一种中子伽玛复合成像装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种中子伽玛复合成像装置，包括相互平行设置的三层闪烁体阵列探测器，前两层闪烁体阵列探测器用于中子或伽玛的散射探测，第三层闪烁体阵列探测器用于对伽玛射线的吸收，闪烁体阵列探测器均与光电倍增管连接，光电倍增管的电信号送入电子学系统进行甄别，并通过控制软件进行中子伽玛符合成像。本发明专利技术实现了中子散射探测器阵列面的复用能力，可分别对中子、伽玛成像的探测器探头数量实现40％的节约。另外，通过两种辐射热点图像的复合，提升了辐射热点的定位能力和特殊核材料的甄别能力。能力。能力。

【技术实现步骤摘要】
一种中子伽玛复合成像装置


[0001]本专利技术属于放射性材料检测领域，具体涉及一种中子伽玛复合成像装置。

技术介绍

[0002]在特殊核材料的检测方面，国内外都有很多行之有效的方法和技术手段，也有很多重要的仪器、装备得到应用。但由于特殊核材料的发射较低，再加上各种屏蔽手段，使其不容易被探测到。
[0003]核材料一般包括源材料(source mater ia l)与特殊核材料(Spec ial Nuclear Mater ia la，缩写为SNM)，在本项目中，主要针对后者的探查进行新方法与技术的攻关。特殊核材料是指Pu、U
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233、浓缩铀、H
‑
3、L i
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6或含有上述一种或多种核素的物料。特殊核材料可直接或间接用于制造武器，具有极其重要的战略意义，对其使用和控制一直受到各个国家和国际组织的高度重视。尽管各国在特殊核材料安保、保障、安全等领域已投入大量的人力、物力。探查检测技术也在不断推陈出新，但仍然无法完全满足对特殊核材料管控的需要，为防止特殊核材料的扩散，研制特殊核材料的探测方法与技术，进而形成新型装备是军事核安全领域的一个迫切需要突破和完善的研究方向。
[0004]在特殊核材料的检测方面，国内外都有很多行之有效的方法和技术手段，也有很多重要的仪器、装备得到广泛应用。但由于特殊核材料辐射强度、能量并不像常用放射源那样容易探测，再加上各种屏蔽手段的应用，特殊核材料的探测并不是轻易能解决的问题。国内外仍在进行探索，力求以新技术、新方法提高特殊核材料探查水平，探索更加灵敏、实用的检测方法与技术手段。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是针对现有核材料成像检测技术的不足，提供一种中子伽玛复合成像装置，用于对采取屏蔽措施的特殊核材料进行探测，提高特殊核材料的检测效果。
[0006]本专利技术的技术方案如下：一种中子伽玛复合成像装置，包括相互平行设置的三层闪烁体阵列探测器，前两层闪烁体阵列探测器用于中子或伽玛的散射探测，第三层闪烁体阵列探测器用于对伽玛射线的吸收，闪烁体阵列探测器均与光电倍增管连接，光电倍增管的电信号送入电子学系统进行甄别，并通过控制软件进行中子伽玛符合成像。
[0007]进一步，如上所述的中子伽玛复合成像装置，其中，所述前两层闪烁体阵列探测器选用C9H
10
或同类的芳烃作为散射层探测器晶体材料；光电倍增管选用时间参数匹配的高速管。
[0008]更进一步，所述前两层闪烁体阵列探测器采用EJ
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309闪烁体；第三层闪烁体阵列探测器采用NaI晶体。
[0009]进一步，如上所述的中子伽玛复合成像装置，其中，所述前两层闪烁体阵列探测器的晶体尺寸选用2英寸。
[0010]进一步，如上所述的中子伽玛复合成像装置，其中，所述第三层闪烁体阵列探测器
的晶体尺寸选用3英寸。
[0011]进一步，如上所述的中子伽玛复合成像装置，其中，所述光电倍增管采用滨松8218同型高速管。
[0012]进一步，如上所述的中子伽玛复合成像装置，其中，三层闪烁体阵列探测器均采用4
×
4均匀排布的16个闪烁体探测器。
[0013]进一步，如上所述的中子伽玛复合成像装置，其中，所述三层闪烁体阵列探测器安装在三维可调节支架上，可以在电机的带动下进行三个方向的位置调节。
[0014]进一步，如上所述的中子伽玛复合成像装置，其中，所述电子学系统包括用于对中子、伽玛进行甄别的ADC能谱采集电路，以及用于针对中子输出脉冲进行采样保持和飞行时间测量的电路。
