利用CeF3闪烁体降低γ射线干扰的中子探测方法及设备技术

本发明专利技术属于辐射测量技术领域，具体涉及利用CeF3闪烁体降低γ射线干扰的中子探测方法及设备，用

【技术实现步骤摘要】
利用CeF3闪烁体降低γ射线干扰的中子探测方法及设备
本专利技术属于辐射测量
，具体涉及利用CeF3闪烁体降低γ射线干扰的中子探测方法及设备。
技术介绍
众所周知，空间粒子辐射环境不仅包括质子、电子等带电粒子，同时也包括中子(n)、X射线等非带电粒子。中子作为一种重要的非带电粒子，一直受到人们的广泛关注，与中子相关的探测技术一直是人们研究的热点。由于存在中子的场合往往都伴随着大量的γ射线，因此去除γ射线对中子信号的干扰是中子探测领域的研究热点及难点。中子与γ射线的甄别是违禁品检测、环境辐射检测、军事以及深空探测等中子探测技术的基础，具有极其重要的理论及实际意义。选择中子探测器时，除了关心其中子探测效率、能量或时间分辨性能、寿命等多种性能指标与参数外。还需关心其是否具有良好的γ射线甄别能力或是较差的γ射线响应。6LiI闪烁体是中子探测技术中一种重要的探测器(是探测慢中子、特别是热中子的高效率探测器。例如10mm厚度，富集6Li的碘化锂闪烁体对热中子的探测效率已达到100％)，它材料密度大，阻止本领强，具有很高的探测灵敏度,但同时它对γ射线响应也很灵敏(见图2所示)。实验表明，6LiI闪烁体在低能γ射线照射下，具有较好的耐γ辐射性能。但是对于能量大于1MeV的高能γ射线，探测灵敏度较高，这对其中子探测极为不利。因此用6LiI闪烁体探测中子射线时，如何降低或消除其γ射线响应是其必须要解决的关键问题之一。目前，用6LiI闪烁体作为中子剂量当量率仪的探测器时，主要采用脉冲幅度甄别技术来剔除γ射线信号，即利用中子射线和γ射线在6LiI闪烁体中产生信号脉冲幅度的差异，在与6LiI闪烁体相连的比较电路中设置一个电压幅值甄别阈值，将幅度较低的γ脉冲卡掉，从而只记录中子信号。这种方法在γ射线能量比较低的情况下效果良好，但是却忽略了能量为6.0MeV的高能γ射线在6LiI闪烁体中沉积的能量可以和6Li(α,n)反应一样多。实际的n-γ比从1.0MeV时的1000:1下降到6.0MeV时的1:1。这时γ射线引起的响应将严重干扰中子剂量的测量结果，所以常用的脉冲幅度甄别技术在混合辐射场具有高能γ射线的情况下就会产生较大偏差。
技术实现思路
为了有效的使用6LiI闪烁体探测中子射线，通过γ射线信号甄别技术来降低其γ射线干扰是极为必要的。考虑到CeF3闪烁体具有对γ粒子辐射灵敏而对中子辐射相对不灵敏的优点，这种特性对提高n、γ混合的混合辐射场中测量中子射线时有效屏蔽γ辐射干扰是非常有意义的，所以将6LiI和CeF3这两种闪烁体结合起来探测中子射线。在探测混合辐射场时，从6LiI闪烁体的输出信号中，按相应的比例扣掉CeF3闪烁体的输出信号，便可以获得混合辐射场中的净中子信号。为达到以上目的，本专利技术采用的技术方案是利用CeF3闪烁体降低γ射线干扰的中子探测方法，通过采用6LiI闪烁体的6LiI闪烁体探测器对混合辐射场中的中子射线进行探测时，在与所述6LiI闪烁体相连的第一比较电路中设置第一电压幅值甄别阈值，将所述6LiI闪烁体测到的低能γ射线的信号过滤掉，为了解决高能γ射线对测量效果的影响，采用所述的利用CeF3闪烁体降低γ射线干扰的中子探测方法，包括如下步骤：(S1)，在所述6LiI闪烁体附近设置一个采用CeF3闪烁体的CeF3闪烁体探测器；(S2)，在所述CeF3闪烁体相连的比较电路中设置第二电压幅值甄别阈值，将所述CeF3闪烁体测到的所述低能γ射线的信号过滤掉；(S3)，记录第一信号、第二信号；所述第一信号包括所述6LiI闪烁体所测到的所述中子射线和所述高能γ射线的计数率；所述第二信号为所述CeF3闪烁体所测到的所述高能γ射线的计数率；(S4)，计算净中子计数率，对所述第二信号乘以修正系数，通过在所述第一信号中减去乘以所述修正系数后的所述第二信号得到所述净中子计数率。