中子产生的次级带电粒子，能够防止慢中子穿透腔体的壁而进入腔体内部，影响定向检测的准确性；

慢中子转换部件，设置在腔体的内部，用于接收从开口端进入腔体中的慢中子，产生He离子；通常的，慢中子转换部件能够将从开口端入射的慢中子吸收并产生He离子，例如慢中子转换部件通常包含有对慢中子具有高吸收率的核素材料，吸收慢中子并转换为He离子；对慢中子有高吸收效率的核素包括⁶Li、¹⁰B、Gd等；

半导体探测部件，设置在腔体的内部，与慢中子转换部件适配设置，用于接收慢中子转换部件产生的He离子，并激发半导体内产生电子空穴对，产生电信号；

信号处理电路，设置与半导体探测部件连接，用于接收并处理半导体探测部件产生的电信号。一般地，信号处理电路与半导体探测部件电连接，以便收集并放大来自半导体探测部件产生的电脉冲信号。

由于快中子与慢中子转换部件和半导体探测部件的反应截面小，几乎不贡献信号，因此，定向中子探测器主要针对慢中子进行转换处理。

一些实施例中，具有至少一个开口端的腔体为圆筒形结构件，其一个端面为开口端，侧壁和另一个端面为封闭结构；封闭结构的侧壁和端面外壁设置有中子屏蔽层。

一些实施例中，具有至少一个开口端的腔体为方形结构件，例如，长方体形、正方体形结构件，其中，一个侧面为开口端，其余五个侧面为封闭面，封闭面的外壁都设置有中子屏蔽层。

一些实施例中，中子屏蔽层设置在腔体的壁的外部。一般地，壁的外部设置的中子屏蔽层能够将中子探测器的腔体外部的慢中子辐射消除，防止干扰内部的慢中子和其次级带粒子，影响对中子源的探测结果的可靠性。若中子屏蔽层设置在腔体内部，可能会影响探测结果的可靠性。

一些实施例中，中子屏蔽层为慢中子敏感材料制备而成，作为可选实施例，慢中子敏感材料为主要成分为包含⁶Li、¹⁰B、Gd或苯并噁嗪的单质或化合物，这类材料对慢中子的散射截面积比较大。一般地，慢中子敏感材料制备成的中子屏蔽层具有足够的厚度，以便能够完全捕获慢中子，并能够防止慢中子及其次级带粒子穿透中子屏蔽层。

作为可选实施例，中子屏蔽层的厚度在10μm以上。

一些实施例中，半导体探测部件为PN结半导体部件或肖特基结半导体部件。

一些实施例中，慢中子转换部件为慢中子转换层，包覆在半导体探测部件上，或设置在半导体探测部件内部。

通常慢中子转换部件设置在腔体中，与半导体探测部件适配设置，以便慢中子转换部件产生的He离子能够有效激发半导体探测部件中的半导体产生电子空穴对，产生相应的电信号。对于设置在腔体中的慢中子转换部件而言，其形态可以为具有一定厚度的慢中子转换层，贴合在半导体探测部件上，将半导体探测部件紧密包覆。

作为可选实施例，慢中子转换层由慢中子敏感材料制备而成，例如慢中子敏感材料为主要成分为包含⁶Li、¹⁰B、Gd或苯并噁嗪的单质或化合物等。

作为可选实施例，慢中子转换层的厚度设定为1～2μm。

一些实施例中，腔体内部设置有照明灯，用于辅助确定定向中子探测器的探测范围。一般地，照明灯设置在慢中子转换部件的前端，其照明范围与角度与入射到慢中子转换体的中子源一致，便于观察探测范围，可以用于辅助确定定向中子探测器的探测范围内的中子源的位置。

通常地，线排列式阵列中子探测器中，中子源探测器中设置照明部件，在中子源探测过程中，照明部件的照明方向指向中子源探测器探测到中子源的方向，多个中子源探测器的照明方向通常会汇聚到共同的部位，通常该共同的部位即为中子源所在位置，利用照明部件的光照位置，便于观察确定中子源位置。

