CN221351761U - 用于快中子测量的低效率长中子计数器结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及计数器结构技术领域，具体提供一种用于快中子测量的低效率长中子计数器结构，旨在解决现有的长中子计数器对几MeV范围内的中子的响应较高，不能满足超高源强如＞1010n/s的D‑D、D‑T中子源的测量需求的问题。为此目的，本实用新型的长中子计数器结构包括长中子计数器外壳、中子吸收体、中子反射体和热中子探测器；中子吸收体设置于长中子计数器外壳的内部，中子反射体设置于长中子计数器外壳的内部、并和中子吸收体的底面相抵，热中子探测器插设于中子反射体的内部、并和中子吸收体的底面相抵。对10keV～20MeV范围内的中子有较低且平坦响应，满足覆盖高源强的D‑D、D‑T中子源测量需求。
Description
技术领域
本实用新型涉及中子计数器结构技术领域，具体提供一种用于快中子测量的低效率长中子计数器结构。
背景技术
长中子计数器，指在宽能量范围内对不同能量的中子有等探测器效率的中子探测器，由于其对γ射线灵敏度低且在很宽的范围内中子能量响应较为平坦，在实验中子物理中理想的长中子计数器被广泛应用，如长中子计数器被广泛的用作快中子注量测量的次级标准探测器，长中子探测器的经典设计源于Hanson、Mckibben等人的设计类型。
目前大部分长中子计数器均使用大尺寸的BF3(三氟化硼)或3He(氦3)正比计数管外包裹慢化体构成，旨在提高探测器效率，目前缺乏用于高通量下高能中子源探测的长中子计数器设计，
现有的长中子计数器对几MeV范围内的中子的响应较高，不能满足超高源强如＞1010n/s的D-D、D-T中子源的测量需求。
相应地，本领域需要一种新的用于快中子测量的低效率长中子计数器结构来解决上述问题。
实用新型内容
本实用新型旨在解决上述技术问题，即，解决现有的长中子计数器对几MeV范围内的中子的响应较高，不能满足超高源强如＞1010n/s的D-D、D-T中子源的测量需求的问题。
本实用新型提供一种用于快中子测量的低效率长中子计数器结构，所述计数器结构包括长中子计数器外壳、中子慢化体、中子吸收体、中子反射体和热中子探测器；所述中子吸收体设置于所述长中子计数器外壳的内部，所述中子慢化体设置于所述长中子计数器外壳的内部、并和所述中子吸收体底面相抵，所述中子反射体设置于所述中子慢化体的内部、并和所述中子吸收体的底面相抵，所述热中子探测器插设于所述中子反射体的内部、并和所述中子吸收体的底面相抵。
在上述用于快中子测量的低效率长中子计数器结构的优选技术方案中，所述长中子计数器外壳包括外筒体、上封盖和下封盖；所述上封盖固定于所述外筒体的上端，所述下封盖固定于所述外筒体的下端。
在上述用于快中子测量的低效率长中子计数器结构的优选技术方案中，所述中子吸收体内部为圆柱体，所述中子吸收体的顶面和所述上封盖的内壁相抵，所述中子吸收体的侧壁和所述外筒体的内壁紧密贴合。
在上述用于快中子测量的低效率长中子计数器结构的优选技术方案中，所述中子反射体为圆筒形状，以便所述热中子探测器插设于其内部，所述中子反射体的下端和所述下封盖的内壁相抵。
在上述用于快中子测量的低效率长中子计数器结构的优选技术方案中，所述热中子探测器包括热中子探测器外壳和热中子探测器灵敏区，所述热中子探测器灵敏区位于所述热中子探测器外壳的内部。
在上述用于快中子测量的低效率长中子计数器结构的优选技术方案中，所述热中子探测器外壳的高度和所述中子反射体的高度一致，且所述中子探测器外壳的上端和所述中子吸收体的底面相抵，所述中子探测器外壳的下端和所述下封盖的内壁相抵。
在上述用于快中子测量的低效率长中子计数器结构的优选技术方案中，所述中子慢化体的高度和所述中子反射体的高度、所述热中子探测器外壳的高度一致。
在上述用于快中子测量的低效率长中子计数器结构的优选技术方案中，所述中子慢化体和所述中子反射体接壤面形状非规则圆柱体。
