一种快、慢中子复合探测器制造技术

本发明专利技术涉及一种快、慢中子复合探测器，主体结构为圆柱形的塑料闪烁体，所述的塑料闪烁体中打有盲孔，盲孔为均匀、分层布置；盲孔中放置锂玻璃闪烁柱，锂玻璃闪烁柱与塑料闪烁体的接触面使用光学耦合剂耦合；所述的塑料闪烁体的光窗面采用抛光处理，其它外表面均为打磨处理；塑料闪烁体除光窗面外均涂有反射层，反射层的外部被外壳所覆盖；所述的塑料闪烁体光窗面与光窗采用光学胶进行封接，光窗作为光导出面，闪烁光由光窗导出。塑料闪烁体用来测量入射快中子，锂玻璃采用多层结构，每层数量由里到外逐层增加，优先地为三层。外层及内层用来探测入射慢中子，内层和中心锂玻璃可测量经塑料慢化后的慢中子，同时提高入射快中子和慢中子灵敏度。

【技术实现步骤摘要】
一种快、慢中子复合探测器
本专利技术涉及核辐射测量技术中的中子探测领域，具体涉及一种快、慢中子复合探测器。
技术介绍
中子测量是核辐射监测技术中一项重要内容，根据应用不同，已发展出多种测量仪器，如中子注量率仪、中子能谱仪、中子剂量当量仪等。常用的中子探测器主要有3He正比计数器、BF3正比计数器、6Li玻璃闪烁体、塑料闪烁体、液体闪烁体等。现阶段常用的探测器，都只对特定能量段的中子灵敏，而对其它能量段灵敏度极低，如列举的前三项为慢中子探测器，后两项为快中子探测器。对于中子探测，要求一种能够对慢中子和快中子均有较高灵敏度、响应快的探测器，是一项必要的课题。目前国内外曾研究过塑料闪烁体中载6Li核素的方法，在快中子探测器中引入慢中子探测核素。通过理论计算和实验，达到了提高塑料闪烁体在0.5MeV以下中子灵敏度的效果。但随着掺6Li浓度的提高，塑料闪烁体透明度明显下降，中子灵敏度明显降低，该工艺有待提升。另外载6Li塑料闪烁体制作工艺复杂，需在塑料聚合时引入6Li核素，6Li易分布不均，造成探测器各项不同性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：针对现阶段中子探测器仅针对不同能量段中子灵敏度高，无法满足同时测量快、慢中子的要求，提出一种高灵敏、工艺简单、环境影响小的快、慢中子探测器。本专利技术的技术方案如下：一种快、慢中子复合探测器，主体结构为圆柱形的塑料闪烁体，所述的塑料闪烁体中打有盲孔，盲孔为均匀、分层布置；盲孔中放置锂玻璃闪烁柱，锂玻璃闪烁柱与塑料闪烁体的接触面使用光学耦合剂耦合；所述的塑料闪烁体的光窗面采用抛光处理，其它外表面均为打磨处理；塑料闪烁体除光窗面外均涂有反射层，反射层的外部被外壳所包裹；所述的塑料闪烁体光窗面与光窗采用光学胶进行封接，闪烁光由光窗导出。所述的锂玻璃闪烁柱布置为多层结构，每层数量由里到外逐层增加。所述盲孔的深度与锂玻璃闪烁柱的长度一致，孔直径略大于锂玻璃闪烁柱的直径。所述的锂玻璃闪烁柱富含6Li核，闪烁体采用铈激活；锂玻璃闪烁柱外表面采用抛光处理。所述塑料闪烁体的尺寸为直径φ10mm-φ100mm，长度为10mm-200mm。所述锂玻璃闪烁柱的尺寸为直径φ1mm-φ10mm，长度为5mm-200mm。所述的反射层用于防止光逸出，提高光收集效率。所述的外壳预先进行光屏蔽及抗干扰处理，尺寸与复合探测器尺寸相适应。所述的光窗，为有机玻璃光导。本专利技术的显著效果在于：本专利技术提供的多柱型高灵敏快、慢中子探测器，该方法利用塑料闪烁体中分层布置多根锂玻璃闪烁柱进行中子探测，具体有以下收益效果：1)可同时测量入射的快、慢中子，中子灵敏度高塑料闪烁体用来测量入射快中子，锂玻璃采用多层分布，优先地为三层。外层及内层用来探测入射慢中子，内层和中心层可测量经塑料闪烁体慢化的快中子，同时提高入射快中子和慢中子灵敏度。2)提高γ抑制性能探测器为中子探测器，应尽量减少γ对其测量的干扰。中子核反应中产物核均为重带电粒子，射程较短，锂玻璃采用多柱结构，能够有效的提高中子灵敏度，降低γ的干扰。3)不受锂浓度影响，中子灵敏度调节灵活传统载锂塑料闪烁体随锂浓度的升高，塑料闪烁体透明度降低，中子灵敏度受到很大限制。本专利技术中探测器可不受锂浓度影响，根据具体需求，分布不同位置组合的锂闪烁柱，中子灵敏度可灵活调节。4)探测器制作工艺简单、各项同性锂玻璃闪烁体不潮解，无须封装，制作组合探测器时只需要光学耦合，与传统载锂工艺需在塑料聚合过程中引入核素相比，工艺大大简化。且本专利技术闪烁体中6Li核素分布均匀，探测器各项同性。附图说明图1为复合探测器的仰视图；图2为多柱复合探测器的主视图；图3.为塑料闪烁体中盲孔示意图；图中：1.塑料闪烁体、2.锂玻璃闪烁柱、3.光窗、4.反射层、5.外壳。具体实施方式下面结合附图及具体实施例对本专利技术所述的一种快、慢中子复合探测器作进一步详细说明。