一些实施例公开了线排列式阵列中子探测定位方法，包括：

在三维空间中布设多个中子源探测器，形成线排列式探测器阵列；

在线排列式探测器阵列覆盖方向范围内探测中子源，以确定中子源位置；

或，以线排列式探测器阵列在设定范围内扫描，以探测扫描覆盖范围内的中子源，确定中子源位置。

在一些实施方式中，线排列式探测器阵列中的中子源探测器之间相互平行，或者探测方向向外发散，中子源探测器的探测方向不存在交点，可以采用线排列式探测器阵列同时进行探测，在其阵列覆盖范围内探测中子源，还可以移动线排列式探测器阵列，以扫描方式探测扫描覆盖范围内的中子源，提高探测范围，提高探测效率。

在一些实施方式中，线排列式探测器阵列中的中子源探测器的探测方向向内汇聚，以其中两个中子源探测器与中子源形成三角形排列；

确定形成三角形排列的两个中子源探测器分别与中子源之间的夹角；通常地，可以将中子源、两个中子源探测器视为三个点，三点形成的三角形中，以两个中子源探测器之间形成的边为底边，中子源与中子源探测器之间的边与底边之间的角为中子源探测器与中子源之间的夹角；通常该夹角的大小符合三角形中夹角的范围，即在0°～180°之间。一般地，中子源探测器探测中子源的过程中，只有在一定的方向和距离范围内可以探测到中子源的中子辐射信号，所以通常以中子源探测器能够探测到中子源的中子辐射信号的位置和方向，确定中子源探测器与中子源之间的夹角；利用至少两个不同位置设置的中子源探测器，则可以使得中子源、两个中子源探测器形成三角形排列的结构，那么三角形结构中的边长、角度都具有确定的数值，即可得到中子源的位置，即中子源在其所在平面内与中子源探测器之间的距离和角度。

根据形成三角形排列的中子源探测器与中子源之间的夹角和两个中子源探测器之间的距离，确定中子源与中子源探测器之间的距离。一般地，利用三角形的边长和夹角，即可确定中子源分别与中子源探测器之间的距离。

一些实施例中，中子源、第一中子源探测器与第二中子源探测器形成三角形排列；第一中子源探测器的夹角为α，第二中子源探测器的夹角为β；

第一中子源探测器与第二中子源探测器之间的距离为d，则中子源与第一中子源探测器之间的距离L₁表达为：

中子源与第二中子源探测器之间的距离L₂表达为：

则，根据L₁或L₂确定的位置，即为中子源的准确位置；

如图1所示，第一中子源探测器D₁和第二中子源探测器D₂布设在一条直线上，与中子源N同在一个平面内；第一中子源探测器D₁以探测到中子源N的信号的角度方向布设，第二中子源探测器D₂以探测到中子源N的信号的角度方向布设，第一中子源探测器D₁、第二中子源探测器D₂之间的距离为d，形成的三角形ND₁D₂中，第一中子源探测器D₁的夹角为α，第二中子源探测器的夹角D₂为β，利用上述公式(1)和(2)即可分别计算得到中子源与第一中子源探测器之间的距离L₁和中子源与第二中子源探测器之间的距离L₂。

作为可选实施例，若第一中子探测器与第二中子探测器之间的距离为10m，第一中子探测器的夹角为45°，第二中子探测器的夹角为75°，则，根据式(1)计算得到L₁为11.15m，根据式(2)计算得到L₂为8.16m。

下面对上述计算过程进行误差分析。一般地，两个中子源探测器之间距离对于定位误差存在影响，若将两探测器之间的距离设为变量d，设中子源探测器的夹角角度误差为±θ，则放射源的位置处于一个确定的范围之内，若只考虑测得的放射源在两中子源探测器器连线的垂直方向移动的误差范围，于是有：

此范围的下界为：

此范围的上界为：

故总误差范围为：

由上式可以看出，若中子源探测器的夹角角度不变，定位误差随两个中子源探测器间距的增大而增大；若两个中子源探测器之间间距不变，定位误差随中子源探测器的夹角角度增大而增大。又因为在放射源位置固定的情况下，缩小中子源探测器之间间距会导致中子源探测器的夹角角度变大，即角度和间距不可同时减小，故中子源定位误差需要实地调整。

