通过伽马屏蔽增加中子通量制造技术

本发明专利技术公开一种具有检测器和与检测器相邻的中子源组件的分析器，其中中子源组件具有中子源和屏蔽源保持器。

【技术实现步骤摘要】

这里公开的实施例总体涉及高能量辐射检测。具体地，这里公开的实施例涉及中子信号与伽马信号的分离。具体地，已经发现用于使伽马射线停止的一些材料还可以增加到达检测器的中子通量。
技术介绍
中子通量典型地通过中子与中子围绕物之间的相互作用的结果来测量。例如，中子可以与将要检测的物质相互作用，并因此产生可测量的结果。检测器可以用于检测这种结果，所述结果例如可以包括由吸收反应、激活过程和弹性散射反应产生的高能量和电离辐射。这里所使用的“高能量辐射”表示中子、X射线、伽马射线、α粒子和β粒子的辐射。高能量辐射的检测器可以包括例如离子室、正比计数器、盖革-弥勒计数器和闪烁计数器。图1显示了一种示例性现有技术的检测器，所述检测器可以用于通过检测从靶标反射回来的热中子来测量氢含量。如图所示，用于中子检测的基本系统10包括靶室13、 离子室14、和电子仪器(没有独立显示)。快中子12由中子源11产生。这些快中子12与氢核H在靶室13中相互作用，直到所述快中子的速度通过公知为中子慢化的过程被减小到靶标的平均热速度。具体地，中子慢化包括从快中子到靶核的碰撞和能量转移，其中在所述碰撞和能量转移之后，快中子的速度降低到慢中子的速度。热(慢)中子然后从靶室13散射到离子室14。在图1所示的通常使用的中子探测器的实例中，离子室14可以填充有可以与热化中子相互作用以产生离子的气体(例如，He-3)。当He-3原子吸收(俘获)热化中子时，核反应发生，并且最终产物为正电离氚(H-3)原子和质子。正电离H-3原子和质子移动通过气体，从而在所述原子和质子的尾流中拉电子，并因此产生相等数量的正离子和电子。当横跨离子室14中的电极40、45施加电势时，正离子被扫掠到带负电荷电极，而电子被扫掠到带正电荷电极，从而产生与转移的离子的数量成正比的电流。转移的离子的数量取决于所述离子形成的速率，并因此取决于中子通量。因此，通过离子室测量的离子电流可以用于获得中子通量的大小，所述中子通量的大小可以用于确定靶材中的氢的量。然而，在这些过程中生成的离子电流非常小(大约10_12安培)，这使得难以准确地确定中子通量。另外，各种电子部件、电缆等中的温度和湿度变化可能会进一步降低测量的精度。在野外条件下，情况甚至更加糟糕，野外条件通常包括温度和湿度非常大的变化。虽然现有技术的高能量辐射检测器能够提供令人满意的测量，但是仍然需要可以提供高能量辐射的更加可靠并且精确的测量的检测器。
技术实现思路
—方面，这里公开的实施例涉及一种具有检测器和与检测器相邻的中子源组件的分析器，其中中子源组件具有中子源和屏蔽源保持器。另一方面，这里公开的实施例涉及一种用于测量中子信号的方法，所述中子信号4包括在检测器系统中检测本底，所述方法包括以下步骤将包括慢化材料的靶标放置在检测器系统内；为检测器系统测量总信号；以及为检测器系统确定中子信号。本专利技术的其它方面和优点将从以下说明和所附权利要求变得清楚呈现。附图说明图1显示了传统的中子检测系统的示意图；图2显示了传统的湿度分析器的剖视图；图3显示了根据本专利技术的实施例的湿度分析器的剖视图；图4显示了根据本专利技术的湿度分析器的另一个实施例的剖视图；图5A和5B分别显示了根据本专利技术的实施例的中子源组件的剖视图和立体图；图6为在根据本专利技术的实施例的湿度分析器中检测的信号和本底的量的曲线图；图7为在根据本专利技术的实施例的检测器系统中检测的中子信号的量的曲线图。具体实施例方式本专利技术的实施例总体涉及用于测量高能量辐射的检测器系统，并且具体地涉及用于增加和测量中子通量的检测器系统。这里使用的中子通量表示在一个时期通过一个区域的中子的量。用于测量中子通量的检测器系统可以依赖于中子慢化，即，使快中子达到热平衡的过程。具体地，当从中子源生成中子时，中子被释放有高动能，这里被称作为“快中子”。 