进一步，所述第一电压幅值甄别阈值为所述γ射线的能量为662keV时所述6LiI闪烁体所探测得到的电压幅值；所述第二电压幅值甄别阈值为所述γ射线的能量为662keV时所述CeF3闪烁体所探测得到的电压幅值；所述低能γ射线是指能量小于等于662keV的γ射线；所述高能γ射线是指能量大于662keV的γ射线。进一步，在所述步骤(S1)中还包括在所述6LiI闪烁体外部设置中子响应层；所述CeF3闪烁体设置在所述中子响应层中部；所述中子响应层为聚乙烯慢化体；所述聚乙烯慢化体的厚度为8-10cm。进一步，在所述步骤(S4)中获得所述修正系数包括如下步骤：(S4.1)将能量为662keV-3MeV的γ放射源设置在距离所述6LiI闪烁体、CeF3闪烁体直线距离60cm的照射位置上；(S4.2)利用所述γ放射源产生662keV-3MeV之间的不同的能量段的γ射线照射所述6LiI闪烁体、CeF3闪烁体，并记录所述6LiI闪烁体、CeF3闪烁体在不同的所述能量段的γ射线照射下所测得的计数率；(S4.3)计算在同一个所述能量段的γ射线照射下的所述6LiI闪烁体、CeF3闪烁体所测得的计数率的比值；(S4.4)将步骤(S4.3)中各个所述能量段的γ射线照射下所测得的所述比值求平均值，所述平均值就是所述修正系数。进一步，所述净中子计数率的计算公式为：H(n)＝H(n,γ)-H(γ)*K式中：H(n)——最终所得的所述净中子计数率；H(n,γ)——由所述6LiI闪烁体所测得的中子射线和由所述6LiI闪烁体所测得的能量高于662keV的所述高能γ射线的计数率；H(γ)——由所述CeF3闪烁体所测得的能量高于662keV的所述高能γ射线的计数率；K——修正系数，用于扣除由所述CeF3闪烁体所测得的能量高于662keV的所述高能γ射线的计数率。为达到以上目的，本专利技术还公开了用于以上所述的中子探测方法的利用CeF3闪烁体降低γ射线干扰的中子探测设备，包括6LiI闪烁体探测器，所述6LiI闪烁体探测器包括依次连接的所述6LiI闪烁体、设有偏置电压的PIN发光二极管、第一前置放大电路、第一比较电路、第一整形电路、单片机系统，其中在所述第一比较电路中设置第一电压幅值甄别阈值，将所述6LiI闪烁体测到的低能γ射线的信号过滤掉；其中，还包括与所述单片机系统相连的采用CeF3闪烁体的CeF3闪烁体探测器，在所述CeF3闪烁体相连的比较电路中设置第二电压幅值甄别阈值，将所述CeF3闪烁体测到的低能γ射线的信号过滤掉。进一步，所述CeF3闪烁体探测器包括依次相连的CeF3闪烁体、设有高压的光电倍增管、第二前置放大电路、第二比较电路、第二整形电路，所述第二整形电路连接所述单片机系统；在所述第二比较电路中设置所述第二电压幅值甄别阈值。进一步，所述第一电压幅值甄别阈值为所述γ射线的能量为662keV时所述6LiI闪烁体所探测得到的电压幅值；所述第二电压幅值甄别阈值为所述γ射线的能量为662keV时所述CeF3闪烁体所探测得到的电压幅值；所述低能γ射线是指能量小于等于662keV的γ射线；所述高能γ射线是指能量大于662keV的γ射线。更进一步，在所述6LiI闪烁体外部设置中子响应层，将所述CeF3闪烁体设置在靠近所述6LiI闪烁体的位置；所述中子响应层用于将被测的所述中子射线慢化为热中子，便于所述6LiI闪烁体对本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.