專利名稱：中子檢測器及用于檢測中子的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利用硼-1O(kiB)襯里中子檢測器的中子檢測，并且特別地，涉及將第二中子敏感物質(zhì)添加于kiB中子檢測器。
背景技術(shù)：
氦-3 (3He)中子檢測器用于檢測自由中子。在2001年9月11日之后，對3He的全球需求顯著地增加。接近一半的3He需求由大型輻射門式監(jiān)測器的部署驅(qū)動。在2008年，3He的全球供應(yīng)是非常低的，并且要求用于中子檢測的3He的許多計劃被推遲或取消。不幸地是，3He的供應(yīng)受限于作為來自氚(其具有12.3年的半衰期)的衰變的副產(chǎn)物的產(chǎn)物；氚作為武器計劃的一部分作為用于核武器的助推劑(booster)或者作為反應(yīng)堆操作的副產(chǎn)物而被生產(chǎn)。在美國3He的主要供應(yīng)者是美國能源部。因?yàn)?He的剩余供應(yīng)在更高優(yōu)先級計劃之間分配，所以更審慎地使用3He的供應(yīng)。另外，3He的成本在過去幾年顯著地增加。kiB中子檢測器可為用于3He中子檢測器應(yīng)用的一個替代技術(shù)。然而，與3He中子檢測器相比，10B中子檢測器可具有對中子的減小的敏感度。因此，存在用于中子檢測器技術(shù)中的連續(xù)改進(jìn)的益處，以便解決這些和其他問題。

發(fā)明內(nèi)容
下列概述提出簡化概述，以便提供本文中所討論的系統(tǒng)和/或方法的一些方面的基本理解。該概述不是本文中討論的系統(tǒng)和/或方法的廣泛綜述。它不意圖識別主要/關(guān)鍵元件或者描繪這種系統(tǒng)和/或方法的范圍。它的唯一目的是作為隨后提出的更詳細(xì)描述的序言以簡化形式提出一些概念。根據(jù)一個方面，本發(fā)明提供一種kiB中子檢測器，其包括:外殼，其限制并且密封內(nèi)部體積；中子敏感硼覆層，其位于外殼在內(nèi)部體積處的至少部分上。硼覆層和外殼中的一個用作陰極。中子檢測器還包括中心結(jié)構(gòu)，其位于內(nèi)部體積內(nèi)并且用作陽極。檢測器包括在內(nèi)部體積內(nèi)的氣體，其響應(yīng)于對中子敏感硼覆層的中子碰撞而在陰極與陽極之間傳導(dǎo)電能脈沖。氣體包括一定量的3He氣體，其對中子碰撞敏感，并且響應(yīng)于對3He氣體的中子碰撞而生成用于通過陽極接收的電能脈沖。根據(jù)另一個方面，本發(fā)明提供一種檢測中子的方法。該方法包括提供wB中子檢測器。、中子檢測器包括:外殼，其限制并且密封內(nèi)部體積；中子敏感硼覆層，其位于外殼在殼體的內(nèi)表面處的至少部分上。硼覆層和外殼中的一個用作陰極。wB中子檢測器還包括中心結(jié)構(gòu)，其位于內(nèi)部體積內(nèi)并且用作陽極。檢測器包括在內(nèi)部體積內(nèi)的氣體，其響應(yīng)于對中子敏感硼覆層的中子碰撞而在陰極與陽極之間傳導(dǎo)電能脈沖。氣體包括一定量的3He氣體，其對中子碰撞敏感，并且響應(yīng)于對3He氣體的中子碰撞而生成用于通過陽極接收的電能脈沖。該方法包括經(jīng)由中子對3He氣體的碰撞而檢測至少一個中子。


在參考附圖閱讀下列描述之后，本發(fā)明的前述和其他方面對本發(fā)明所涉及的領(lǐng)域的技術(shù)人員而言將變得顯而易見，其中:
圖1是根據(jù)本發(fā)明的方面的、包括在內(nèi)部體積中的3He氣體的示范kiB中子檢測器的示意 圖2是示范kiB中子檢測器的示意截面圖，該示范kiB中子檢測器具有在包括3He氣體的內(nèi)部體積內(nèi)的內(nèi)壁和在多個中心結(jié)構(gòu)；
圖3是示范kiB中子檢測器的示意截面圖，該示范kiB中子檢測器具有在包括3He氣體的內(nèi)部體積內(nèi)的多個中心結(jié)構(gòu)和形成多個區(qū)段的內(nèi)壁；
圖4是具有內(nèi)壁的示范kiB中子檢測器的示意截面圖，該內(nèi)壁不在包括3He氣體的內(nèi)部體積內(nèi)形成多個區(qū)段；以及
圖5是根據(jù)本發(fā)明的方面的利用圖1的kiB中子檢測器檢測中子的方法的頂級流程圖。
具體實(shí)施例方式在附圖中描述和示出合并本發(fā)明的一個或多個方面的示范實(shí)施例。這些示出的實(shí)例不意圖是對本發(fā)明的限制。例如，可在其他實(shí)施例和甚至其他類型的裝置中利用本發(fā)明的一個或多個方面。此外，某些術(shù)語在本文中僅為了方便而使用，并且不被看做是對本發(fā)明的限制。更進(jìn)一步，在附圖中，采用相同附圖標(biāo)記用于表示相同元件。在圖1內(nèi)大體示出示范B-1O (kiB)中子檢測器10的示意透視圖。將理解的是，圖1示出了可能的結(jié)構(gòu)/構(gòu)造/等的一個實(shí)例，并且在本發(fā)明的范圍內(nèi)設(shè)想其他實(shí)例。在一個特定實(shí)例中，kiB中子檢測器10用于例如通過觀察在由中子引起的反應(yīng)中釋放的帶電粒子而檢測經(jīng)過的中子。wB中子檢測器10可用于諸如廢棄核燃料的輻射監(jiān)測的各種應(yīng)用中，或者用于國土安全應(yīng)用中。中子檢測器10包括外殼20。外殼20可具有形成柱形外殼20的圓形截面,但是還設(shè)想其他截面形狀，其包括但不受限于:橢圓形、正方形、矩形等。外殼20可包括壁24和兩個端部26，其限制并且密封包含氣體或氣體混合物的內(nèi)部體積30。外殼20可由包括但不受限于不銹鋼和鋁的各種金屬構(gòu)成。絕緣子34可位于外殼20的兩個端部26上，以使中心結(jié)構(gòu)38保持在適當(dāng)?shù)奈恢貌⑶曳乐闺姾赏ㄟ^直接接觸而在中心結(jié)構(gòu)38與外殼20之間經(jīng)過。中心結(jié)構(gòu)38位于內(nèi)部體積30內(nèi)，并且用作電路中的陽極。中心結(jié)構(gòu)38可大體位于外殼20的中心軸線附近。中心結(jié)構(gòu)38可為線，或者至少具有與線相似的部分。kiB中子檢測器10還包括電穿通絕緣子60，其安裝在絕緣子34中的一個上，用于傳輸由中心結(jié)構(gòu)38陽極收集的信號。如本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的，電穿通絕緣子60可前進(jìn)到電路、構(gòu)件等，用于信號的處理。中子敏感硼覆層50位于外殼20在內(nèi)部體積30處的至少部分上。硼覆層50可覆蓋壁24的內(nèi)表面。硼覆層50和外殼20中的一個用作陰極。在一個實(shí)例中，夕卜殼20可用作電路的陰極。在另一個實(shí)例中，硼覆層50可用作電路的陰極，而外殼20用作絕緣子。