在采用上述技术方案的情况下，在本实用新型的用于快中子测量的低效率长中子计数器结构包括长中子计数器外壳、中子慢化体、中子吸收体、中子反射体和热中子探测器；其中，中子吸收体设置于长中子计数器外壳的内部，中子慢化体设置于长中子计数器外壳的内部、并和中子吸收体底面相抵，中子反射体设置于中子慢化体的内部、并和中子吸收体的底面相抵，热中子探测器插设于中子反射体的内部、并和中子吸收体的底面相抵。通过设置中子吸收体和中子反射体对能量为10keV～20MeV范围内的中子具有较低平坦的响应，能满足覆盖如高源强的D-D、D-T中子源的测量需求。
进一步地，本实用新型中的长中子计数器外壳包括外筒体、上封盖和下封盖，其中，上封盖固定于外筒体的上端，下封盖固定于外筒体的下端。通过设置长中子计数器外壳，用于安装中子吸收体、中子反射体和热中子探测器，以及中子慢化体，并对中子吸收体、中子反射体和热中子探测器，以及中子慢化体起到保护作用。
附图说明
下面结合附图来描述本实用新型的优选实施方式，附图中：
图1是本实用新型的用于快中子测量的低效率长中子计数器结构侧面透视图；
图2是本实用新型的用于快中子测量的低效率长中子计数器结构的中长中子计数器外壳的结构示意图；
图3是本实用新型的用于快中子测量的低效率长中子计数器结构的热中子探测器的结构示意图。
图中标记列表：
1、长中子计数器外壳；11、上封盖；12、下封盖；13、外筒体；2、中子吸收体；3、中子慢化体；4、中子反射体；5、热中子探测器；51、热中子探测器外壳；52、热中子探测器灵敏区。
具体实施方式
下面参照附图来描述本实用新型的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本实用新型的用于快中子测量的低效率长中子计数器结构的技术原理，并非旨在限制本实用新型的保护范围。
需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，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。
此外，还需要说明的是，在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
长中子计数器，指在宽能量范围内对不同能量的中子有等探测器效率的中子探测器，由于其对γ射线灵敏度低且在很宽的范围内中子能量响应较为平坦，在实验中子物理中理想的长中子计数器被广泛应用，如长中子计数器被广泛的用作快中子注量测量的次级标准探测器，长中子探测器的经典设计源于Hanson、Mckibben等人的设计类型。
目前大部分长中子计数器均使用大尺寸的BF3(三氟化硼)或3He(氦3)正比计数管外包裹慢化体构成，旨在提高探测器效率，目前缺乏用于高通量下高能中子源探测的长中子计数器设计，现有的长中子计数器对几MeV范围内的中子的响应较高，不能满足超高源强如＞1010n/s的D-D、D-T中子源的测量需求。
为了解决上述问题，本申请提供了一种用于快中子测量的低效率长中子计数器结构，该计数器结构包括长中子计数器外壳1、中子吸收体2、中子慢化体3、中子反射体4和热中子探测器5。其中，中子吸收体2设置于长中子计数器外壳1的内部，中子慢化体3设置于长中子计数器外壳1的内部、并和中子吸收体2底面相抵，中子反射体4设置于中子慢化体3的内部、并和中子吸收体2的底面相抵，热中子探测器5插设于中子反射体4的内部、并和中子吸收体2的底面相抵。
如此，通过设置中子吸收体2和中子反射体4对能量为10keV～20MeV范围内的中子具有较低平坦的响应，能满足覆盖如高源强的D-D、D-T中子源的测量需求。
首先参阅图1-3，本实用新型提供了一种用于快中子测量的低效率长中子计数器结构，该计数器结构一般包括长中子计数器外壳1、中子吸收体2、中子反射体4和热中子探测器5。其中，中子吸收体2设置于长中子计数器外壳1的内部，中子反射体4设置于长中子计数器外壳1的内部、并和中子吸收体2的底面相抵，热中子探测器5插设于中子反射体4的内部、并和中子吸收体2的底面相抵。
