專利名稱：一種快中子探測(cè)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
[0001]本實(shí)用新型一般性地涉及核技術(shù)應(yīng)用，特別是中子散射和安全檢測(cè)技木。更具體地，本實(shí)用新型涉及ー種快中子探測(cè)器。
背景技術(shù)：
在傳統(tǒng)的針對(duì)核材料的安全檢測(cè)技術(shù)中，利用3He正比計(jì)數(shù)器和聚こ烯慢化體進(jìn)行快中子檢測(cè)是一種常規(guī)技木。但是，這種技術(shù)至少存在兩方面的不足。I. 3He供氣不足。由干3He是探測(cè)中子的重要核素，其世界范圍內(nèi)較普遍出現(xiàn)的供貨不足問題已經(jīng)對(duì)核材料安全檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用提出了嚴(yán)重的挑戰(zhàn)，使得安檢設(shè)備的制造成本迅速飆升。2.在這種技術(shù)中，中子的慢化體積和測(cè)量體積是獨(dú)立的，即慢化體積由聚こ烯構(gòu)成，測(cè)量體積由3He正比計(jì)數(shù)器構(gòu)成。慢化體積和測(cè)量體積在空間上存在競爭關(guān)系，而它們所分別對(duì)應(yīng)的快中子慢化效率和熱中子吸收效率的乘積決定了最終的探測(cè)效率，所以既不能使慢化體積過大，也不能使測(cè)量體積過大，這就限制了該技術(shù)所能實(shí)現(xiàn)的最大快中子探測(cè)效率。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的ー個(gè)目的g在提供一種無需利用緊缺核素3He進(jìn)行快中子檢測(cè)的新的技術(shù)方案，以便降低制造成本，更好地滿足安檢設(shè)備日益增長的市場(chǎng)需求。本實(shí)用新型的進(jìn)ー步的目的是要使得在本實(shí)用新型的技術(shù)方案中，對(duì)于快中子最大探測(cè)效率的實(shí)現(xiàn)不存在相互制約的因素，以回避現(xiàn)有技術(shù)中慢化體積和測(cè)量體積間的競爭關(guān)系，獲得更大的快中子探測(cè)效率?？傮w而言，本實(shí)用新型創(chuàng)造性地采用如下基本思路來實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的上述目的，以在有利地降低快中子探測(cè)器制造成本的同時(shí)獲得高的快中子探測(cè)效率I.利用塑料閃爍體來實(shí)現(xiàn)快中子探測(cè)器所需的中子慢化和信號(hào)形成功能；2.利用在塑料閃爍體的表面進(jìn)行中子敏感鍍膜處理來實(shí)現(xiàn)中子探測(cè)器所需的中子吸收功能。具體地，本實(shí)用新型提供了ー種快中子探測(cè)器，包括塑料閃爍體陣列，所述塑料閃爍體陣列包括至少ー個(gè)塑料閃爍體單元，每個(gè)所述塑料閃爍體単元的側(cè)壁表面上包覆或涂鍍有中子敏感鍍膜。優(yōu)選地，所述塑料閃爍體陣列具有接收入射快中子的第一端以及與所述第一端相對(duì)的第二端。而且優(yōu)選地，所述快中子探測(cè)器還包括光導(dǎo)裝置，其設(shè)置在所述塑料閃爍體陣列的所述第二端，以對(duì)所述塑料閃爍體単元中形成的出射到所述第二端的光進(jìn)行收集和導(dǎo)向；以及光電轉(zhuǎn)換裝置，其設(shè)置在所述光導(dǎo)裝置的出射端，以將所述光導(dǎo)裝置收集和引導(dǎo)到其上的光轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。優(yōu)選地，所述塑料閃爍體単元的數(shù)量為多個(gè)。[0013]優(yōu)選地，所述中子敏感鍍膜是直接在每個(gè)所述塑料閃爍體單元的側(cè)壁表面上鍍膜形成的。優(yōu)選地，所述中子敏感鍍膜是在基材上鍍膜形成的，鍍膜后的所述基材以使得所述中子敏感鍍膜與所述塑料閃爍體單元的側(cè)壁表面相接觸的方式包裹在所述塑料閃爍體單元的側(cè)壁表面上。優(yōu)選地，形成所述中子敏感鍍膜的材料含有硼或釓。優(yōu)選地，所述中子敏感鍍膜的厚度為O. I μ m 4μ m。