CN116736364B - 一种中子测量系统本底计数率抑制系统及抑制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种中子测量系统本底计数率抑制系统及抑制方法,涉及中子测量系统领域,其抑制系统,包括:多个闪烁体探测器、慢化体和镉层,所述闪烁体探测器覆盖在中子测量系统表面;所述慢化体包裹在所述闪烁体探测器表面;所述镉层设置在闪烁体探测器与中子测量系统之间;本发明,利用反符合测量以实现μ子引起的本底计数率的主动抑制,又利用屏蔽、吸收的方法实现了对环境中子本底计数率的被动抑制;从而使测量系统的本底计数率大幅降低,有利于提高中子测量系统的测量结果的准确度和系统检测能力。
Description
技术领域
本发明涉及中子测量系统领域,具体涉及一种中子测量系统本底计数率抑制系统及抑制方法。
背景技术
本节中的陈述仅提供与本公开相关的背景信息,并且可能不构成现有技术。
在核材料或核产品研制加工场所内,由于物料操作、封装、转运、人员防护等会产生一定量的放射性废物,其种类繁多、核素分布不均匀、形态复杂、活度值跨度大;随着核工业的发展,世界范围内放射性废物越来越多,其安全管理是长期的环境安全问题,使国际社会对放射性废物的管理日益重视,促进了放射性废物分类测量技术的发展;根据我国放射性废物管理的有关规定,被处置的放射性废物桶内所含的放射性核素和放射性强度必须进行分类检测;由于被测量对象的物理、化学形态复杂,很难从被测对象中取得具有代表性的样品进行分析,因而采用非破坏性的测量分析手段较为有效。
目前,国际上放射性废物分类测量系统主要基于γ测量和中子测量两种技术路线;其中,中、高密度放射性废物的检测手段主要基于中子测量;由于测量系统的检测限和准确度与本底计数率相关,本底计数率增高,废物的比活度检测限和准确度都会变差;因此,如何抑制测量系统的本底计数率是基于中子的废物测量系统研究的重点。
除了废物测量,基于中子的检测技术在其它领域也有广泛应用,例如核电燃料元件研究与质量评估等。同样,系统的本底计数率会干扰样品中子发射率的准确测量。为了获得准确的样品参数,测量系统的本底计数率必须足够低。
然而,由于高能宇宙射线会引起中子本底,尤其是高能μ子对系统中子本底计数率的影响较为明显;这是因为高能μ子打到系统及其附近物体的原子核上时可能使原子核破裂而产生中子;为此,国内外很多机构都针对μ子对测量系统本底计数率的影响开展了研究,并提出利用带电粒子探测器测量到的μ子信号与测量系统的中子信号进行反符合测量,该方法对测量系统本底计数率的抑制效果较为明显且在实验中得到证实。
但是该方法仅能排除部分穿过带电粒子探测器的μ子引起的中子本底计数;由于未穿过带电粒子探测器的μ子入射到测量系统附近环境物质引发的中子也可能进入测量系统并引起中子本底计数,而该方法无法有效抑制此类本底;如要使测量系统的中子计数率足够低,对此两类环境中子的本底抑制都十分重要。
发明内容
本发明的目的在于:针对现有技术通常只能排除部分穿过带电粒子探测器的μ子引起的中子本底计数,而无法对周围环境中的中子本底进行有效抑制,提供了一种中子测量系统本底计数率抑制系统及抑制方法,基于主动抑制和被动抑制结合,可同时抑制上述两类本底计数,解决了上述问题。
本发明的技术方案如下:
一种中子测量系统本底计数率抑制系统,包括:
多个闪烁体探测器,所述闪烁体探测器覆盖在中子测量系统表面;
镉层,所述镉层设置在闪烁体探测器与中子测量系统之间。
进一步地,所述中子测量系统,包括:样品腔和中子探测器;
所述多个闪烁体探测器覆盖在中子探测器表面;
所述镉层设置在闪烁体探测器与中子探测器之间;
利用所述闪烁体探测器测量的μ子信号进行反符合测量以实现μ子引起的本底计数率的主动抑制。
进一步地,所述多个闪烁体探测器的信号通过或门电路合并为一路信号。
进一步地,还包括:数据获取系统,所述数据获取系统的信号通道数在中子探测器的需求之外再加一路反符合通道,供多个闪烁体探测器合并为的一路信号接入。
进一步地,所述闪烁体探测器为:塑料闪烁体或液体闪烁体,厚度大于2cm。
进一步地,所述镉层的厚度在0.5mm以上。
进一步地,还包括:慢化体,所述慢化体包裹在闪烁体探测器外围;
利用所述慢化体和闪烁体探测器将环境中子慢化,再用镉层吸收慢化后的中子,以此实现环境中子引起的本底计数率的被动抑制。
进一步地,所述慢化体为聚乙烯。
一种中子测量系统本底计数率抑制方法,基于上述的一种中子测量系统本底计数率抑制系统,包括:
