CN208026877U - 一种中子探测器性能测试系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种中子探测器性能测试系统，所述测试系统包括：探测器暗室、中子辐射源、前置放大器、滤波器、锁相放大器、示波器、工控机、稳压电源以及信号发生器；其中，探测器暗室内设置有中子辐射源，中子辐射源对准待测中子探测器，待测中子探测器、前置放大器、滤波器、锁相放大器、示波器以及工控机依次电连接；稳压电源与待测中子探测器102电连接；信号发生器与前置放大器电连接。本实用新型实施例，提供了一套完整的性能测试系统，能够对中子探测器进行多方面参数的检测，有效节省了时间。

Description

一种中子探测器性能测试系统

技术领域

本实用新型属于探测器测试领域，具体涉及一种中子探测器性能测试系统。

背景技术

随着核工业技术的发展，核辐射的探测技术越来越受到人们的重视，著名核物理学家钱三强先生有句名言“核探测器和和电子学仪器是和科学技术的耳目”，一语道破了核探测技术在核科学技术发展中的重要作用和地位。近年来，核探测技术得到了长足的发展，核科学技术的发展、核武器的研究、核试验测试、研制开发了各种类型的气体探测器、闪烁体探测器、核乳胶、半导体探测器以及和电子学仪器和装置。中子辐射由自由中子所组成，可由自发或感应产生的核裂变、核聚变或其他核反应产生。

针对于各种核辐射过程中伴随的中子辐射过程主要用中子探测器完成，中子探测器是利用中子与掺入探测器中的某些原子核作用(包括核反应、核裂变或核反冲)所产生的次级粒子进行测量。裂变电离室是通过热中子使涂在电极上的铀-235裂变所产生的裂片的电离效应来测量，而有机闪烁体蒽可以通过快中子产生的反冲质子的发光效应进行测量。此外，还可以利用中子使活化片(如锢)产生感生放射性，通过测量感生放射性活度也可测量中子的通量。

然而，中子探测器类型较多，没有统一的测试规范，使中子探测器的研制和性能评估带来很大的困难，目前也尚未有成熟的专用设备来进行中子探测器的性能测试。

因此，如何提供一种用于中子探测器的测试系统，成为研究的热点问题。

实用新型内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本实用新型提供了一种中子探测器性能测试系统。本实用新型要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

本实用新型实施例提供了一种中子探测器性能测试系统，所述测试系统包括：探测器暗室、中子辐射源、前置放大器、滤波器、锁相放大器、示波器、工控机、稳压电源以及信号发生器；其中，

所述探测器暗室内设置有所述中子辐射源，所述中子辐射源对准待测中子探测器，所述待测中子探测器、所述前置放大器、所述滤波器、所述锁相放大器、所述示波器以及所述工控机依次电连接；

所述稳压电源与所述待测中子探测器电连接；

所述信号发生器与所述前置放大器电连接。

在本实用新型的一个实施例中，还包括数字源表，所述数字源表串联至所述待测中子探测器和所述工控机之间。

在本实用新型的一个实施例中，所述探测器暗室内还设置有升降台、电动位移台、调制盘和探针；其中，

所述升降台设置与所述电动位移台上；

所述调制盘设置于所述电动位移台上方且与所述中子辐射源连接；

所述探针设置于所述升降台上表面且分别与所述前置放大器和所述数字源表电连接。

在本实用新型的一个实施例中，所述电动位移台的行程长度为50mm，控制精度为5μm，直线度为5μm。

在本实用新型的一个实施例中，所述探测器暗室的侧壁可拆卸。

在本实用新型的一个实施例中，所述中子辐射源采用铍作为靶核。

在本实用新型的一个实施例中，所述探测器暗室还设置有氮气出气口和入气口。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果：

1.本实用新型实施例通过将前置放大器、信号发生器、锁相放大器、数字源表、滤波器以及探针、探测器暗室这些部件组合，可以进行中子探测器的暗电流、幅生电流以及电压噪声测试，同时为中子探测器提供了一套完整的测试系统。

2.本实用新型实施例的中子探测器性能测试系统便于操作，效率高。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种中子探测器性能测试系统的模块图；

图2为本实用新型实施例提供的一种中子探测器性能测试系统的探测器暗室的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的一种中子探测器性能测试系统的探针与待测中子探测器的连接结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型做进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例一

请参见图1，图1为本实用新型实施例提供的一种中子探测器性能测试系统的模块图。一种中子探测器性能测试系统，包括：探测器暗室10、中子辐射源101、前置放大器20、滤波器30、锁相放大器40、示波器50、工控机60、稳压电源70以及信号发生器80；其中，

所述探测器暗室10内设置有所述中子辐射源101，所述中子辐射源101对准待测中子探测器102，所述待测中子探测器102、所述前置放大器20、所述滤波器30、所述锁相放大器40、所述示波器50以及所述工控机60依次电连接；