在一個實(shí)例中，硼覆層50可包括特定比率的自然界存在的硼同位素。硼具有兩個自然界存在的同位素(典型地以大約20% kiB對大約80% 11B的比率建立的kiB和11B)。在一個實(shí)例中，硼覆層50包括按重量計大于20%的kiB同位素對總硼含量的最小比率。在其他變量保持相等的情況下，kiB同位素對總硼含量的比率直接涉及kiB中子檢測器10的效率。因此，可取的是，產(chǎn)生可行地所能達(dá)到的盡可能高的的包含硼的粉末中的kiB同位素對總硼含量的比率。硼覆層50可通過任意數(shù)量的方法施加于壁24的內(nèi)表面，該方法包括但不受限于:包含硼的漿的刷應(yīng)用、包含硼的漿的浸潰應(yīng)用、硼粉末的靜電噴涂和密實(shí)充填的硼粉末到壁24的表面中的熱擴(kuò)散。傳統(tǒng)地,kiB中子檢測器的內(nèi)部體積填充有適當(dāng)(proportional)氣體,并且附加氣體也可存在。內(nèi)部體積內(nèi)的氣體響應(yīng)于中子對中子敏感硼涂覆的碰撞而在陰極與陽極之間傳導(dǎo)電能脈沖。典型的、中子檢測器包括作為適當(dāng)氣體的氬，并且一些其他氣體可與內(nèi)部體積內(nèi)的適當(dāng)氣體混合。這些其他氣體可包括為多原子氣體的驟冷氣,其吸收由內(nèi)部體積內(nèi)的反應(yīng)所產(chǎn)生的紫外光，并且還可調(diào)節(jié)kiB中子檢測器的性能。驟冷氣的實(shí)例包括但不受限于CO2和甲烷。10B核具有3340靶的用于中子俘獲的截面。一靶定義為10_28m2(IOOfm2)。硼敏感物質(zhì)的截面與中子俘獲的可能性直接相關(guān)。因此，截面越大，中子俘獲的可能性越大。中子與壁的內(nèi)表面上的硼覆層相互作用，從而產(chǎn)生具有1.47 MeV的能量的α粒子和具有0.84MeV的能量的鋰離子的副產(chǎn)物。α粒子和鋰離子副產(chǎn)物被沿相反方向推動。這些副產(chǎn)物中的一種可進(jìn)入內(nèi)部體積，并且通過使內(nèi)部體積內(nèi)的適當(dāng)氣體電離而失去它的動能。如果在陽極和陰極之間產(chǎn)生電壓差，則由該電離所產(chǎn)生的電子將由于電壓差而吸附于中心結(jié)構(gòu)陽極。該電壓差可為幾百伏，其中，陽極相對于陰極陽性地偏壓。在中心結(jié)構(gòu)陽極附近的區(qū)域中，更多自由電子由在級聯(lián)效應(yīng)(cascade effect)下與氣體分子的撞擊而產(chǎn)生。自由電子收集在中心結(jié)構(gòu)陽極上，從而導(dǎo)致可放大和數(shù)字化的電子脈沖。傳統(tǒng)10B中子檢測器僅包括對中子敏感的一種物質(zhì)，硼覆層。一定量的3He氣體設(shè)置在kiB中子檢測器10的內(nèi)部體積30內(nèi)。3He氣體對中子碰撞敏感，并且響應(yīng)于對3He氣體的中子碰撞而生成用于通過陽極接收的電能脈沖。3He氣體表現(xiàn)得像以上描述的適當(dāng)氣體。當(dāng)由于與硼覆層50的中子反應(yīng)而產(chǎn)生的鋰離子或α粒子穿過內(nèi)部體積30時，自由電子由與3He氣體的撞擊產(chǎn)生。這些自由電子被拉向中心結(jié)構(gòu)38陽極，在陽極處，它們被收集以產(chǎn)生信號或電子脈沖。