慢中子探测装置制造方法及图纸

公开了一种慢中子探测装置，包括：第一慢中子转换体和第二慢中子转换体以及设置在二者之间的读出电极丝组和阴极丝组。通过将读出电路设置在两个慢中子转换体之间，使得在探测器外形尺寸不变的情况下，电子漂移距离降低了一半，提升了信号的平均过阈概率。

【技术实现步骤摘要】

本公开涉及慢中子探测，具体而言，涉及一种提高慢中子探测效率的慢中子探测装置。
技术介绍
随着慢中子探测、成像技术在国土安全、材料监测、慢中子散射源测量等多个方向应用逐渐增多，对于慢中子探测器的需求也逐渐增加。然而，广泛使用的3He气体已不能满足持续增长的使用需求，不同类型的新型慢中子探测器被研发出来用于替代3He，包括气体慢中子探测器、闪烁体慢中子探测器、半导体慢中子探测器等。对一个慢中子探测器而言，慢中子转换体是其中的一个重要结构。慢中子本身不带电荷，除了少数几种慢中子敏感核素如6Li、10B、Gd等，慢中子与其他物质的反应截面都比较小，直观效果就是慢中子难以被直接探测到。慢中子转换体内部富含较多的慢中子敏感核素，能够通过核反应将慢中子转换为带电粒子。探测器可以较为方便地测量到这些带电粒子的能量、位置信息，进而可以得到入射慢中子的相关物理信息。在气体慢中子探测器设计中，根据使用的基础探测器的不同，可有多种类型的慢中子转换体与慢中子探测器，例如基于圆柱形正比探测器阵列的气体慢中子探测器、基于平板型电离室堆叠的气体慢中子探测器。在基于圆柱形正比探测器阵列的气体慢中子探测器中，最基本的慢中子探测单元是一个圆柱形的正比探测器，每个单元都有独立的阳极丝和信号收集处理系统，典型代表如“稻草管”慢中子探测器阵列。然而，探测器的慢中子敏感面积与慢中子探测效率大致与圆柱形正比探测器个数的二次方成正比，整个系统内大量阳极丝的安装、维修会有很大的工作量，各个慢中子探测单元探测效率的差异也会影响系统整体的性能。在基于平板型电离室堆叠的气体慢中子探测器中，最基本的慢中子探测单元是一个平板型电离室，每个电离室有独立的二维信号读出系统，典型代表如Gd-GEM慢中子探测器。然而，单层平板电离室的慢中子探测效率比较低，需要采用多个堆叠、慢中子掠入射等方法提高整体的慢中子探测效率，但这会给整体的信号读出处理带来很大压力，不方便实现大面积慢中子探测。
技术实现思路
针对现有技术中的一个或多个问题，提出了一种慢中子探测装置。根据本专利技术的一个方面，提出了一种慢中子探测装置，包括：第一慢中子转换体和第二慢中子转换体，所述第一慢中子转换体和所述第二慢中子转换体配置为与入射的中子发生反应，并且产生电子；电子倍增和读出装置，设置在所述第一慢中子转换体和所述第二慢中子转换体之间，对所述电子进行倍增并读出。根据一些实施例，所述电子倍增和读出装置包括：第一阴极丝组，包括并行排列的多条电极丝，并且设置在所述第一慢中子转换体和所述第二慢中子转换体之间靠近所述第一慢中子转换体一端；第二阴极丝组，包括并行排列的多条电极丝，并且设置在所述第一慢中子转换体和所述第二慢中子转换体之间靠近所述第二慢中子转换体一端；读出电极丝组，包括并行排列的多条电极丝，工作为阳极，并且设置在所述第一阴极丝组和和所述第二阴极丝组之间，所述读出电极丝组的多条电极丝与所述第一阴极丝组的多条电极丝和所述第二电极丝组的多条电极丝的延伸方向基本上垂直。根据一些实施例，所述的慢中子探测装置还包括：第一阴极极板，相对于所述第一阴极丝组设置在所述第一慢中子转换体的另一端；第二阴极极板，相对于所述第二阴极丝组设置在所述第二慢中子转换体的另一端。根据一些实施例，所述的慢中子探测装置还包括：第一电场保护丝组，包括多条并行排列的电极丝，设置在所述第一阴极丝组和所述第一慢中子转换体之间；第二电场保护丝组，包括多条并行排列的电极丝，设置在所述第二阴极丝组和所述第二中子转换体之间。根据一些实施例，所述读出电极丝组与第一阴极丝组之间的间距为2-3毫米，所述读出电极的多条电极丝之间的间距为3-5毫米。根据一些实施例，所述第一慢中子转换体和所述第二慢中子转换体的每一个包括：基体，包括沿与所述读出电极的多条电极丝所在平面垂直的方向延伸的多个孔贯穿洞和所述多个贯穿孔洞之间的绝缘壁；硼层，至少覆盖所述多个贯穿孔洞的暴露表面。根据一些实施例，所述第一慢中子转换体和所述第二慢中子转换体的每一个的体积范围为1-20000立方厘米，所述贯穿孔洞的直径大小范围在1-10毫米。根据一些实施例，所述第一慢中子转换体和所述第二慢中子转换体的每一个是底面为10厘米×10厘米，高5厘米的长方体涂硼慢中子转换体，贯穿孔洞的直径为3.6毫米。根据一些实施例，硼层的涂布厚度为1-3微米，优选为1.6微米。根据一些实施例，所述的慢中子探测装置还包括：具有圆柱状结构的场笼，所述场笼围绕所述第一慢中子转换体和所述第二慢中子转换体。根据一些实施例，所述场笼包括多个同轴铜圈，所述多个同轴铜圈用于分别加上梯度电压。通过将读出电路设置在两个慢中子转换体之间，使得在探测器外形尺寸不变的情况下，电子漂移距离降低了一半，提升了信号的平均过阈概率。附图说明为了更好的理解本专利技术，将根据以下附图对本专利技术的实施例进行描述：图1示出根据本公开一示例实施方式的慢中子转换体的立体图；图2示出图1所示的慢中子转换体的剖视图；图3示出根据本公开的慢中子转换体的慢中子探测效率与硼层质量厚度的关系图；图4示出根据本公开一示例实施方式的慢中子探测装置的结构图；图5示出根据本公开一示例实施方式的读出电极和阴极丝组的结构示意图；图6示出根据本公开的慢中子探测装置的工作过程的示意图；图7示出根据本公开的慢中子探测装置对过阈概率的提高的示意图。附图没有对实施例的所有电路或结构进行显示。贯穿所有附图相同的附图标记表示相同或相似的部件或特征。具体实施方式下面将详细描述本专利技术的具体实施例，应当注意，这里描述的实施例只用于举例说明，并不用于限制本专利技术。在以下描述中，为了提供对本专利技术的透彻理解，阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本专利技术。在其他实例中，为了避免混淆本专利技术，未具体描述公知的电路、材料或方法。在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本专利技术至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“在一个实施例中”、“在实施例中”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和/或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。下文中提到的“慢中子”是指低于某一特定值的中子。该值的选择取决于具体应用场合。例如，在中子物理及核技术应用中，通常把能量低于1keV的中子称为慢中子。针对现有技术的慢中子探测装置的问题，本公开的实施例提出了一种提高信号过阈概率的慢中子探测装置。根据本公开的实施例，慢中子探测装置包括两个慢中子转换体以及设置在二者之间的读出电极丝组和阴极丝组。通过将诸如独处电极丝组之类的读出电路设置在两个慢中子转换体之间，使得在探测器外形尺寸不变的情况下，电子漂移距离降低了一半，提升了信号的平均过阈概率。图1示出根据本公开一示例实施方式的慢中子转换体的立体图。图2示出图1所示的慢中子转换体的剖视图。应理解，图1和图2示意性示出的结构仅本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种慢中子探测装置，包括：第一慢中子转换体和第二慢中子转换体，所述第一慢中子转换体和所述第二慢中子转换体配置为与入射的中子发生反应，并且产生电子；电子倍增和读出装置，设置在所述第一慢中子转换体和所述第二慢中子转换体之间，对所述电子进行倍增并读出。