所述稳压电源70与所述待测中子探测器102电连接；

所述信号发生器80与所述前置放大器20电连接。

具体地，所述中子辐射源101为所述待测中子探测器102提供稳定的经标定的辐射源。所述稳压电源70为所述待测中子探测器20提供稳定的偏执电压。需要说明的是，由于所述待测中子探测器102输出的属于微弱信号，因此需要所述前置放大器20对信号进行放大后再传输和进行采集处理，方便后续测量系统联接。所述前置放大器20的作用就是将所述待测中子探测器102的输出电流信号进行变换和放大处理。其中，所述信号发生器80为所述待测中子探测器20提供标准信号。

具体地，所述滤波器30使输入信号拥有更高的动态储备、精确的相位、零直流漂移和良好的正交性。此外，在输入信号的频率低于20Hz的时，还会使用所述滤波器30来消除输入信号的谐波影响，保证本性能测试系统能够快速的检测出有效的频率信号。

具体地，所述锁相放大器40将所述待测中子探测器102输出的电信号进行调制，提高信号的信噪比。所述示波器50用于完成所述待测中子探测器20电信号波形的显示和分析。所述工控机60用来实施性能测试以及输出最后的测试结果。

本实用新型实施例的中子探测器性能测试系统可对中子探测器进行暗电流测试、辐生电流测试和电压噪声测试，操作简单，效率高。

实施例二

请参见图1，同时请参见图2，图2为本实用新型实施例提供的一种中子探测器性能测试系统的探测器暗室的结构示意图。本实施例在上述实施例的基础上，重点对中子探测器性能测试系统的组成结构进行详细描述。本实用新型实施例中，中子探测器性能测试系统还包括数字源表90，所述数字源表90串联至所述待测中子探测器102和所述工控机60之间，所述数字源表90用于测量所述待测中子探测器20的暗电流或微弱光强下的电流值，从而实现对性能测试的暗电流数据和波形的记录。

进一步地，所述探测器暗室10内还设置有升降台12、电动位移台13、调制盘14和探针15；其中，

所述升降台12设置于所述电动位移台13上；

所述调制盘14设置于所述电动位移台13上方且与所述中子辐射源101连接；

请参见图3，图3为本实用新型实施例提供的一种中子探测器性能测试系统的探针与待测中子探测器的连接结构示意图。所述探针15通过探针架16设置于所述升降台12上表面，所述探针架16设置外接引线，分别与所述前置放大器20、所述数字源表90以及所述稳压电源70电连接。

具体地，所述探针架16与升降台12可以是机械连接，也可以是磁性连接。

具体地，所述探针15与所述探针架16可以是机械连接，也可以接触连接。

具体地，在所述探测器暗室10内，所述中子辐射源101位于所述探测器暗室10的上部，对准所述待测中子探测器102，所述待测中子探测器102放置在所述升降台12上，所述升降台12固定在所述电动位移台13上，所述升降台12用来调节所述待测中子探测器102的纵向位置，所述电动位移台13用来调节所述待测中子探测器102的横向位置；所述调制盘14位于所述待测中子探测器102的上方，所述调制盘14用来调节所述中子辐射源101的角度，使所述中子辐射源101能够准确照射在所述待测中子探测器102上，便于检测。

所述探针15连接所述待测中子探测器102的电极并且与所述数字源表90和所述前置放大器20连接，所述前置放大器20收到所述探针15上的信号，通过所述滤波器30滤除噪声，传递给所述锁相放大器40，再通过所述示波器50，将波形显示出来。

进一步地，所述电动位移台13的行程长度为50mm，控制精度为5μm，直线度为5μm。所述电动位移台13可以在0～50mm的范围内移动，所述电动位移台13的螺杆采用新型轴承安装结构，重复定位精度好，寿命长，所述电动位移台13的导轨采用精密线性轴承导轨，所述电动位移台13两端装有零位和限位开关，方便准确定位和保护产品。

进一步地，所述探测器暗室10的侧壁可拆卸，方便系统调试，给使用者足够大的空间进行样品安装和调试，使用者的可操作性大大增强，所述探测器暗室10预留有与所述稳压电源70、所述前置放大器20以及数字源表90相连接的接口，所述稳压电源70、所述前置放大器20以及所述数字源表90分别通过接口与所述探针15电连接；同时所述探测器暗室10预留有氮气出气口和入气口，进气口位于所述探测器暗室10下方，出气口位于所述探测器暗室10上方，测试时冲入实验室提供的氮气，以降低电离氧气产生的臭氧含量，提高测试精度。所述探测器暗室10为所述待测中子探测器102的测试提供了一个良好的电磁和杂质屏蔽的环境。