具体地，中子吸收体2的作用是吸收快中子，把中子的通量降低，对于能量更低的中子通量降低更多。中子反射体4的作用是减小中子经过中子吸收体2到达中子慢化体3后经散射和慢化之后到达热中子探测器灵敏区52的响应对于初始能量值越低的中子，有中子反射体4时相对于没有中子反射体4到达热中子探测器灵敏区52后的响应值减少越多。
如此，通过设置中子吸收体2和中子反射体4对能量为10keV～20MeV范围内的中子具有较低平坦的响应，能满足覆盖如高源强的D-D、D-T中子源的测量需求。
在上述用于快中子测量的低效率长中子计数器结构的实施方式中，长中子计数器外壳1一般包括外筒体13、上封盖11和下封盖12。其中，上封盖11固定于外筒体13的上端，下封盖12固定于外筒体13的下端。通过设置长中子计数器外壳1，用于安装中子吸收体2、中子反射体4和热中子探测器5，以及中子慢化体3，并对中子吸收体2、中子反射体4和热中子探测器5，以及中子慢化体3起到保护作用。
在本实施例中，外筒体13的上端和上封盖11可以是焊接固定也可以是通过螺纹密封连接，外筒体13的下端和下封盖12可以是焊接固定也可以是通过螺纹密封连接。其中，外筒体13、上封盖11和下封盖12可以为铝合金材质。
在上述用于快中子测量的低效率长中子计数器结构的实施方式中，中子吸收体2为圆柱体，中子吸收体2的顶面和上封盖11的内壁相抵，中子吸收体2的侧壁和外筒体13的内壁紧密贴合。通过设置中子吸收体2吸收快中子，把中子的通量降低，对于能量更低的中子通量降低更多。
可选地，中子吸收体2的材质可以是贫铀。
进一步地，中子吸收体2的形状和外筒体13的形状保持一致即可。
在上述用于快中子测量的低效率长中子计数器结构的实施方式中，中子反射体4内部为圆筒形状，以便热中子探测器5插设于其内部，中子反射体4的下端和下封盖12的内壁相抵。通过设置中子反射体4，经过中子慢化体3的热中子经中子反射体4后到热中子探测器5的热中子探测器灵敏区52，中子反射体4存在后，在中子慢化体3中的热中子到达热中子探测器灵敏区52的比例减少，对于初始能量低的中子减少的比例越大。
需要说明的是，本实用新型不对中子慢化体3和中子反射体4的形状作任何限制，中子慢化体3和中子反射体4的接壤面的轴切面形状可调，本领域技术人员可根据实际使用情况结合中子吸收体2的厚度调整。
在上述用于快中子测量的低效率长中子计数器结构的实施方式中，热中子探测器5一般包括热中子探测器外壳51和热中子探测器灵敏区52，热中子探测器灵敏区52与热中子核反应产生信号，从而实现长中子计数器对于中子的响应。
具体地，热中子探测器外壳51为圆柱体，其内部具有空腔，用于设置热中子探测器灵敏区52。
在本实施例中，热中子探测器灵敏区52为BF3(三氟化硼)气体，热中子探测器灵敏区52直径为6.35mm，热中子探测器灵敏区52长度为152.4mm。
在本实施例中，热中子探测器外壳51为铝合金材质，热中子探测器外壳51的尺寸为Φ7.4mm×190.5mm。
需要说明的是，本实用新型不对热中子探测器的具体尺寸、技术参数作任何限制，本领域技术人员可根据实际情况自行设定。
在本实施例中，热中子探测器外壳51的高度和中子反射体4的高度一致，且中子探测器外壳51的上端和中子吸收体2的底面相抵，中子探测器外壳51的下端和下封盖12的内壁相抵。这样便于中子吸收体2和热中子探测器外壳51抵接，使得二者形成整体，并且在外筒体13内不会产生间隙。
在上述用于快中子测量的低效率长中子计数器结构的实施方式中，计数器结构还包括中子慢化体3，该中子慢化体3设置于长中子计数器外壳1的内部、并套装于中子反射体4的外部。
具体地，中子慢化体3的高度和中子反射体4的高度、热中子探测器外壳51的高度一致。
在本实施例中可选地，中子慢化体3的厚度为1.5cm-2.5cm，优选地，中子慢化体的平均厚度为2cm。
在上述实例的结构下，本实用新型对于2.45MeV中子的响应值为3.97×10-5，对于14MeV中子的响应值为3.84×10-5。