優(yōu)選地，每個(gè)所述塑料閃爍體單元的高度為IOcm 50cm，長度和寬度為O. Icm 5cm。優(yōu)選地，每個(gè)所述塑料閃爍體單元的橫截面皆為正多邊形，更優(yōu)選地可為正方形或正六邊形。優(yōu)選地，本實(shí)用新型的快中子探測(cè)器還可包括放大成型電路，其接收所述光電轉(zhuǎn)換裝置輸出的電信號(hào)并對(duì)其進(jìn)行放大整形；信號(hào)揀出電路，其接收所述放大成型電路輸出的電信號(hào)并從中提取出時(shí)間信號(hào)；延時(shí)電路，其接收所述信號(hào)揀出電路輸出的時(shí)間信號(hào)并對(duì)其進(jìn)行延時(shí)；至少具有第一輸入通道和第二輸入通道的符合電路，所述第一輸入通道接收所述信號(hào)揀出電路輸出的非延時(shí)時(shí)間信號(hào)，所述第二輸入通道接收所述延時(shí)電路輸出的延時(shí)時(shí)間信號(hào)，并根據(jù)所述非延時(shí)時(shí)間信號(hào)和所述延時(shí)時(shí)間信號(hào)生成符合脈沖信號(hào)；以及計(jì)數(shù)器，其接收所述符合電路輸出的符合脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，獲得符合計(jì)數(shù)。在本實(shí)用新型的這種基于鍍膜塑料閃爍體實(shí)現(xiàn)的新型快中子探測(cè)器中，可以近似地認(rèn)為慢化體積和測(cè)量體積是相同的，因此本實(shí)用新型有利地解決了現(xiàn)有技術(shù)中兩種體積相互競爭制衡的問題，能夠獲得更大的快中子探測(cè)效率。根據(jù)下文結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述，本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)更加明了本實(shí)用新型的上述以及其他目的、優(yōu)點(diǎn)和特征。

后文將會(huì)參照附圖并以示例性而非限制性方式對(duì)本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述，附圖中相同的附圖標(biāo)記標(biāo)示了相同或類似的部件或部分。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解的是，這些附圖未必是按實(shí)際比例繪制的。附圖中圖I是根據(jù)本實(shí)用新型一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的快中子探測(cè)器所用的塑料閃爍體陣列的示意性透視圖；圖2是構(gòu)成圖I所示塑料閃爍體陣列的一個(gè)塑料閃爍體單元的示意性放大透視圖；圖3是圖2所示塑料閃爍體單元的示意性橫截面視圖；圖4是根據(jù)本實(shí)用新型的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例利用鍍膜后的基材對(duì)塑料閃爍體單元的側(cè)面進(jìn)行包裹的示意性圖示；圖5是圖4所示鍍膜后的基材的示意性橫截面視圖；圖6是根據(jù)本實(shí)用新型一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的快中子探測(cè)器的結(jié)構(gòu)示意圖，其中示出了快中子入射到塑料閃爍體陣列后發(fā)生的慢化過程和吸收過程以及電離、發(fā)光過程；圖7是基于時(shí)間符合方法對(duì)光電轉(zhuǎn)換裝置輸出的電信號(hào)進(jìn)行處理，提高n/Y比值的處理電路的示意性方框圖；圖8是示出了中子反沖質(zhì)子信號(hào)與中子俘獲信號(hào)之間的時(shí)間分布關(guān)系的示例性曲線圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型的快中子探測(cè)器采用如圖I所示的塑料閃爍體陣列10來實(shí)現(xiàn)中子慢化和光信號(hào)形成功能。塑料閃爍體陣列10具有接收入射快中子的第一端以及與所述第一端相對(duì)的第二端?？