一種探測器以及使用該探測器同時探測伽馬射線和中子射線的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于放射性物質監(jiān)測、可以同時探測中子和伽馬射線的探測器。
【背景技術】
[0002]3He正比計數管是最常用的中子探測器之一，在中子能譜測量、特殊核材料監(jiān)測、放射性物質監(jiān)測等領域，因其探測效率高等特點，使它成為這些領域的首選中子探測器。
[0003]但是3He氣體是一種稀缺資源，其獲得受到限制，從而導致3He正比計數管的使用受至IJ限制。為此，本發(fā)明提出了一種新的中子探測裝置及測量方法，根據本發(fā)明的探測裝置不需要3He正比計數管。

【發(fā)明內容】

[0004]根據本發(fā)明的一個方面，其提供一種探測器，其包括:探測器晶體、多層慢化體以及多層轉換體;所述慢化體設置成使進入慢化體的中子慢化;所述轉換體設置成使被慢化的中子與轉換體發(fā)生中子俘獲反應;所述探測器晶體設置成對進入的射線進行探測;其中，所述慢化體與所述轉換體交疊設置，并且，所述慢化體和所述轉換體設置在所述探測器晶體外部;所述慢化體和所述轉換體不完全包圍所述探測器晶體。
[0005]優(yōu)選地，所述慢化體由聚乙烯構成。
[0006]優(yōu)選地，所述轉換體由鐵或銅構成。
[0007]優(yōu)選地，所述探測器晶體由碘化鈉構成。
[0008]優(yōu)選地，所述慢化體每層的厚度為l-2cm。
[0009 ]優(yōu)選地，所述轉換體每層的厚度為1-4mm。
[0010]優(yōu)選地，所述探測器晶體為長方體，以及所述探測器晶體的面積與所述慢化體和轉換體的面積相同。
[0011]另外一個方面，本發(fā)明還提供了一種同時探測中子和伽馬射線的方法，利用本發(fā)明的探測器，伽馬射線被所述探測器探測，對探測器輸出信號進行處理，分析所述伽馬射線的能量的大小來進行中子計數或伽馬射線計數。
[0012]優(yōu)選地，如果所述能量處于3MeV_8MeV，則被記錄為中子計數，如果所述能量小于3MeV，則被記錄為伽馬射線計數。
[0013]優(yōu)選地，對伽馬射線區(qū)進行能譜分析，如果伽馬射線區(qū)的能譜內有特征峰，則被記錄為伽馬射線計數。
[0014]本發(fā)明的上述不特定的實施方式至少具有下述一個或者多個方面的優(yōu)點和效果:
[0015]與現有技術相比，本發(fā)明的探測器的構成材料易于獲得，成本減少；以及本發(fā)明的探測器適用范圍廣，探測靈敏較高。
【附圖說明】
[0016]圖1是根據本發(fā)明的一種【具體實施方式】的探測器的正面的剖視圖；
[0017]圖2是圖1所示探測器的側視截面圖。
【具體實施方式】
[0018]下面通過實施例，并結合附圖1-2，對本發(fā)明的技術方案作進一步具體的說明。在說明書中，相同或相似的附圖標號指示相同或相似的部件。下述參照附圖對本發(fā)明實施方式的說明旨在對本發(fā)明的總體發(fā)明構思進行解釋，而不應當理解為對本發(fā)明的一種限制。