具体使用时：
1、两束相同数量的不同能量(能量约MeV)的中子从中子吸收体2进入长中子计数器，在中子吸收体2里面被吸收，导致数量减少，能量低的中子相对于能量高的中子数量减少更多；
2、两束中子经过中子吸收体2后，部分进入中子慢化体3，在中子慢化体3中散射、慢化到热中子(能量低于0.625eV)，能量低的中子相对于能量高的中子能量降低到热中子的比例更大；
3、经过中子慢化体3的热中子经中子反射体4后到达热中子探测器外壳51，由于加入了中子反射体4，在中子慢化体3中的热中子到达热中子探测器外壳51的比例减少，对于初始能量低的中子减少的比例越大；
4、中子经过热中子探测器外壳51后在热中子探测器灵敏区52中产生信号，由于中子吸收体2降低了能量低中子的数量，在中子反射体4中降低了能量低的中子从中子慢化体3中进入热中子探测器灵敏区52产生的信号比例，由于能量低的中子在中子慢化体3中产生的可能信号即热中子的比例更大，因此最终在热中子探测器灵敏区52中初始数量相同、能量值不同的中子产生相同数量的信号，从而实现长中子计数器的结构设计。
至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本实用新型的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本实用新型的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本实用新型的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本实用新型的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种用于快中子测量的低效率长中子计数器结构，其特征在于：所述计数器结构包括长中子计数器外壳、中子慢化体、中子吸收体、中子反射体和热中子探测器；
所述中子吸收体设置于所述长中子计数器外壳的内部，所述中子慢化体设置于所述长中子计数器外壳的内部、并和所述中子吸收体底面相抵，所述中子反射体设置于所述中子慢化体的内部、并和所述中子吸收体的底面相抵，所述热中子探测器插设于所述中子反射体的内部、并和所述中子吸收体的底面相抵。
2.根据权利要求1所述的用于快中子测量的低效率长中子计数器结构，其特征在于，所述长中子计数器外壳包括外筒体、上封盖和下封盖；
所述上封盖固定于所述外筒体的上端，所述下封盖固定于所述外筒体的下端。
3.根据权利要求2所述的用于快中子测量的低效率长中子计数器结构，其特征在于，所述中子吸收体为圆柱体，所述中子吸收体的顶面和所述上封盖的内壁相抵，所述中子吸收体的侧壁和所述外筒体的内壁紧密贴合。
4.根据权利要求2所述的用于快中子测量的低效率长中子计数器结构，其特征在于，所述中子反射体内部为圆筒形状，以便所述热中子探测器插设于其内部，所述中子反射体的下端和所述下封盖的内壁相抵。
5.根据权利要求2所述的用于快中子测量的低效率长中子计数器结构，其特征在于，所述热中子探测器包括热中子探测器外壳和热中子探测器灵敏区，所述热中子探测器灵敏区位于所述热中子探测器外壳的内部。
6.根据权利要求5所述的用于快中子测量的低效率长中子计数器结构，其特征在于，所述热中子探测器外壳的高度和所述中子反射体的高度一致，且所述中子探测器外壳的上端和所述中子吸收体的底面相抵，所述中子探测器外壳的下端和所述下封盖的内壁相抵。
7.根据权利要求5所述的用于快中子测量的低效率长中子计数器结构，其特征在于，所述中子慢化体的高度和所述中子反射体的高度、所述热中子探测器外壳的高度一致。
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| CN221351761U true CN221351761U (zh) | 2024-07-16 |
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