利用CeF3闪烁体降低γ射线干扰的中子探测方法，通过采用6LiI闪烁体的6LiI闪烁体探测器对混合辐射场中的中子射线进行探测时，在与所述6LiI闪烁体相连的第一比较电路中设置第一电压幅值甄别阈值，将所述6LiI闪烁体测到的低能γ射线的信号过滤掉，其特征是，为了解决高能γ射线对测量效果的影响，采用所述的利用CeF3闪烁体降低γ射线干扰的中子探测方法，包括如下步骤：(S1)，在所述6LiI闪烁体附近设置一个采用CeF3闪烁体的CeF3闪烁体探测器；(S2)，在所述CeF3闪烁体相连的比较电路中设置第二电压幅值甄别阈值，将所述CeF3闪烁体测到的所述低能γ射线的信号过滤掉；(S3)，记录第一信号、第二信号；所述第一信号包括所述6LiI闪烁体所测到的所述中子射线和所述高能γ射线的计数率；所述第二信号为所述CeF3闪烁体所测到的所述高能γ射线的计数率；(S4)，计算净中子计数率，对所述第二信号乘以修正系数，通过在所述第一信号中减去乘以所述修正系数后的所述第二信号得到所述净中子计数率。

【技术特征摘要】
1.利用CeF3闪烁体降低γ射线干扰的中子探测方法，通过采用6LiI闪烁体的6LiI闪烁体探测器对混合辐射场中的中子射线进行探测时，在与所述6LiI闪烁体相连的第一比较电路中设置第一电压幅值甄别阈值，将所述6LiI闪烁体测到的低能γ射线的信号过滤掉，其特征是，为了解决高能γ射线对测量效果的影响，采用所述的利用CeF3闪烁体降低γ射线干扰的中子探测方法，包括如下步骤：(S1)，在所述6LiI闪烁体附近设置一个采用CeF3闪烁体的CeF3闪烁体探测器；(S2)，在所述CeF3闪烁体相连的比较电路中设置第二电压幅值甄别阈值，将所述CeF3闪烁体测到的所述低能γ射线的信号过滤掉；(S3)，记录第一信号、第二信号；所述第一信号包括所述6LiI闪烁体所测到的所述中子射线和所述高能γ射线的计数率；所述第二信号为所述CeF3闪烁体所测到的所述高能γ射线的计数率；(S4)，计算净中子计数率，对所述第二信号乘以修正系数，通过在所述第一信号中减去乘以所述修正系数后的所述第二信号得到所述净中子计数率。2.如权利要求1所述的中子探测方法，其特征是：所述第一电压幅值甄别阈值为所述γ射线的能量为662keV时所述6LiI闪烁体所探测得到的电压幅值；所述第二电压幅值甄别阈值为所述γ射线的能量为662keV时所述CeF3闪烁体所探测得到的电压幅值；所述低能γ射线是指能量小于等于662keV的γ射线；所述高能γ射线是指能量大于662keV的γ射线。3.如权利要求1所述的中子探测方法，其特征是：在所述步骤(S1)中还包括在所述6LiI闪烁体外部设置中子响应层；所述CeF3闪烁体设置在所述中子响应层中部；所述中子响应层为聚乙烯慢化体；所述聚乙烯慢化体的厚度为8-10cm。4.如权利要求1所述的中子探测方法，其特征是：在所述步骤(S4)中获得所述修正系数包括如下步骤：(S4.1)将能量为662keV-3MeV的γ放射源设置在距离所述6LiI闪烁体、CeF3闪烁体直线距离60cm的照射位置上；(S4.2)利用所述γ放射源产生662keV-3MeV之间的不同的能量段的γ射线照射所述6LiI闪烁体、CeF3闪烁体，并记录所述6LiI闪烁体、CeF3闪烁体在不同的所述能量段的γ射线照射下所测得的计数率；(S4.3)计算在同一个所述能量段的γ射线照射下的所述6LiI闪烁体、C...

【专利技术属性】
技术研发人员：李建伟，李德源，杨明明，杨彪，林海鹏，于伟跃，张凯，王勇，赵佳辉，李健，杨发涛，张文涛，张秀，杨甲桥，吕文强，赵迎喜，宋嘉涛，刘建忠，
申请(专利权)人：中国辐射防护研究院，
类型：发明
国别省市：山西,14