3He氣體可填充內(nèi)部體積30，或者3He氣體可與諸如氬的其他適當(dāng)氣體混合。3He氣體混合物可與一定量的其它適當(dāng)氣體混合。在一個實(shí)例中，其他適當(dāng)氣體可包括氬。在另一個實(shí)例中，其他適當(dāng)氣體可包括氬和驟冷氣。另外，內(nèi)部體積30內(nèi)的3He氣體還起中子敏感物質(zhì)的作用。被3He氣體吸收的經(jīng)過的中子產(chǎn)生具有764 keV的組合能量的質(zhì)子和氚核粒子的副產(chǎn)物。3He氣核具有5333靶的用于中子俘獲的截面。質(zhì)子和氚核粒子使適當(dāng)氣體電離，從而產(chǎn)生自由電子。如果在陽極與陰極之間產(chǎn)生電壓差，則由該電離產(chǎn)生的電子將由于電壓差而吸附于中心結(jié)構(gòu)陽極。該電壓差可為幾百伏，其中，陽極相對于陰極陽性地偏壓。在中心結(jié)構(gòu)陽極附近的區(qū)域中，更多自由電子由在級聯(lián)效應(yīng)下與氣體分子的撞擊產(chǎn)生。自由電子收集在中心結(jié)構(gòu)陽極上，從而導(dǎo)致可被放大和數(shù)字化的電子脈沖。3He氣體作為中子敏感物質(zhì)添加于內(nèi)部體積30提高了 wB中子檢測器10的效率。中子敏感硼覆層50和一定量的3He氣體使、中子檢測器能夠同時作為kiB襯里中子檢測器和3He氣體填充中子檢測器操作。例如，如果自由中子不被壁24的內(nèi)側(cè)上的硼覆層50吸收，則中子可被內(nèi)部體積30內(nèi)的3He氣體吸收，由此檢測中子并且提高kiB中子檢測器10的效率。這是對傳統(tǒng)kiB中子檢測器的改進(jìn)，該傳統(tǒng)kiB中子檢測器缺乏在氣體內(nèi)的附加中子敏感物質(zhì)。
10B中子檢測器的內(nèi)部上的硼覆層呈固體形式，并且它與中子的反應(yīng)產(chǎn)生離子。然而，硼覆層可自我屏蔽，這意味著:通常由于硼覆層太厚，因此硼覆層吸收中子，并且還保持由于中子吸收而產(chǎn)生的鋰離子和α粒子。該自我屏蔽狀態(tài)降低中子檢測器的效率，因?yàn)樗鼫p小在中心結(jié)構(gòu)陽極上電脈沖收集的可能性。然而，當(dāng)與典型kiB襯里檢測器相比時，典型3He氣體填充檢測器對經(jīng)過中子大約20倍地更敏感。一些中子檢測應(yīng)用要求能夠提供比wB更高的敏感度。3He氣體作為中子敏感物質(zhì)添加于kiB中子檢測器10的內(nèi)部體積30增加wB中子檢測器10的敏感度。增加kiB中子檢測器10的敏感度可利用添加于內(nèi)部體積30的一定量的3He氣體實(shí)現(xiàn)，該3He氣體的量少于填充傳統(tǒng)3He氣體中子檢測器所需的3He氣體的量。與傳統(tǒng)3He氣體中子檢測器相比，這導(dǎo)致了比傳統(tǒng)kiB中子檢測器更敏感的kiB中子檢測器10，并且節(jié)約了 3He氣體的使用。轉(zhuǎn)向圖2，另一個示范kiB中子檢測器10的截面圖示出為具有位于內(nèi)部體積30內(nèi)的多個中心結(jié)構(gòu)38。中心結(jié)構(gòu)38用作在共同外殼20內(nèi)的陽極，外殼20限制并且密封內(nèi)部體積30。內(nèi)部體積30可包括多個內(nèi)壁66。內(nèi)壁66可形成內(nèi)部體積30內(nèi)的多個區(qū)段，以便區(qū)段不相互密閉地密封。