用于裂变碎片物理测量的双屏栅气体探测器制造技术

本发明专利技术公开了一种用于裂变碎片物理测量的双屏栅气体探测器，该探测器包括两端开口、内部中空的筒体，该筒体两端开口分别通过上底板、下底板对接封口，所述筒体侧壁上设有电离气体进气口、出气口，且在上底板至下底板方向上，所述筒体内依次设有第一阳极板、第一栅极圈、阴极板、第二栅极圈、第二阳极板；所述阴极板中心处设为用于盛放待裂变的阴极靶材料位置，该位置与所述上底板上所设的中子入射窗正对。本发明专利技术探测器避免了传统测量技术化学处理和分步测量带来的误差，具有耐辐射损伤、可测量初始裂变碎片信息等优点，探测器分辨率将小于1原子质量单位，能够更为准确、完整地测量裂变碎片的质量分布信息和裂变碎片的动能分布信息。

Dual-screen gas detector for physical measurement of fission debris

The invention discloses a double screen gas detector for physical measurement of fission debris. The detector comprises two open ends and an inner hollow cylinder body. The opening ends of the cylinder body are butted and sealed through the upper bottom plate and the lower bottom plate respectively. The side wall of the cylinder body is provided with an ionizing gas inlet and outlet, and the first anode is arranged in the direction from the upper bottom plate to the lower bottom plate in turn. A cathode plate, a first gate ring, a cathode plate, a second gate ring and a second anode plate are arranged at the center of the cathode plate, which is positioned for storing cathode target material for fission, and the position is directly opposite to the neutron incidence window arranged on the upper bottom plate. The detector avoids the errors caused by chemical processing and step-by-step measurement of traditional measurement technology, has the advantages of radiation damage resistance and can measure initial fission debris information. The resolution of the detector will be less than 1 atomic mass unit, and can more accurately and completely measure the mass distribution information of fission debris and the kinetic energy distribution information of fission debris.