作为可选实施例，若误差在5％以内可以接受，则在放射源距离不太远的情况下，如10m～20m之间，误差范围应控制在0.5m以内，于是在实际测量中通过调整两中子源探测器之间的间距和夹角，满足E₂-E₁≤0.5m即可。

若一般认为误差在5％以内可以接受，则当此定位方法应用在放射源距离不太远(10m～20m)的时候，误差范围应控制在0.5m以内，于是在实际中通过调整两探测器间距和夹角，满足E₂-E₁≤0.5m即可。

一些实施例公开的线排列式阵列中子探测定位方法，该定位方法包括：

在三维空间中布设多个中子源探测器，形成线排列式探测器阵列；中子源探测器的探测方向向内汇聚；

确定中子源探测器在三维坐标系中的位置坐标；一般地，根据探测需要可以设定三维坐标系的原点，进一步确定三维直角坐标系，将中子源探测器布设在三维直角坐标系中，确定中子源探测器的三维坐标；

选定三个中子源探测器，确定三个中子源探测器探测中子源的方向，以确定中子源探测方向矢量与三维坐标系中三个坐标轴之间的夹角；一般地，中子源探测器探测中子源的过程中，只有在一定的方向和距离范围内可以探测到中子源的中子辐射信号，所以通常以中子源探测器能够探测到中子源的中子辐射信号的位置和方向，确定中子源探测器与中子源之间的方向；以中子源探测器为起点，以中子源为终点，相连形成的矢量作为中子源探测方向矢量，则可以确定该中子源探测方向矢量与三个坐标轴之间的夹角；

根据三个中子源探测器的位置坐标和中子源探测器方向矢量与三个坐标轴之间的夹角，确定中子源的位置坐标。

一些实施例中，选择任意两个中子源探测器作为第一中子源探测器和第二中子源探测器；

中子源、第一中子源探测器与第二中子源探测器形成三角形排列；第一中子源探测器的夹角为α，第二中子源探测器的夹角为β；

第一中子源探测器与第二中子源探测器之间的距离为d，则中子源与第一中子源探测器之间的距离L₁表达为：

中子源与所述第二中子源探测器之间的距离L₂表达为：

重复上述过程，得到三个中子源探测器分别与中子源之间的距离；

分别以三个中子源探测器所在位置为圆心，分别以每一个中子源探测器与中子源之间的距离为半径，在中子源所在平面内得到三个圆，位于中子源所在方向的三个圆的共同交点，即为中子源的准确位置。

作为可选实施例，三个中子源探测器在中子源所在平面内处于一条直线上，则三个中子源探测器所对应的圆在该直线两侧形成两个交点，位于中子源所在方向的三个圆的交点即为中子源在其所在平面内的准确位置。如图2所示，第一中子源探测器D₁、第二中子源探测器D₂、第三中子源探测器D₃与中子源N位于同一平面内，且第一中子源探测器D₁、第二中子源探测器D₂、第三中子源探测器D₃位于一条直线上，如图2中虚直线所示，将三个中子源探测器以能够探测到中子源N信号的方向布设，然后将中子源与中子元探测器之间分别连线，即可确定第一中子源探测器D₁、第二中子源探测器D₂、第三中子源探测器D₃的夹角角度分别为α、β、γ，根据式(3)和式(4)可以确定，第一中子源探测器D₁、第二中子源探测器D₂、第三中子源探测器D₃与中子源之间的距离分别为R₁、R₂、R₃；分别以第一中子源探测器D₁、第二中子源探测器D₂、第三中子源探测器D₃所在位置为圆心，以R₁、R₂、R₃为半径得到三个相交圆，三个圆相较于两个共同交点，中子源N位于其中一个与中子源同侧的交点上。