利用闪烁体探测器测量的μ子信号进行反符合测量以实现μ子引起的本底计数率的主动抑制;
利用闪烁体探测器和慢化体将环境中子慢化,再由镉层吸收慢化后的中子,以此实现环境中子引起的本底计数率的被动抑制。
进一步地,所述主动抑制,包括:
所述数据获取系统与闪烁体探测器之间的信号通道的触发阈值,保证环境中的γ本底信号不能触发数据获取系统进行数据获取,但μ子信号可以触发数据获取系统进行数据获取;
当数据获取系统获取到闪烁体探测器的信号,则数据获取系统停止一段时间的数据获取,或者在数据分析过程中丢弃掉其获取到闪烁体探测器信号后一段时间内的中子探测器的计数,以实现μ子引起的本底计数率的主动抑制;
所述被动抑制,包括:
环境中子经过闪烁体探测器和慢化体被慢化,再由镉层吸收慢化后的中子,使环境中子无法抵达中子测量系统,实现环境中子引起的本底计数率的被动抑制。
与现有的技术相比本发明的有益效果是:
一种中子测量系统本底计数率抑制系统及抑制方法,利用反符合测量以实现μ子引起的本底计数率的主动抑制,又利用屏蔽、吸收的方法实现了对环境中子本底计数率的被动抑制;从而使测量系统的本底计数率大幅降低,有利于提高测量结果的准确度和系统检测能力。
附图说明
图1为一种中子测量系统本底计数率抑制系统的原理图。
附图标记:1-样品腔,2-慢化体,3-闪烁体探测器,4-镉层,5-中子探测器。
具体实施方式
需要说明的是,术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,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、物品或者设备不仅包括那些要素,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、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
下面结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例一
请参阅图1,一种中子测量系统本底计数率抑制系统,具体包括:
多个闪烁体探测器3,所述闪烁体探测器3覆盖在中子测量系统表面;优选的呢,所述中子测量系统的底部可以不包裹闪烁体探测器3;
镉层4,所述镉层4设置在闪烁体探测器3与中子测量系统之间。
在本实施例中,具体的,所述中子测量系统,包括:样品腔1和中子探测器5;
所述多个闪烁体探测器3覆盖在中子探测器5表面;优选地,如图1所示,所述闪烁体探测器3覆盖在中子探测器5的侧面和顶面;
所述镉层4设置在闪烁体探测器3与中子探测器5之间;即在闪烁体探测器3与中子探测器5之间用镉层4隔开;
利用所述闪烁体探测器3测量的μ子信号进行反符合测量以实现μ子引起的本底计数率的主动抑制。
在本实施例中,具体的,所述多个闪烁体探测器3的信号通过或门电路合并为一路信号。
在本实施例中,具体的,还包括:数据获取系统,所述数据获取系统的信号通道数在中子探测器5的需求之外再加一路反符合通道,供多个闪烁体探测器3合并为的一路信号接入。
在本实施例中,具体的,所述闪烁体探测器3为:塑料闪烁体或液体闪烁体,厚度大于2cm。
在本实施例中,具体的,所述镉层4的厚度在0.5mm以上。
在本实施例中,具体的,当闪烁体探测器3的厚度足够厚时(优选地,在20CM以上时),慢化体2可以省略,反之则还包括:慢化体2,所述慢化体2包裹在闪烁体探测器3外围;
利用所述慢化体2和闪烁体探测器3将环境中子慢化,再用镉层4吸收慢化后的中子,以此实现环境中子引起的本底计数率的被动抑制。
在本实施例中,具体的,所述慢化体2为聚乙烯;需要说明的是,因为聚乙烯和闪烁体探测器3的主要元素均是C和H,环境中子经过聚乙烯和闪烁体探测器3时会被慢化,而镉层4对慢化后的中子的吸收截面极大,致使环境中子很难抵达中子测量系统而引起本底计数,实现了环境中子引起的本底计数率的被动抑制。
本实施例还提出了一种中子测量系统本底计数率抑制方法,基于上述的一种中子测量系统本底计数率抑制系统,包括:
利用闪烁体探测器3测量的μ子信号进行反符合测量以实现μ子引起的本底计数率的主动抑制;
利用闪烁体探测器3和慢化体2将环境中子慢化,再由镉层4吸收慢化后的中子,以此实现环境中子引起的本底计数率的被动抑制。
在本实施例中,具体的,所述主动抑制,包括:
所述数据获取系统与闪烁体探测器3之间的信号通道的触发阈值,保证环境中的γ本底信号不能触发数据获取系统进行数据获取,但μ子信号可以触发数据获取系统进行数据获取;即闪烁体信号通道的触发阈值设置足够高,使绝大部分的环境γ本底信号不能触发数据获取系统,但μ子信号可以;
当数据获取系统获取到闪烁体探测器3的信号,则数据获取系统停止一段时间的数据获取,或者在数据分析过程中丢弃掉其获取到闪烁体探测器3信号后一段时间内的中子探测器5的计数,以实现μ子引起的本底计数率的主动抑制;
所述被动抑制,包括:
环境中子经过闪烁体探测器3和慢化体2被慢化,再由镉层4吸收慢化后的中子,使环境中子无法抵达中子测量系统,实现环境中子引起的本底计数率的主动抑制。
以上所述实施例仅表达了本申请的具体实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本申请保护范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本申请技术方案构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本申请的保护范围。
提供本背景技术部分是为了大体上呈现本发明的上下文,当前所署名的发明人的工作、在本背景技术部分中所描述的程度上的工作以及本部分描述在申请时尚不构成现有技术的方面,既非明示地也非暗示地被承认是本发明的现有技术。
Claims (7)
1.一种中子测量系统本底计数率抑制系统,其特征在于,包括:
多个闪烁体探测器(3),所述闪烁体探测器(3)覆盖在中子测量系统表面;
镉层(4),所述镉层(4)设置在闪烁体探测器(3)与中子测量系统之间;
所述中子测量系统,包括:样品腔(1)和中子探测器(5);
所述多个闪烁体探测器(3)覆盖在中子探测器(5)表面;
所述镉层(4)设置在闪烁体探测器(3)与中子探测器(5)之间;
利用所述闪烁体探测器(3)测量的μ子信号进行反符合测量以实现μ子引起的本底计数率的主动抑制;
还包括:慢化体(2),所述慢化体(2)包裹在闪烁体探测器(3)外围;
利用所述慢化体(2)和闪烁体探测器(3)将环境中子慢化,再用镉层(4)吸收慢化后的中子,以此实现环境中子引起的本底计数率的被动抑制。
2.根据权利要求1所述的一种中子测量系统本底计数率抑制系统,其特征在于,所述多个闪烁体探测器(3)的信号通过或门电路合并为一路信号。
3.根据权利要求2所述的一种中子测量系统本底计数率抑制系统,其特征在于,还包括:数据获取系统,所述数据获取系统的信号通道数在中子探测器(5)的需求之外再加一路反符合通道,供多个闪烁体探测器(3)合并为的一路信号接入。
4.根据权利要求1所述的一种中子测量系统本底计数率抑制系统,其特征在于,所述闪烁体探测器(3)为:塑料闪烁体或液体闪烁体,厚度大于2cm。
5.根据权利要求1所述的一种中子测量系统本底计数率抑制系统,其特征在于,所述镉层(4)的厚度在0.5mm以上。
6.根据权利要求1所述的一种中子测量系统本底计数率抑制系统,其特征在于,所述慢化体(2)为聚乙烯。
7.一种中子测量系统本底计数率抑制方法,其特征在于,基于权利要求1-6任一项所述的一种中子测量系统本底计数率抑制系统,包括:
利用闪烁体探测器(3)测量的μ子信号进行反符合测量以实现μ子引起的本底计数率的主动抑制;
利用闪烁体探测器(3)和慢化体(2)将环境中子慢化,再由镉层(4)吸收慢化后的中子,以此实现环境中子引起的本底计数率的被动抑制;
所述主动抑制,包括:
数据获取系统与闪烁体探测器(3)之间的信号通道的触发阈值,保证环境中的γ本底信号不能触发数据获取系统进行数据获取,但μ子信号可以触发数据获取系统进行数据获取;
当数据获取系统获取到闪烁体探测器(3)的信号,则数据获取系统停止一段时间的数据获取,或者在数据分析过程中丢弃掉其获取到闪烁体探测器(3)信号后一段时间内的中子探测器(5)的计数,以实现μ子引起的本底计数率的主动抑制;
所述被动抑制,包括:
环境中子经过闪烁体探测器(3)和慢化体(2)被慢化,再由镉层(4)吸收慢化后的中子,使环境中子无法抵达中子测量系统,实现环境中子引起的本底计数率的被动抑制。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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