【技术实现步骤摘要】
用于裂变碎片物理测量的双屏栅气体探测器
本专利技术属于原子核物理探测
，尤其涉及一种对中子诱发重核裂变的裂变碎片动能测量、质量测量的双屏栅气体探测器。
技术介绍
近年来提出的新型核能利用系统，利用可裂变核232Th、238U产生能量，具有安全性好、经济性高、核废料产量小、嬗变核乏料、防核扩散的优点，已成为世界核电发展的最新方向。新型核能利用系统的研发对中子诱发232Th、233，235，238U、237Np、239Pu、241Am等锕系重核裂变的评价数据提出了更高的精度要求，其中，裂变碎片产额分布数据、裂变碎片动能分布数据亟待细致研究。目前，常见的测量裂变产物信息的实验方法有，放化法(Radiochemistry，RC)、质谱法(MassSpectrometry，MS)、直接γ能谱法、双动能法和双速度法。放化法(RC)即放射化学方法，是将化学分离和放射性测量相结合的方法。裂变产物核多数将通过发射β-及γ射线进行衰变，针对不同的衰变链，设计不同的放化流程，将待测裂变产物分离、提纯、制样，再用合适的探测手段测量样品中的特定放射性。此种方法的缺点是分离流程相当繁琐，对于半衰期很短的裂变碎片核素的测量很困难。此测量方法的测量精度约为5％～10％。质谱法(MS)是将辐照后的靶材料溶解成溶液，并向其中加入一定量的待测核素的稳定同位素，再制作成样品，然后将样品置于离子源或焙烧炉中加温电离，将离子加速并通过分析磁铁将质量不同的核素分离，可以在焦面上测量得到待测产物核与加入的稳定同位素之间的相对比例。由于加入的稳定同位素的量是已知的，近而可以推算裂变产物的量，得到产物产额。此种方法测量得到的产额精度可达2％。直接γ能谱法又叫活化法，即通过测量裂变产物核素的特征γ射线能谱，同时根据探测器的探测效率、产物核衰变半衰期、γ射线衰变分支比等数据推算得到照射结束零时刻产物核的数量，再根据监测得到的裂变事件数，进而算出裂变产额。此方法由于中子诱发裂变后样品发出的γ射线能谱的复杂性，此方法所能测到的裂变产物数量十分有限。双动能法是将少量样品均匀地镀在薄膜上，然后在样品膜两侧各放置一个半导体探测器用于测量裂变碎片动能。裂变反应生成的一对碎片会相向飞离，然后被置于膜两边的探测器测量并记录碎片动能。此种方法的主要缺点在于由于发射中子会引起初级碎片一定的能量和质量展宽。双速度法是用飞行时间法做符合测量可同时测得来自同一裂变核的两个初级碎片的速度(发射中子前后裂变碎片速度变化不大)，运用动量守恒进而可算得裂变碎片的质量，此种方法的缺点是对探测器、电子学系统的要求较高，数据修正困难。综上所述，现有技术存在的问题是：裂变产物需重新化学处理，再通过单独的探测器系统测量裂变信息，测量精度强烈地依赖于化学处理过程和探测器精度。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种对中子诱发重核裂变的裂变碎片动能测量、质量测量的双屏栅气体探测器，该探测器具体为耐辐射、4π方向立体角测量、裂变样品无需化学处理的中子诱发裂变在线测量装置，旨在解决现在探测方法和探测装置中所存在测量精度强烈地依赖于化学处理过程和探测器精度，进而导致探测结果较大的误差等问题。本专利技术是这样实现的，一种用于裂变碎片物理测量的双屏栅气体探测器，该探测器包括两端开口、内部中空的筒体，该筒体两端开口分别通过上底板、下底板对接封口，所述筒体侧壁上设有电离气体进气口、出气口，且在上底板至下底板方向上，所述筒体内依次设有第一阳极板、第一栅极圈、阴极板、第二栅极圈、第二阳极板；所述阴极板中心处设为用于盛放待裂变的阴极靶材料位置，该位置与所述上底板上所设的中子入射窗正对。优选地，所述探测器还包括对称分别在筒体内的若干支撑绝缘杆，所述阳极板、栅极圈、阴极板均安装在支撑绝缘杆上，所述支撑绝缘杆与筒体轴心平行，且所述支撑绝缘杆两端分别固定在上底板、下底板上。优选地，所述探测器还包括设有筒体上的压力表头。优选地，所述阴极靶材料包括薄聚酰亚胺有机材料层、位于薄聚酰亚胺有机材料层两侧的金涂层以及位于一侧金涂层上的待裂变重核材料。优选地，所述薄聚酰亚胺有机材料层的质量厚度为30μg/cm2，金涂层质量厚度为50μg/cm2，待裂变重核材料质量厚度为100μg/cm2，电极直径为φ175mm。优选地，所述中子入射窗的厚度为0.5mm。优选地，在所述第一阳极板、第一栅极圈、阴极板、第二栅极圈、第二阳极板之间，栅极-阴极和阳极-栅极之间存在均匀强电场，栅极-阴极间电场为EG-C＝0.05kV/mm，阳极-栅极间电场为EA-G＝0.18kV/mm。本专利技术克服现有技术的不足，提供一种用于裂变碎片物理测量的双屏栅气体探测器，其中，阴极板采用“三明治”结构，将金原子蒸镀在薄聚酰亚胺有机材料两侧，形成“三明治”结构，其中一侧，将待裂变的重核材料蒸镀在金表面。相比于现有技术的缺点和不足，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术探测器能实现对中子诱发重核裂变的在线测量，避免了传统测量技术化学处理和分步测量带来的误差；本专利技术探测器具有耐辐射损伤，4π方向全立体测量，可测量初始裂变碎片信息等优点，可以实时获得裂变碎片信息，探测器分辨率将小于1原子质量单位，能够更为准确、完整地测量裂变碎片的质量分布信息和裂变碎片的动能分布信息。附图说明图1是本专利技术双屏栅气体探测器的结构示意图；图2是本专利技术双屏栅气体探测器在剖视状态下的结构示意图；图3本专利技术技术中阴极靶材料结构示意图；图4是本专利技术技术用于裂变测量的气体探测器结构示意图；图5本专利技术技术的阳极、栅极系统采集及输出系统；图6是本专利技术技术在2MeV中子诱发U-234裂变碎片动能分布实验结果。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。如图1～6所示，其中，图1是本专利技术双屏栅气体探测器的结构示意图；图2是本专利技术双屏栅气体探测器在剖视状态下的结构示意图；图3本专利技术技术中阴极靶材料结构示意图；图4是本专利技术技术用于裂变测量的气体探测器结构示意图；图5本专利技术技术的阳极、栅极系统采集及输出系统；图6是本专利技术技术在2MeV中子诱发U-234裂变碎片动能分布实验结果。本专利技术公开了一种用于裂变碎片物理测量的双屏栅气体探测器，该探测器包括两端开口、内部中空的筒体1，该筒体1两端开口分别通过上底板2、下底板3对接封口，所述筒体1侧壁上设有电离气体进气口4-1、出气口4-2，且在上底板2至下底板3方向上，所述筒体1内依次设有第一阳极板5、第一栅极圈6、阴极板7、第二栅极圈8、第二阳极板9；所述阴极板中心处设为用于盛放待裂变的阴极靶材料10位置，该位置与所述上底板2上所设的中子入射窗11正对。在本专利技术的实施过程中，为便于安装定位各阳极板、栅极圈、阴极板，更具体的，所述探测器还包括对称分别在筒体1内的若干支撑绝缘杆12，所述阳极板、栅极圈、阴极板均安装在支撑绝缘杆12上，所述支撑绝缘杆12与筒体1轴心平行，且所述支撑绝缘杆12两端分别固定在上底板2、下底板3上。在本专利技术的实施过程中，更具体的，为便于对筒体1内压力进行实时监测，更具体的，所述探测器还包括设有筒体1上的压力表头13。在本专利技术的实施过程中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于裂变碎片物理测量的双屏栅气体探测器，其特征在于，该探测器包括两端开口、内部中空的筒体，该筒体两端开口分别通过上底板、下底板对接封口，所述筒体侧壁上设有电离气体进气口、出气口，且在上底板至下底板方向上，所述筒体内依次设有第一阳极板、第一栅极圈、阴极板、第二栅极圈、第二阳极板；所述阴极板中心处设为用于盛放待裂变的阴极靶材料位置，该位置与所述上底板上所设的中子入射窗正对。