熘凶釉趶乃龅谝欢松淙腴W爍體陣列10時(shí)，將會(huì)在其中發(fā)生慢化、吸收、電離發(fā)光的過程，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)快中子的測(cè)量。塑料閃爍體陣列10可由至少一個(gè)(優(yōu)選是多個(gè))相同的塑料閃爍體單元12構(gòu)成，其總體構(gòu)形(由該陣列的外包絡(luò)線限定)可為任何適當(dāng)?shù)男螤?，例如可為正方形、長方形、圓形、六邊形等。在圖I所示的優(yōu)選實(shí)施例中，塑料閃爍體陣列10被構(gòu)建為m X m的正方形陣列，其中m表示沿該陣列中的一個(gè)邊長所包括的塑料閃爍體單元的數(shù)量，因此m—般為大于等于2的正整數(shù)，優(yōu)選可等于6、10或更大數(shù)值，更優(yōu)選地可為12、15、20、25、30或更大數(shù)值。不過，在極端情況下，m也可等于1，也就是說，在這種極端情況下，本申請(qǐng)中所述的塑料閃爍體陣列可僅由一個(gè)塑料閃爍體單元12構(gòu)成。每個(gè)塑料閃爍體單元12的橫截面優(yōu)選可為各種正多邊形，更優(yōu)選地可為正方形或正六邊形。圖2是構(gòu)成圖I所示塑料閃爍體陣列10的一個(gè)塑料閃爍體單元12的示意性放大透視圖，圖3是圖2所示塑料閃爍體單元的示意性橫截面視圖，其中所示塑料閃爍體單元12具有高度H，長度L和寬度W。在本實(shí)用新型的一些實(shí)施例中，塑料閃爍體單元的高度H可為約IOcm 50cm，長度L和寬度W可分別為約O. Icm 5cm。特別地，在圖2和圖3所示的優(yōu)選實(shí)施例中，塑料閃爍體單元的高度H優(yōu)選為約20cm ;長度L和寬度W優(yōu)選相等，皆為約1cm。當(dāng)然，高度H，長度L和寬度W可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。每個(gè)塑料閃爍體單元12的側(cè)壁表面上包覆或涂鍍有一層具有厚度T的中子敏感鍍膜14。形成所述中子敏感鍍膜的材料優(yōu)選含有硼或釓。在本實(shí)用新型的一些實(shí)施例中，厚度T的范圍可為約O. I μ m 4 μ m，優(yōu)選可為約I μ m。當(dāng)然，這里厚度T的具體大小也可根據(jù)需要適當(dāng)調(diào)整。在本實(shí)用新型的一些優(yōu)選實(shí)施例中，中子敏感鍍膜14可以直接在每個(gè)塑料閃爍體單元12的側(cè)壁表面上鍍膜形成，如圖2所示。如本領(lǐng)域技術(shù)人員可以意識(shí)到的，這種方法要求鍍膜工藝的溫度低于塑料閃爍體單元12的軟化溫度。在本實(shí)用新型的另一些優(yōu)選實(shí)施例中，如圖4和圖5所示，中子敏感鍍膜14可首先在基材13上鍍膜形成，然后將帶有中子敏感鍍膜14的基材13以使得中子敏感鍍膜14與塑料閃爍體單元12的側(cè)壁表面相接觸的方式包裹在塑料閃爍體單元12的側(cè)壁表面上，使之具有中子敏感特性。在這樣的實(shí)施例中，基材13優(yōu)選為鋁箔或其他合適的襯底材料。無論是在塑料閃爍體單元12直接鍍膜，還是在基材13上鍍膜，所用鍍膜工藝可為磁控濺射、電子束蒸發(fā)、電泳、原子層沉積等各種適當(dāng)?shù)姆绞?。中子在射入塑料閃爍體陣列10后，將會(huì)發(fā)生如圖6所示的慢化過程和吸收過程。慢化過程和吸收過程都會(huì)產(chǎn)生高能的帶電粒子，其中慢化過程得到的是反沖質(zhì)子，其能量與入射中子的能量相當(dāng)。吸收過程得到的是核反應(yīng)之后的帶電粒子，如果選用kiB作為中子反應(yīng)核素，則反應(yīng)式如下。