一种快、慢中子复合探测器，主体结构为圆柱形的塑料闪烁体1，所述的塑料闪烁体1中打有盲孔，盲孔为均匀、分层布置；盲孔中放置锂玻璃闪烁柱2，锂玻璃闪烁柱2与塑料闪烁体1的接触面使用光学耦合剂耦合；所述的塑料闪烁体1的光窗面采用抛光处理，其它外表面均为打磨处理；塑料闪烁体1除光窗面外均涂有反射层4，反射层4的外部被外壳5所包裹；所述的塑料闪烁体1光窗面与光窗3采用光学胶进行封接，闪烁光由光窗3导出。所述的锂玻璃闪烁柱2布置为多层结构，每层数量由里到外逐层增加。所述的盲孔布置为三层，外层布置12个，内层布置6个，中心布置1个。所述盲孔的深度与锂玻璃闪烁柱2的长度一致，孔直径略大于锂玻璃闪烁柱2的直径。所述的锂玻璃闪烁柱2富含6Li核，闪烁体采用铈激活；锂玻璃闪烁柱2外表面采用抛光处理。所述塑料闪烁体1的尺寸为直径φ10mm-φ100mm，长度为10mm-200mm，优先为φ45mm×75mm。所述锂玻璃闪烁柱2的尺寸为直径φ1mm-φ10mm，长度为5mm-200mm，优先为φ4mm×70mm。所述的反射层4用于防止光逸出，提高光收集效率。所述的外壳5预先进行光屏蔽及抗干扰处理，尺寸与复合探测器尺寸相适应。所述的光窗3，为有机玻璃光导。核反应法是利用中子与核素发生核反应，通过探测生成的带电产物核实现探测中子。核反应法只适用于探测慢中子。核反冲法是基于快中子对轻核反生弹性散射，产生带电反冲核，通过探测反冲核实现探测中子，该方法只适用于探测快中子。塑料闪烁体利用核反冲法探测快中子，产生的反冲质子在塑料中沉积能量，形成闪烁光。快中子经多次弹性散射后能量降低，慢化成慢中子。塑料闪烁体只适用于探测快中子，其中子灵敏度在能量小于1MeV下降很快。锂玻璃闪烁体利用核反应法探测慢中子。产生的带电粒子在玻璃闪烁体中能量沉积形成闪烁光。工作过程：中子进入本实施例的闪烁体后，入射的慢中子优先地与外层锂玻璃闪烁柱发生核反应，部分未被探测的慢中子可与内层锂玻璃发生核反应，产物核在玻璃闪烁体中能量沉积形成闪烁光。分层结构，提高了慢中子效率；入射的快中子与塑料闪烁体H核发生弹性散射，产生的反冲质子在塑料中沉积能量，形成闪烁光。快中子在塑料闪烁体中多次弹性散射后能量降低，慢化后的中子经过一段减速长度，可到达探测器内部位置，被内层及中心锂玻璃柱探测，提高了快中子探测效率。塑料闪烁体探测快中子；外层及内层锂玻璃闪烁柱探测慢中子，另外快中子在塑料闪烁体中弹性散射成为慢中子后，仍可被内层及中心锂玻璃闪烁柱探测。慢中子和快中子效率可同时提高。本实施例中，锂玻璃采用多柱结构。玻璃闪烁体对γ有一定响应，这对探测中子是不利的。采用柱型结构能够有效的降低伽马信号输出幅度，降低γ的干扰。本专利技术提供的多柱型复合探测器，可应用于高灵敏快、慢中子探测领域。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种快、慢中子复合探测器，其特征在于：主体结构为圆柱形的塑料闪烁体(1)，所述的塑料闪烁体(1)中打有盲孔，盲孔为均匀、分层布置；盲孔中放置锂玻璃闪烁柱(2)，锂玻璃闪烁柱(2)与塑料闪烁体(1)的接触面使用光学耦合剂耦合；所述的塑料闪烁体(1)的光窗面采用抛光处理，其它外表面均为打磨处理；塑料闪烁体(1)除光窗面外均涂有反射层(4)，反射层(4)的外部被外壳(5)所包裹；所述的塑料闪烁体(1)光窗面与光窗(3)采用光学胶进行封接，闪烁光由光窗(3)导出。

【技术特征摘要】
1.一种快、慢中子复合探测器，其特征在于：主体结构为圆柱形的塑料闪烁体(1)，所述的塑料闪烁体(1)中打有盲孔，盲孔为均匀、分层布置；盲孔中放置锂玻璃闪烁柱(2)，锂玻璃闪烁柱(2)与塑料闪烁体(1)的接触面使用光学耦合剂耦合；所述的塑料闪烁体(1)的光窗面采用抛光处理，其它外表面均为打磨处理；塑料闪烁体(1)除光窗面外均涂有反射层(4)，反射层(4)的外部被外壳(5)所包裹；所述的塑料闪烁体(1)光窗面与光窗(3)采用光学胶进行封接，闪烁光由光窗(3)导出。2.如权利要求1所述的一种快、慢中子复合探测器，其特征在于：所述的锂玻璃闪烁柱(2)布置为多层结构，每层数量由里到外逐层增加。3.如权利要求1所述的一种快、慢中子复合探测器，其特征在于：所述盲孔的深度与锂玻璃闪烁柱(2)的长度一致，孔直径略大于锂玻璃闪烁柱(2)的直径。4.如权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王婷婷，汲长松，张庆威，
申请(专利权)人：中核控制系统工程有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11