[0019]根據本發(fā)明的優(yōu)選的實施方式的探測器，如圖1和2所示，其包括:探測器晶體1、多層慢化體2以及多層轉換體3;慢化體2設置成使進入慢化體2的中子慢化;轉換體3設置成使被慢化的中子與轉換體發(fā)生中子俘獲反應;探測器晶體I設置成對進入的射線進行探測;其中，慢化體2與轉換體3交疊設置，并且，慢化體2和轉換體3設置在探測器晶體I外部。如圖1所示，慢化體2和轉換體3包圍探測器晶體I。實際上，所述慢化體和所述轉換體不完全包圍所述探測器晶體，由于在具體應用時，放射源只可能出現在探測器的探測面一側，因此，為了能夠更高效的探測伽馬射線，所述慢化體和所述轉換體不能遮擋探測面，而除探測面以外的五個面(尤其是與探測面相對的背面)都可以用慢化體和轉換體包圍起來，這樣既不影響伽馬射線的探測，又可以提高對中子的探測效率。
[0020]上述慢化體和轉換體的設置方式屬于本發(fā)明的發(fā)明人獨創(chuàng)性提出的技術方案，在現有技術中，都是采用慢化體和轉換體完全包圍所述探測器晶體的情形，例如，在日本專利公開號JP2007047066A中所披露的技術方案，參見其附圖1，中子減速體12和轉換體11完全包括探測器10，其與本發(fā)明的技術方案完全不同。
[0021]根據本發(fā)明的優(yōu)選的實施方式，探測器晶體由碘化鈉構成，探測器晶體也可以由碘化銫、溴化鑭構成，碘化鈉探測器是能量分辨率較高的探測器。此外，由于聚乙烯是用于慢化中子的理想材料，優(yōu)選地，慢化體2由聚乙烯構成。鐵或銅是熱中子俘獲反應截面(鐵Ογ=2.56革El，銅σγ = 3.7 8|Ε)較大的元素，可以與熱中子發(fā)生反應放出高能伽馬射線，優(yōu)選地，轉換體3由鐵或銅構成。
[0022]如圖1所示，優(yōu)選地，探測器晶體I為長方體，以及探測器晶體I的面積與慢化體2和轉換體3的面積相同，慢化體2每層的厚度為l-2cm。轉換體3每層的厚度為l-4mm。通過外殼可以將探測器晶體1、慢化體2以及轉換體3固定在一起，慢化體與轉換體交替設置可以提供俘獲反應的機率。
[0023]本發(fā)明的工作原理為，進入慢化體2的中子，首先被慢化，變成能量較低的中子;隨后，有部分低能中子會進入轉換體3，與轉換體3以一定機率發(fā)生俘獲反應，放出伽馬射線(能量小于SMeV);這些伽馬射線被探測器探測到，信號經過后續(xù)電路的處理和甄別，如果能量在3?SMeV之間，則被記錄為中子計數。反之，對于進入探測器的伽馬射線，其信號經過后續(xù)電路的處理和甄別，如果能量小于3MeV(伽馬放射源發(fā)出的伽馬射線能量通常都小于3MeV)，則被記錄為伽馬射線計數。
[0024]根據本發(fā)明的另外一個方面，本發(fā)明還提供一種同時探測中子和伽馬射線的方法，利用本發(fā)明的探測器，伽馬射線被所述探測器探測，對探測器輸出信號進行處理，分析所述伽馬射線的能量的大小來進行中子計數或伽馬射線計數。
[0025]優(yōu)選地，如果所述能量處于3MeV-8MeV，則被記錄為中子計數，如果所述能量小于3MeV，則被記錄為伽馬射線計數。
[0026]對于普通的伽馬射線來說，能量通常低于3MeV。將探測器的輸出信號分為兩個區(qū)間，一個小于3MeV，稱為伽馬區(qū)，該區(qū)的伽馬射線本底計數率很高；一個在3?8MeV之間，稱為中子區(qū)，該區(qū)的伽馬射線本底計數率很低。對于能量小于3MeV的俘獲反應伽馬射線來說，雖然會被計入伽馬區(qū)，但其相對數量要比該區(qū)內的伽馬本底少得多，因此基本不會引起伽馬區(qū)的誤報警;而對于能量大于3MeV的俘獲反應伽馬射線來說，其相對數量則與該區(qū)內的伽馬本底相當，可以引起中子區(qū)的報警;對于能量小于3MeV的非俘獲反應伽馬射線來說，會被計入伽馬區(qū)；而對于能量大于3MeV的非俘獲反應伽馬射線來說，雖然會被計入中子區(qū)，但其數量極少，因此基本不會引起中子區(qū)的誤報警。