權(quán)利要求1.ー種快中子探測(cè)器，其特征在于包括 塑料閃爍體陣列，所述塑料閃爍體陣列包括至少ー個(gè)塑料閃爍體單元，每個(gè)所述塑料閃爍體單元的側(cè)壁表面上包覆或涂鍍有中子敏感鍍膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的快中子探測(cè)器，其特征在干， 所述塑料閃爍體陣列具有接收入射快中子的第一端以及與所述第一端相対的第二端；而且 所述快中子探測(cè)器還包括 光導(dǎo)裝置，其設(shè)置在所述塑料閃爍體陣列的所述第二端，以對(duì)所述塑料閃爍體単元中形成的出射到所述第二端的光進(jìn)行收集和導(dǎo)向；以及 光電轉(zhuǎn)換裝置，其設(shè)置在所述光導(dǎo)裝置的出射端，以將所述光導(dǎo)裝置收集和引導(dǎo)到其上的光轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的快中子探測(cè)器，其特征在于，所述塑料閃爍體単元的數(shù)量為多個(gè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的快中子探測(cè)器，其特征在于，所述中子敏感鍍膜是直接在每個(gè)所述塑料閃爍體單元的側(cè)壁表面上鍍膜形成的。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的快中子探測(cè)器，其特征在于，所述中子敏感鍍膜是在基材上鍍膜形成的，鍍膜后的所述基材以使得所述中子敏感鍍膜與所述塑料閃爍體単元的側(cè)壁表面相接觸的方式包裹在所述塑料閃爍體単元的側(cè)壁表面上。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的快中子探測(cè)器，其特征在于，形成所述中子敏感鍍膜的材料含有硼或釓。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的快中子探測(cè)器，其特征在于，所述中子敏感鍍膜的厚度為O. I μ m 4 μ m。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的快中子探測(cè)器，其特征在于，每個(gè)所述塑料閃爍體単元的高度為IOcm 50cm,長度和寬度為O. Icm 5cm。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的快中子探測(cè)器，其特征在于，每個(gè)所述塑料閃爍體単元的橫截面皆為正多邊形。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的快中子探測(cè)器，其特征在干，每個(gè)所述塑料閃爍體単元的橫截面皆為正方形或正六邊形。
11.根據(jù)權(quán)利要求2所述的快中子探測(cè)器，其特征在于還包括 放大成型電路，其接收所述光電轉(zhuǎn)換裝置輸出的電信號(hào)并對(duì)其進(jìn)行放大整形； 信號(hào)揀出電路，其接收所述放大成型電路輸出的電信號(hào)并從中提取出時(shí)間信號(hào)； 延時(shí)電路，其接收所述信號(hào)揀出電路輸出的時(shí)間信號(hào)并對(duì)其進(jìn)行延吋； 至少具有第一輸入通道和第二輸入通道的符合電路，所述第一輸入通道接收所述信號(hào)揀出電路輸出的非延時(shí)時(shí)間信號(hào)，所述第二輸入通道接收所述延時(shí)電路輸出的延時(shí)時(shí)間信號(hào)，并根據(jù)所述非延時(shí)時(shí)間信號(hào)和所述延時(shí)時(shí)間信號(hào)生成符合脈沖信號(hào)；以及 計(jì)數(shù)器，其接收所述符合電路輸出的符合脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，獲得符合計(jì)數(shù)。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種快中子探測(cè)器，其包括塑料閃爍體陣列，所述塑料閃爍體陣列包括至少一個(gè)塑料閃爍體單元，每個(gè)所述塑料閃爍體單元的側(cè)壁表面上包覆或涂鍍有中子敏感鍍膜。本實(shí)用新型的這種基于鍍膜塑料閃爍體實(shí)現(xiàn)的快中子探測(cè)器有利地解決了現(xiàn)有技術(shù)中慢化體積和測(cè)量體積相互競爭的問題，能夠獲得更大的快中子探測(cè)效率。
文檔編號(hào)G01T3/06GK202404247SQ201120557438
公開日2012年8月29日 申請(qǐng)日期2011年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月28日
發(fā)明者劉毅, 張勤儉, 楊祎罡 申請(qǐng)人:同方威視技術(shù)股份有限公司