本发明专利技术公开了一种中子能谱测量装置，其包括中子慢化腔，中子慢化腔内设置有管状的壳体，壳体的上端开口，且壳体的上端延伸出中子慢化腔的顶部，壳体的底部封口，壳体内设置有柱形的热中子探测器；中子慢化腔的底部设置有压力传感器；中子慢化腔下方设置有慢化液存储腔，慢化液存储腔与中子慢化腔通过管道连通，且管道上安装有双向水泵。本发明专利技术中子能谱测量方法包括：调整装置平行度、慢化液注入、中子测量和中子能谱解谱等步骤。本发明专利技术的中子能谱测量装置降低了基于相同物理原理的中子能谱仪的制造难度和制造成本；测量方式灵活，使用方便，占用空间小，测量结果准确度高。
【技术实现步骤摘要】
一种中子能谱测量装置及方法
本专利技术涉及中子谱测量
，具体涉及一种中子能谱测量装置及方法。
技术介绍
中子能谱测量无论在基础中子物理研究、中子应用领域，还是辐射防护领域都有着重要作用，例如测量核反应产生的中子能谱可以得到核能级的资料，通过测量辐射场的中子能谱即可精确计算相应的周围剂量当量。由于中子呈中性，它不能直接电离物质原子，所以中子通常不能被直接探测。目前通常是通过记录中子与其它核子相互作用所产生的次级带电粒子来实现对中子的探测，主要包括核反应法、核反冲法、核裂变法和活化法四种中子探测方法。目前国内外对中子能谱的测量较多选用Bonner多球中子谱仪。Bonner多球中子谱仪是由多个带有不同直径慢化球体的中子探测器、数据采集系统以及解谱程序组成，每个中子探测器由中子慢化球体和放置于其中心的热中子探测器1构成。由于不同直径的慢化球体可将快中子慢化成热中子，随后热中子被探测器记录，从而得到相同中子能谱下不同探测器的计数组合，通过正确解谱即可获得中子能谱。一方面，Bonner多球中子谱仪的中子能谱测量准确度与包含中子探测器的慢化球体个数密切相关，通常使用更多的包含中子探测器的慢化球体可以获得更佳的准确度。另一方面，包含中子探测器的慢化球体数量越多，Bonner多球中子谱仪的造价越高、占用空间越大。
技术实现思路
针对现有技术的上述不足，本专利技术提供了一种准确度高、占用空间小的中子能谱测量装置及方法。为达到上述专利技术目的，本专利技术所采用的技术方案为：提供一种中子能谱测量装置，其包括中子慢化腔，中子慢化腔内设置有管状的壳体，壳体的上端开口，且壳体的上端延伸出中子慢化腔的顶部，壳体的底部封口，壳体内设置有柱形的热中子探测器；中子慢化腔的底部设置有压力传感器；中子慢化腔下方设置有慢化液存储腔，慢化液存储腔与中子慢化腔通过管道连通，且管道上安装有双向水泵；热中子探测器上电连接有前置放大器，前置放大器与数据采集模块电连接，数据采集模块、双向水泵、压力传感器均与工控机电连接，双向水泵、压力传感器和工控机与电源系统电连接。本方案利用液态的慢化体，并通过双向水泵改变慢化腔中的慢化液高度，从而改变中子的慢化能力，由于慢化液高度的改变是连续的，因而当慢化体数量无限增多，使用本专利技术测量中子能谱的准确度可以无限趋近于Bonner多球中子谱仪的最佳准确度；压力传感器来获取慢化液压强，然后计算得到慢化液高度，从而对慢化液抽排系统所抽进和排出的慢化液的量进行修正，从而保证慢化液高度的准确性，保证中子能谱测量的准确度。进一步地，热中子探测器外包裹有一层海绵橡胶层。本方案的海绵橡胶可有效防止壳体对热中子探测器外壁的伤害，同时起到固定热中子探测器的作用。进一步地，管道的一端连接中子慢化腔的底部，另一端延伸到慢化液存储腔的底部。本方案能保证双向水泵能有效地从慢化液存储腔抽取慢化液，同时有效避免能谱测量完成之后，慢化腔内的慢化液残留。进一步地，中子慢化腔与慢化液存储腔之间设置有支架，双向水泵和电源系统均安装在支架上。本方案将整个装置形成单一整体，占用空间小和使用方便。进一步地，中子慢化腔的上表面为网面结构或带透气孔的上盖。本方案中子慢化腔上的网面结构或带透气孔的上盖可透气、防止杂物掉进中子慢化腔内部。进一步地，慢化液存储腔底部的四个角上设置有调平液压缸，慢化液存储腔的底部中央设置有水平传感器，调平液压缸与液压泵连接，液压泵和水平传感器与工控机电连接。本方案通过液压缸的伸缩将整个装置调整水平，确保测量精度，并且可实现自动化调节，操作方便、简单。一种中子能谱测量装置的中子能谱测量方法，其包括以下步骤：S1：水平传感器检测整个中子能谱测量装置的水平度，并反馈给工控机，工控机控制液压泵工作，使四个调平液压缸进行伸缩，调平中子能谱测量装置；S2：工控机设置中子慢化腔中慢化液的标准液面高度和中子测量时间；S3：双向水泵抽取慢化液存储腔内的液态中子慢化液，注入中子慢化腔；S4：压力传感器检测注入的液态中子慢化液的重量，并将重量值转化为液态中子慢化液在中子慢化腔内的液面高度；S5：当液面高度达到设定的标准液面高度值时，双向水泵停止工作；S6：热中子探测器在设定的中子测量时间内测量中子，并将测量结果输入工控机；S7：双向水泵抽取慢化腔内的液态中子慢化液，注入慢化液存储腔内，此次中子测量结束；S8：重复步骤S2-S7，直到热中子探测器测量中子的次数达到预设值；S10：工控机利用解谱软件将所有测得的中子计数率和液面高度数据进行解谱，得到中子能谱。