通常地，若三个中子源探测器在中子源所在平面内处于一条曲线上，则三个中子源探测器所对应的圆在该平面内形成一个交点，该交点即为中子源在其所在平面内的准确位置。如图3所示，第一中子源探测器D₁、第二中子源探测器D₂、第三中子源探测器D₃与中子源N位于同一平面内，且第一中子源探测器D₁、第二中子源探测器D₂、第三中子源探测器D₃位于同一条曲线上，将三个中子源探测器以能够探测到中子源N信号的方向布设，然后将中子源与中子元探测器之间分别连线，可以得到两个三角形ND₁D₂和ND₂D₃；在三角形ND₁D₂中进一步可确定第一中子源探测器D₁、第二中子源探测器D₂的夹角角度分别为α、β，根据式(3)和式(4)可以确定，第一中子源探测器D₁、第二中子源探测器D₂与中子源之间的距离分别为R₁、R₂；

在三角形ND₂D₃中进一步可确定第二中子源探测器D₂、第三中子源探测器D₃的夹角角度分别为θ、γ，根据式(3)和式(4)可以确定，第二中子源探测器D₂、第三中子源探测器D₃与中子源之间的距离分别为R₂、R₃；

分别以第一中子源探测器D₁、第二中子源探测器D₂、第三中子源探测器D₃所在位置为圆心，以R₁、R₂、R₃为半径得到三个相交圆，三个圆相较于一个共同交点，中子源N位于该交点上。

一些实施例公开的平面内中子放射源精确定位方法，包括：

在中子源所在平面内设置多个中子源探测器，选择任意两个中子源探测器作为第一中子源探测器和第二中子源探测器；中子源、第一中子源探测器与第二中子源探测器形成三角形排列；得到中子源与第一中子源探测器之间的距离，中子源与第二中子源探测器之间的距离；重复上述过程，直至得到多个中子源探测器分别与中子源之间的距离；分别以多个中子源探测器所在位置为圆心，分别以每一个中子源探测器与中子源之间的距离为半径，在中子源所在平面内得到多个圆，位于中子源所在方向的多个圆的共同交点，即为中子源的准确位置。

一些实施例公开的基于线排列式阵列中子探测定位方法，中子源探测器为定向中子探测器，定向中子探测器定向探测中子的方法包括：

(1)用慢中子转换部件接收来自设定方向的慢中子，并产生He离子；

(2)用半导体探测部件接收产生的He离子，激发半导体内产生电子空穴对，形成与所述He离子对应的电信号；

(3)接收并处理产生的电信号，根据该电信号确定慢中子源。

以下结合实施例对技术细节做进一步示例性说明。

实施例1

图1为实施例1公开的线排列式阵列中子探测定位装置结构示意图；

实施例1中，线排列式阵列中子探测定位装置，包括一个竖向设置的探测器底座11，其整体成长方体形，在其同一个侧面上设置有多个中子源探测器10，多个中子源探测器10从下至上依次安装在探测器底座11上；中子源探测器10的探测方向向左；探测器底座11设置安装在装置支架12上，装置支架12安装在装置底座13上。

作为可选实施例，中子源探测器10相互平行。

作为可选实施例，中子源探测器10依照下述方式排列：

以地面为极坐标轴所在的直线建立极坐标系，以每个中子源探测器设置方向的方向向量的辐角为对应中子源探测器的角度，角度的大小采用弧度制衡量；

中间中子源探测器与地面平行，其角度记为0；

若单个中子源探测器的探测层中心点与屏蔽罩外围张角为α，则为保证探测盲区可以忽略，探测器之间的夹角应小于2α；

中子源探测器的数量不少于

个。

实施例2

图2为实施例2公开的线排列式阵列中子探测定位装置结构示意图；

实施例2公开的线排列式阵列中子探测定位装置，包括一个竖向设置的探测器底座11，其整体向左侧方向弯曲，在其左侧面上设置有多个中子源探测器10，多个中子源探测器10从下至上依次安装在探测器底座11上；中子源探测器10探测方向整体向左侧方向汇聚，能够在左侧方向提高探测精确度；探测器底座11设置安装在装置支架12上，装置支架12安装在装置底座13上。