[0015]进一步，如上所述的中子伽玛复合成像装置，其中，进行中子伽玛符合成像时，对于中子是利用前两层闪烁体阵列探测器的两次散射对应的能量、方向信息进行反投影成像；对于伽玛射线，是利用散射面和吸收面分别进行康普顿散射和全能沉积方式确定射线方向和能量信息进行反投影成像。
[0016]本专利技术的有益效果如下：本专利技术提供的中子伽玛复合成像装置，可以在中子散射成像设计基础上通过再加一层探测器同步实现伽玛成像功能，在硬件设计上实现了中子散射探测器阵列面的复用能力，可分别对中子、伽玛成像的探测器探头数量实现40％的节约。另外，通过两种辐射热点图像的复合，提升了辐射热点的定位能力和特殊核材料的甄别能力。
附图说明
[0017]图1为本专利技术中子伽玛复合成像装置的结构原理图；
[0018]图2为本专利技术实施例中分别将中子和伽玛散射事件进行组合的示意图；
[0019]图3为本专利技术实施例中单路和16路集成化ADC能谱采集电路图；
[0020]图4为本专利技术实施例中采样保持和飞行时间测量电路图；
[0021]图5为本专利技术实施例中伽玛辐射图像及点扩展函数半峰宽测角分辨率(系统第1、2层间距为100cm)；
[0022]图6为本专利技术实施例中Cf
‑
252持续照射成像1小时的中子、伽玛辐射图像(系统第1、2层间距为100cm)；
[0023]图7为本专利技术实施例中伽玛辐射图像及点扩展函数半峰宽测角分辨率(系统第1、2层间距为50cm)。
具体实施方式
[0024]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用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0025]伽玛散射成像原理为：入射伽玛光子在散射面发生散射后以一定角度进入吸收面，将散射吸收点作为参考轴线，利用康普顿散射原理可以计算入射光子的最可几方向。
[0026][0027]上式为散射电子能量E
e
与入射光子能量(hv)及角θ之间的关系式。
[0028]中子散射成像原理为：与伽玛散射成像类似，中子散射成像是利用中子的弹性散射代替光子的康普顿散射。散射中子进入第二层探测器面，次层探测器阵列功能与伽玛射线散射成像的吸收面主要作用相同，两层作用点确定散射锥面轴线。不同之处在于伽玛射线在吸收面作用通过全能沉积的方式给出散射光子的能量，而中子散射第二层探测器需要通过中子飞行时间方式确定散射中子能量。由发生响应的探测器组确定中子两次散射事件的距离，再通过时间谱仪测量中子飞行时间，进而获得散射中子能量。上述通过全能沉积的方式给出散射光子能量的方法以及通过中子飞行时间方式确定散射中子能量的方法均为本领域的公知技术。
[0029]如图1所示，本专利技术提供的中子伽玛复合成像装置包括中子散射成像系统和伽玛散射成像系统，具体是由相互平行设置的三层闪烁体阵列探测器1、2、3组成，前两层闪烁体阵列探测器1、2用于中子或伽玛的散射探测，第三层闪烁体阵列探测器3用于对伽玛射线的吸收，闪烁体阵列探测器均与光电倍增管连接，光电倍增管的电信号送入电子学系统进行甄别，并通过控制软件进行中子伽玛符合成像。
[0030]中子散射成像系统：实现具有谱分布的中子成像功能，中子散射成像探测器包括两层有机本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种中子伽玛复合成像装置，其特征在于，包括相互平行设置的三层闪烁体阵列探测器(1、2、3)，前两层闪烁体阵列探测器(1、2)用于中子或伽玛的散射探测，第三层闪烁体阵列探测器(3)用于对伽玛射线的吸收，闪烁体阵列探测器均与光电倍增管连接，光电倍增管的电信号送入电子学系统进行甄别，并通过控制软件进行中子伽玛符合成像。2.如权利要求1所述的中子伽玛复合成像装置，其特征在于，所述前两层闪烁体阵列探测器选用C9H
10
或同类的芳烃作为散射层探测器晶体材料；光电倍增管选用时间参数匹配的高速管。3.如权利要求1或2所述的中子伽玛复合成像装置，其特征在于，所述前两层闪烁体阵列探测器采用EJ
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309闪烁体；第三层闪烁体阵列探测器采用NaI晶体。4.如权利要求3所述的中子伽玛复合成像装置，其特征在于，所述前两层闪烁体阵列探测器的晶体尺寸选用2英寸。5.如权利要求3所述的中子伽玛复合成像装置，其特征在于，所述第三层闪烁体阵列探...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩永超，曲延涛，李传龙，徐勇军，
申请(专利权)人：中国原子能科学研究院，
类型：发明
国别省市：