根据能量守恒定律，快中子的高动能可以通过与慢化材料碰撞并将能量转移到所述慢化材料而降低(被慢化)。在将能量转移到慢化材料时，快中子移动的速度降低，从而将碰撞后的中子命名为慢中子。由于中子动能与中子温度之间的关系，在快中子慢化之后，慢中子也可以被称为热中子。进一步地，使用具有低原子序数的慢化材料可以允许更加有效的能量转移。例如， 快中子与氢核的碰撞可能会导致快中子中的能量的大量减小，从而以较快的速率生成可检测出的慢中子，其中所述氢核具有基本上类似于中子的原子质量。因此，检测器系统可以使用含氢的慢化材料(例如，水)用于中子慢化和检测。慢化材料的另外的实例包括石墨、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯及其它塑料、酒精、油及其它有机材料、焦炭、铁颗粒、烃物质及其它具有低原子序数、高散射横截面和低吸收横截面的材料。如这里所使用的，含氢材料表示一种慢化材料的类型。然而，不用考虑靶材，这里公开的实施例都允许中子通量的增加的测量，同时还提供伽马屏蔽。这种检测过程同样可以用于湿度分析。例如，根据本公开的实施例可以使用从中子慢化检测到的慢中子的量(即，中子通量)与诸如水的含氢物质之间的数学相关来提供关于存在的氢核的量，并因此提供用于分析关于存在的湿度的量的方法。图2显示具有环形(圆环形)检测器14的传统的湿度分析器10，且中子源11设置在检测器14内。如图所示，中子源11生成快中子12和伽马射线Y。例如，通常使用的中子源，镅-铍(AmBe)，可以与发射快中子一起发射大约4. 43MeV γ。例如，其它中子源可以包括镅-锂(AmLi)、镭-铍(RaBe)或钚-铍(PuBe)。其它工业中子源包括为直接作用静电加速器(离子枪)的中子发生器。在中子发生器中，被加速到大约SOkeV的氘核(deutron) 可以撞击氘核靶或氚靶，所述撞击可以产生中子。与同位素源相比，这些源可以更加有动力，但是更加昂贵，且比Am/Be的寿命短。因此，在不能通过同位素源获得所需的高中子通量的情况下，通常可以使用中子发生器。此外，中子发生器能够在脉冲模式下操作。从中子源11发射的快中子12的一部分将散射到靶室13中，所述靶室可以填充有含氢物质(例如，水)。快中子12在靶室13中与氢核碰撞。具有与中子的质量类似的质量的氢核在快中子的减速并最终使快中子通过环境达到热平衡(中子慢化)中非常有效。 由于与氢核的相互作用，快中子失去动能并且变成慢(热)中子。例如，在与氢核相互作用时，热中子可以具有等于室温下的热运动能05meV)的平均能量。热中子然后可以类似于气体扩散而扩散，并且热中子中的一些可以返回到检测器14以作为中子通量被测量。检测器14为填充有气体的离子室，所述气体具有可以俘获热中子并且在中子俘获之后进行核反应的核。这种核包括硼(B-10，例如，BF3)、锂(Li-6)、氦(He-3)、铀-233、 铀-235和钚-239。在这些核中，He-3气体的优点在于具有大的热中子横截面(5330靶恩)， 因此通常用在离子室中。虽然B-IO (在BF3与中子反应中使用)具有比He-3低的热中子横截面(3840靶恩)，但是BF3由于其可用性通常也可以在离子室中使用。然而，本领域的普通技术人员将认识到本专利技术的实施例不受限于此。事实上，本专利技术的实施例可以使用能够进行可以通过感兴趣的高能量辐射产生离子的离子转移的任何气体或其它介质。检测器14对热中子最敏感本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种分析器，包括：检测器；和与所述检测器相邻的中子源组件，所述中子源组件包括：中子源；和屏蔽源保持器。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：亚历山大·约瑟夫·叶辛，尼古拉·巴图林，亚历克斯·库利克，迈克尔·G·布罗索，
申请(专利权)人：思姆菲舍尔科技公司，
类型：发明
国别省市：US