本专利技术的有益效果为：本专利技术的中子能谱测量装置降低了基于相同物理原理的中子能谱仪的制造难度和制造成本；测量方式灵活，使用方便，占用空间小，测量结果准确度高。使用压力传感器来获取计算得到慢化液高度，从而对慢化液抽进和排出的量进行修正，从而保证慢化液高度的准确性，保证中子能谱测量的准确度。本专利技术由于主体装置为单一整体，较常规Bonner多球中子谱仪占用更少的空间；且不具有固定尺寸的慢化球体，方便装置制造；只需要一个热中子探测器及其匹配电路，造价更低。附图说明图1为中子能谱测量装置的结构示意图。其中，1、热中子探测器，2、壳体，3、慢化腔，4、支架，5、压力传感器，6、双向水泵，7、电源系统，8、管道，9、慢化液存储腔，10、前置放大器，11、数据采集模块，12、工控机，13、水平传感器，14、液压缸，15、万向轮。具体实施方式下面对本专利技术的具体实施方式进行描述，以便于本
的技术人员理解本专利技术，但应该清楚，本专利技术不限于具体实施方式的范围，对本
的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本专利技术的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本专利技术构思的专利技术创造均在保护之列。如图1所示，中子能谱测量装置包括中子慢化腔3，中子慢化腔3内设置有管状的壳体2，壳体2的上端开口，且壳体2的上端延伸出中子慢化腔3的顶部，壳体2的底部封口，壳体2内设置有柱形的热中子探测器1；中子慢化腔3的底部设置有压力传感器5；中子慢化腔3下方设置有慢化液存储腔9，慢化液存储腔9与中子慢化腔3通过管道8连通，且管道8上安装有双向水泵6。慢化腔3，壳体3均采用不锈钢材质，热中子探测器1上电连接有前置放大器10，前置放大器10与数据采集模块11电连接，数据采集模块11、双向水泵6、压力传感器5均与工控机12电连接，双向水泵6、压力传感器5和工控机12与电源系统7电连接。本方案利用液态的慢化体，并通过双向水泵6改变慢化腔3中的慢化液高度，从而改变中子的慢化能力，由于慢化液高度的改变是连续的，因而当慢化体数量无限增多，使用本专利技术测量中子能谱的准确度可以无限趋近于Bonner多球中子谱仪的最佳准确度；压力传感器5来获取慢化液压强，然后计算得到慢化液高度，从而对慢化液抽排系统所抽进和排出的慢化液的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种中子能谱测量装置，其特征在于，包括中子慢化腔(3)，所述中子慢化腔(3)内设置有管状的壳体(2)，所述壳体(2)的上端开口，且壳体(2)的上端延伸出中子慢化腔(3)的顶部；所述壳体(2)的底部封口，所述壳体(2)内设置有柱形的热中子探测器(1)；所述中子慢化腔(3)的底部设置有压力传感器(5)；所述中子慢化腔(3)下方设置有慢化液存储腔(9)，所述慢化液存储腔(9)与中子慢化腔(3)通过管道(8)连通，且管道(8)上安装有双向水泵(6)；/n所述热中子探测器(1)上电连接有前置放大器(10)，所述前置放大器(10)与数据采集模块(11)电连接，所述数据采集模块(11)、双向水泵(6)、压力传感器(5)均与工控机(12)电连接，所述双向水泵(6)、压力传感器(5)和工控机(12)与电源系统(7)电连接。/n
【技术特征摘要】
1.一种中子能谱测量装置，其特征在于，包括中子慢化腔(3)，所述中子慢化腔(3)内设置有管状的壳体(2)，所述壳体(2)的上端开口，且壳体(2)的上端延伸出中子慢化腔(3)的顶部；所述壳体(2)的底部封口，所述壳体(2)内设置有柱形的热中子探测器(1)；所述中子慢化腔(3)的底部设置有压力传感器(5)；所述中子慢化腔(3)下方设置有慢化液存储腔(9)，所述慢化液存储腔(9)与中子慢化腔(3)通过管道(8)连通，且管道(8)上安装有双向水泵(6)；
所述热中子探测器(1)上电连接有前置放大器(10)，所述前置放大器(10)与数据采集模块(11)电连接，所述数据采集模块(11)、双向水泵(6)、压力传感器(5)均与工控机(12)电连接，所述双向水泵(6)、压力传感器(5)和工控机(12)与电源系统(7)电连接。
2.根据权利要求1所述的中子能谱测量装置，其特征在于，所述热中子探测器(1)外包裹有一层海绵橡胶层。
3.根据权利要求1所述的中子能谱测量装置，其特征在于，所述管道(8)的一端连接中子慢化腔(3)的底部，另一端延伸到慢化液存储腔(9)的底部。
4.根据权利要求1所述的中子能谱测量装置，其特征在于，所述中子慢化腔(3)与慢化液存储腔(9)之间设置有支架(4)，所述双向水泵(7)和电源系统(7)均安装在支架(4)上。
5.根据权利要求1所述的中子能谱测量装置，其特征在于，所述中子慢化腔(3)的上表面为网面结构或带透气孔的上盖。
【专利技术属性】
技术研发人员：陈秀莲，覃雪，刘军，周荣，梁勇飞，杨朝文，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：四川;51
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