进一步地，所述性能测试系统在使用时设置于隔振平台上，所述隔振平台为精密阻尼隔振光学平台，台面厚度为200mm，台面结构为三层夹心结构。隔振层利用固有频率低、阻振性能强的蜂窝结构材料，能限度控制振动的响应，保证测试稳定进行，同时减少因为外接震动、碰撞引起的误差。

进一步，所述中子辐射源10采用铍作为靶核，放射性同位素发射出α粒子与铍靶核作用而产生中子，给所述待测中子探测器20提供所需的中子。本实用新型通过这种测试系统，可以达到以下有益效果：

1.本实用新型的性能测试系统通过数字源表来检测待测中子探测器的暗电流，通过前置放大器和锁相放大器来检测待测中子探测器的辐生电流，通过锁相放大器、前置放大器、滤波器以及示波器来检测待测中子探测器的电压噪声，提高了效率。

2.本实用新型的性能测试系统组成简单，便于操作。

实施例三

本实施例在上述实施例的基础上，重点对所述中子探测器性能测试系统的应用进行了详细说明。

(S10)暗电流测试：

由于电流信号微弱，因此需要数字源表90进行测量，同时暗电流测试在具有良好屏蔽特性的探测器暗室10内进行，测试系统接地电阻≤0.1Ω，具体实施方式如下：

(S101)调节待测中子探测器102的供电电源，结合所述待测中子探测器102的技术参数，通过稳压电源70来提供适当的偏置电压。

(S102)测量所述待测中子探测器102的输出，即为暗电流值。

(S20)辐生电流测试。

辐生电流测试在具有良好屏蔽特性的探测器暗室10内进行，测试系统接地电阻≤0.1Ω，具体实施方式如下：

(S201)开启中子辐射源101。

(S202)调整所述中子辐射源101的输出功率、前置放大器20以及锁相放大器40的增益。

(S203)调节所述待测中子探测器102的供电电源，结合所述待测中子探测器102的技术参数，通过所述稳压电源70提供适当的偏置电压。

(S204)测量所述待测中子探测器102的电流即为输出辐生电流值。

(S30)电压噪声测试

噪声测试采用具有噪声测量功能的所述锁相放大器40来进行。由于所述待测中子探测器102的输出噪声很小，因此所述锁相放大器40需要配合所述前置放大器20和所述滤波器30来进行噪声测量。所述前置放大器20与所述滤波器30具有最佳源阻抗匹配，具有平坦的幅频特性；其增益和带宽可通过调整所述滤波器30来设置，选择所述滤波器30的中心频率为400-1000Hz，带宽为100-200Hz，所述前置放大器20和所述锁相放大器40的增益k满足测试要求。

所有测试均在具有良好屏蔽特性的所述探测器暗室10中进行，测试系统接地电阻≤0.1Ω，具体实施方式如下：

(S301)将所述前置放大器20的输入端可靠短路。

(S302)设置所述滤波器30的增益范围和带宽范围。

(S303)测出所述前置放大器20、所述滤波器30以及所述锁相放大器40的增益k。

(S304)通过测量所述锁相放大器40的输出得到噪声Vz，通过示波器50将所述锁相放大器40的输出结果显示出来。

(S305)计算在设定频率下的噪声电压谱密度。

本实用新型实施例，通过这种中子探测器性能测试系统，可以测试中子探测器的多方面参数，节省了时间成本，便于操作。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种中子探测器性能测试系统，其特征在于，所述测试系统包括：探测器暗室(10)、中子辐射源(101)、前置放大器(20)、滤波器(30)、锁相放大器(40)、示波器(50)、工控机(60)、稳压电源(70)以及信号发生器(80)；其中，

所述探测器暗室(10)内设置有所述中子辐射源(101)，所述中子辐射源(101)对准待测中子探测器(102)，所述待测中子探测器(102)、所述前置放大器(20)、所述滤波器(30)、所述锁相放大器(40)、所述示波器(50)以及所述工控机(60)依次电连接；

所述稳压电源(70)与所述待测中子探测器(102)电连接；

所述信号发生器(80)与所述前置放大器(20)电连接。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括数字源表(90)，所述数字源表(90)串联至所述待测中子探测器(102)和所述工控机(60)之间。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述探测器暗室(10)内还设置有升降台(12)、电动位移台(13)、调制盘(14)和探针(15)；其中，

所述升降台(12)设置于所述电动位移台(13)上；

所述调制盘(14)设置于所述电动位移台(13)上方且与所述中子辐射源(101)连接；

所述探针(15)设置于所述升降台(12)上表面且分别与所述前置放大器(20)和所述数字源表(90)电连接。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述电动位移台(13)的行程长度为50mm，控制精度为5μm，直线度为5μm。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述探测器暗室(10)的侧壁可拆卸。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述中子辐射源(101)采用铍作为靶核。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述探测器暗室(10)还设置有氮气出气口和入气口。