【技术特征摘要】
1.一种用于裂变碎片物理测量的双屏栅气体探测器，其特征在于，该探测器包括两端开口、内部中空的筒体，该筒体两端开口分别通过上底板、下底板对接封口，所述筒体侧壁上设有电离气体进气口、出气口，且在上底板至下底板方向上，所述筒体内依次设有第一阳极板、第一栅极圈、阴极板、第二栅极圈、第二阳极板；所述阴极板中心处设为用于盛放待裂变的阴极靶材料位置，该位置与所述上底板上所设的中子入射窗正对。2.如权利要求1所述的用于裂变碎片物理测量的双屏栅气体探测器，其特征在于，所述探测器还包括对称分别在筒体内的若干支撑绝缘杆，所述阳极板、栅极圈、阴极板均安装在支撑绝缘杆上，所述支撑绝缘杆与筒体轴心平行，且所述支撑绝缘杆两端分别固定在上底板、下底板上。3.如权利要求2所述的用于裂变碎片物理测量的双屏栅气体探测器，其特征在于，所述探测器还包括设有筒体上的压力表头。4.如权利要求3所述的用于裂变...

【专利技术属性】
技术研发人员：韦峥，姚泽恩，张宇，卢小龙，王俊润，
申请(专利权)人：兰州大学，
类型：发明
国别省市：甘肃,62