【技术特征摘要】
1.一种慢中子探测装置，包括：第一慢中子转换体和第二慢中子转换体，所述第一慢中子转换体和所述第二慢中子转换体配置为与入射的中子发生反应，并且产生电子；电子倍增和读出装置，设置在所述第一慢中子转换体和所述第二慢中子转换体之间，对所述电子进行倍增并读出。2.如权利要求1所述的慢中子探测装置，所述电子倍增和读出装置包括：第一阴极丝组，包括并行排列的多条电极丝，并且设置在所述第一慢中子转换体和所述第二慢中子转换体之间靠近所述第一慢中子转换体一端；第二阴极丝组，包括并行排列的多条电极丝，并且设置在所述第一慢中子转换体和所述第二慢中子转换体之间靠近所述第二慢中子转换体一端；读出电极丝组，包括并行排列的多条电极丝，工作为阳极，并且设置在所述第一阴极丝组和和所述第二阴极丝组之间，所述读出电极丝组的多条电极丝与所述第一阴极丝组的多条电极丝和所述第二电极丝组的多条电极丝的延伸方向基本上垂直。3.如权利要求2所述的慢中子探测装置，还包括：第一阴极极板，相对于所述第一阴极丝组设置在所述第一慢中子转换体的另一端；第二阴极极板，相对于所述第二阴极丝组设置在所述第二慢中子转换体的另一端。4.如权利要求2所述的慢中子探测装置，还包括：第一电场保护丝组，包括多条并行排列的电极丝，设置在所述第一阴极丝组和所述第一慢中子转换体之间；第二电...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨祎罡，李元景，方竹君，李玉兰，
申请(专利权)人：清华大学，同方威视技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11