实施例3

图3为实施例3公开的线排列式阵列中子探测定位装置结构示意图；

实施例3公开的线排列式阵列中子探测定位装置，包括一个竖向设置的探测器底座11，其整体向左侧方向弯曲，在其右侧面上设置有多个中子源探测器10，多个中子源探测器10从下至上依次安装在探测器底座11上；中子源探测器10探测方向整体向右侧方向发散，能够在右侧方向覆盖更广的范围；探测器底座11设置安装在装置支架12上，装置支架12安装在装置底座13上。

实施例4

图7为实施例4公开的定向中子探测器结构示意图。

实施例4中，定向中子探测器包括圆筒形腔体，圆筒形腔体具有一个开口端2，中子转换片圆筒形腔体的侧壁1和底端封口端形成圆柱形腔室；侧壁1和底端封口端面外侧设置有中子屏蔽层3；在圆柱形腔室中，接近底端面的一侧设置有中子转换部件4，该中子转换部件4为圆形的中子转换片，设置与侧壁1内表面密封固结，在中子转换部件4与底端面之间设置有半导体探测部件5，半导体探测部件5为圆形的半导体探测片，设置与侧壁1内表面密封固结，同时半导体探测部件5与中子转换部件4紧密贴合；与半导体探测部件5同时设置连接的有设置在圆柱形腔室中的信号处理电路6，信号处理电路6设置与信号线7连接，将信号处理电路6收集并放大的电信号传出；

如图7所示，开口端2位于定向中子探测器的左侧，从圆柱形腔室中引出的两条虚线标示了能够探测的中子源的范围，并且确定了中子源的方向，位于中子探测器左侧、两条虚线之间。

实施例5

图8为实施例5公开的定向中子探测器结构示意图。

实施例5中，定向中子探测器包括圆筒形腔体，圆筒形腔体具有一个开口端2，圆筒形腔体的侧壁1和底端封口端形成圆柱形腔室；侧壁1和底端封口端面外侧设置有中子屏蔽层3；在圆柱形腔室中，接近底端面的一侧设置有半导体探测部件5，半导体探测部件5为圆形的半导体探测片，设置与侧壁1内表面密封固结；半导体探测部件5与底端面之间设置有在中子转换部件4，该中子转换部件4为圆形的中子转换片，设置与侧壁1内表面密封固结，同时半导体探测部件5与中子转换部件4紧密贴合；与半导体探测部件5同时设置连接的是设置在圆柱形腔室中的信号处理电路6，信号处理电路6设置与信号线7连接，将信号处理电路6收集并放大的电信号传出；

如图8所示，开口端2位于定向中子探测器的左侧，从圆柱形腔室中引出的两条虚线标示了能够探测的中子源的范围，并且确定了中子源的方向，位于中子探测器左侧、两条虚线之间。

实施例6

图9为实施例6公开的定向中子探测器结构示意图。

实施例6中，定向中子探测器包括圆筒形腔体，圆筒形腔体具有一个开口端2，圆筒形腔体的侧壁1和底端封口端形成圆柱形腔室；侧壁1和底端封口端面外侧设置有中子屏蔽层3；在圆柱形腔室中，接近底端面的一侧设置有中子转换部件4，该中子转换部件4为圆形的中子转换片，设置与侧壁1内表面密封固结，在中子转换部件4与底端面之间设置有半导体探测部件5，半导体探测部件5为圆形的半导体探测片，设置与侧壁1内表面密封固结，同时半导体探测部件5与中子转换部件4紧密贴合；在半导体探测部件5的另一侧还连接有一个中子转换部件4；信号处理电路6设置在圆柱形腔室的底部并与半导体探测部件5连接，信号处理电路6同时设置与信号线7连接，将信号处理电路6收集并放大的电信号传出；

如图9所示，开口端2位于定向中子探测器的左侧，从圆柱形腔室中引出的两条虚线标示了能够探测的中子源的范围，并且确定了中子源的方向，位于中子探测器左侧、两条虚线之间。