[0027]如果中子源的活度很大，那么俘獲反應所發(fā)出的能量小于3MeV的伽馬射線數量也會很多，這樣就有可能引起伽馬區(qū)的誤報警。解決這一問題的辦法是對伽馬區(qū)的能譜進行分析。由于鐵或銅的中子俘獲反應發(fā)出的伽馬射線的能量較為分散，因此在伽馬區(qū)內的能譜上很難形成特征峰，即使形成了特征峰，也可以根據其峰位判斷是否來自中子俘獲反應。在伽馬區(qū)發(fā)生報警的時候，如果伽馬區(qū)的能譜內找不到特征峰，則說明該報警是大活度中子源引起的；如果伽馬區(qū)的能譜內有特征峰存在，且該特征峰屬于伽馬放射源，則說明該報警確實是伽馬放射源引起的。
[0028]雖然本總體發(fā)明構思的一些實施例已被顯示和說明，本領域普通技術人員將理解，在不背離本總體發(fā)明構思的原則和精神的情況下，可對這些實施例做出改變，本發(fā)明的范圍以權利要求和它們的等同物限定。
【主權項】
1.一種探測器，其包括: 探測器晶體、多層慢化體以及多層轉換體； 所述慢化體設置成使進入慢化體的中子慢化； 所述轉換體設置成使被慢化的中子與轉換體發(fā)生中子俘獲反應； 所述探測器晶體設置成對進入的射線進行探測； 其中，所述慢化體與所述轉換體交疊設置，并且，所述慢化體和所述轉換體設置在所述探測器晶體外部； 所述慢化體和所述轉換體不完全包圍所述探測器晶體。2.根據權利要求1所述的探測器，其中， 所述慢化體由聚乙烯構成。3.根據權利要求1所述的探測器，其中， 所述轉換體由鐵或銅構成。4.根據權利要求1所述的探測器，其中， 所述探測器晶體由碘化鈉構成。5.根據權利要求1所述的探測器，其中， 所述慢化體每層的厚度為l-2cm。6.根據權利要求1所述的探測器，其中， 所述轉換體每層的厚度為l-4mm。7.根據權利要求1所述的探測器，其中， 所述探測器晶體為長方體，以及所述探測器晶體的面積與所述慢化體和轉換體的面積相同。8.—種同時探測中子和伽馬射線的方法，利用權利要求1-7所述的探測器，伽馬射線被所述探測器探測，對探測器輸出信號進行處理，分析所述伽馬射線的能量的大小來進行中子計數或伽馬射線計數。9.根據權利要求8所述的同時探測中子和伽馬射線的方法，其中，如果所述能量處于3MeV-8MeV，則被記錄為中子計數，如果所述能量小于3MeV，則被記錄為伽馬射線計數。10.根據權利要求9所述的同時探測中子和伽馬射線的方法，其中，對伽馬射線區(qū)進行能譜分析，如果伽馬射線區(qū)的能譜內有特征峰，則被記錄為伽馬射線計數。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種探測器，其包括：探測器晶體、多層慢化體以及多層轉換體；所述慢化體設置成使進入慢化體的中子慢化；所述轉換體設置成使被慢化的中子與轉換體發(fā)生中子俘獲反應；所述探測器晶體設置成對進入的射線進行探測；其中，所述慢化體與所述轉換體交疊設置，并且，所述慢化體和所述轉換體設置在所述探測器晶體外部。
【IPC分類】G01T3/06
【公開號】CN105629292
【申請?zhí)枴緾N201610069037
【發(fā)明人】趙崑, 阮明
【申請人】同方威視技術股份有限公司
【公開日】2016年6月1日
【申請日】2011年12月22日
【公告號】CN103176203A, EP2778716A1, EP2778716A4, US8993977, US20140361187, WO2013091554A1