本发明实施例公开的线排列式中子源探测定位装置，包括形成线排列式探测器阵列的多个中子源探测器，能够在三维空间的范围内从多角度对中子源进行定位；每一个中子源探测器能够在一定范围内自由移动，便于调整其对中子源的探测方向，线排列式中子源探测器能够在空间转动，整体调整对中子源的探测方向；定向中子探测器能够有选择性的接收从选定方向辐射的中子源，将中子源的慢中子转化为He离子，进而He离子激发半导体产生电子空穴对，形成电信号，通过对电信号的处理，可以确定中子源；多个定向中子探测器在三维空间中以线排列方式形成的中子源探测器阵列，提高了对中子源的定位准确率，探测效率高，功能多，在军事、海关、边防等探测未知中子源、特殊核素等中子探测技术领域有良好应用前景。

本发明实施例公开的技术方案和实施例中公开的技术细节，仅是示例性说明本发明的发明构思，并不构成对本发明实施例技术方案的限定，凡是对本发明实施例公开的技术细节所做的常规改变、替换或组合等，都与本发明具有相同的发明构思，都在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.线排列式阵列中子探测定位装置，其特征在于，包括：

探测器底座；

多个中子源探测器，按设定规则依次布设在所述探测器底座上形成线排列式探测器阵列，用于探测中子源；

装置支架，用于设置所述探测器底座。

2.根据权利要求1所述的线排列式阵列中子探测定位装置，其特征在于，多个所述中子源探测器在所述探测器底座上以直线方式排列，形成直线排列式探测器阵列。

3.根据权利要求1所述的线排列式阵列中子探测定位装置，其特征在于，多个所述中子源探测器在所述探测器底座上以曲线方式排列，形成曲线排列式探测器阵列。

4.根据权利要求1所述的线排列式阵列中子探测定位装置，其特征在于，所述中子源探测器与所述探测器底座可活动连接，配置为在设定范围内移动。

5.根据权利要求1所述的线排列式阵列中子探测定位装置，其特征在于，所述中子源探测器为定向中子探测器，所述定向中子探测器包括：

具有至少一个开口端的腔体，形成所述腔体的壁上设置有中子屏蔽层，所述中子屏蔽层用于防止慢中子通过所述腔体的壁进入所述腔体的内部；

慢中子转换部件，设置在所述腔体的内部，用于接收从所述开口端进入所述腔体中的慢中子，产生He离子；

半导体探测部件，设置在所述腔体的内部，与所述慢中子转换部件适配设置，用于接收所述慢中子转换部件产生的He离子，并激发半导体内产生电子空穴对，产生电信号；

信号处理电路，设置与所述半导体探测部件连接，用于接收并处理所述半导体探测部件产生的电信号。

6.根据权利要求5所述的线排列式阵列中子探测定位装置，其特征在于，所述中子屏蔽层设置在所述腔体的壁的外部。

7.根据权利要求5所述的线排列式阵列中子探测定位装置，其特征在于，所述半导体探测部件为PN结半导体部件或肖特基结半导体部件。

8.根据权利要求5所述的线排列式阵列中子探测定位装置，其特征在于，所述慢中子转换部件为慢中子转换层，包覆在所述半导体探测部件上，或设置在所述半导体探测部件内部。

9.线排列式阵列中子探测定位方法，其特征在于，包括：

在三维空间中布设多个中子源探测器，形成线排列式探测器阵列；

在线排列式探测器阵列覆盖方向范围内探测中子源，以确定中子源位置；

或，以线排列式探测器阵列在设定范围内扫描，以探测扫描覆盖范围内的中子源，确定中子源位置。

10.根据权利要求9所述的线排列式阵列中子探测定位方法，所述中子源探测器为定向中子探测器，所述定向中子探测器定向探测中子的方法包括：

(1)用慢中子转换部件接收来自设定方向的慢中子，并产生He离子；

(2)用半导体探测部件接收产生的He离子，激发半导体内产生电子空穴对，形成与所述He离子对应的电信号；

(3)接收并处理产生的电信号，根据该电信号确定慢中子源。

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