圖2中示出的實(shí)例包含六個區(qū)段，然而，設(shè)想各種數(shù)量和構(gòu)成的內(nèi)壁66，其可形成內(nèi)部體積30內(nèi)的許多區(qū)段。硼覆層50可覆蓋壁24的內(nèi)表面和內(nèi)壁66的表面。中心結(jié)構(gòu)38的分布可在區(qū)段之間相等地劃分，例如，每個區(qū)段一個中心結(jié)構(gòu)38，或者每個區(qū)段兩個中心結(jié)構(gòu)38?？蛇x地，中心結(jié)構(gòu)38的分布可在區(qū)段之間不相等地劃分，例如，內(nèi)部體積30的區(qū)段可具有各種區(qū)段中的零個、一個、兩個或更多個中心結(jié)構(gòu)。一定量的3He氣體可填充內(nèi)部體積30的區(qū)段，或者3He氣體可與諸如氬的其他適當(dāng)氣體混合。3He氣體還可與驟冷氣或其他適當(dāng)氣體和驟冷氣的組合混合。在另一個實(shí)例中，內(nèi)壁66可在彼此和外殼20之間形成密封，以便在區(qū)段之間不存在流體連通。在該實(shí)例中，一個特別區(qū)段可填充有與同一 kiB中子檢測器10內(nèi)的任何其他區(qū)段的適當(dāng)氣體不同的適當(dāng)氣體。轉(zhuǎn)向圖3，示出具有內(nèi)壁66的另一示范kiB中子檢測器10的截面圖。包括壁24和兩個端部26(僅示出一個)的共同外壁20限制并且密封內(nèi)部體積30。多個區(qū)段通過內(nèi)壁66形成在內(nèi)部體積30內(nèi)，并且多個中心結(jié)構(gòu)38在所有區(qū)段中分布。雖然設(shè)想各種設(shè)計，但是在示出的實(shí)例中，各種區(qū)段由內(nèi)壁66限制以形成密實(shí)充填的蜂巢配置。硼覆層50可覆蓋壁24的內(nèi)表面和內(nèi)壁66的表面。區(qū)段可充當(dāng)單個kiB中子檢測器，其不一定被密封，而是包含在被壁24和兩個端部26密封的更大內(nèi)部體積30內(nèi)。轉(zhuǎn)向圖4,不出了具有內(nèi)壁66的另一不范中子檢測器10的截面圖。外殼20的部分示出為透明，僅用來促進(jìn)對一個示范、中子檢測器10的結(jié)構(gòu)的理解，不指示外殼20的任何材料特性。包括壁24和兩個端部26 (僅示出一個)的外殼20限制并且密封內(nèi)部體積30。多個內(nèi)壁66可以以不產(chǎn)生單個區(qū)段的方式放置在內(nèi)部體積30內(nèi)。硼覆層50可覆蓋壁24的內(nèi)表面和內(nèi)壁66的表面。中心結(jié)構(gòu)38可位于外殼20的中心軸線處。在圖5中大體描述了利用kiB中子檢測器檢測中子的示范方法，該kiB中子檢測器利用3He氣體的添加而增強(qiáng)的它的敏感度。可與圖1中示出的示范kiB中子檢測器10結(jié)合執(zhí)行方法。該方法包括提供kiB中子檢測器的步驟110。kiB中子檢測器包括包含壁和兩個端部的外殼，其中，外殼限制內(nèi)部體積，并且外殼用作陰極。外殼可具有可或可不包括表面區(qū)域增強(qiáng)特征的圓形、橢圓形、正方形、矩形或其他截面。外殼可包括壁和兩個端部以限制可包含氣體的內(nèi)部體積。外殼可由包括但不受限于不銹鋼和鋁的各種金屬構(gòu)成。在電路中，外殼可充當(dāng)陰極。絕緣子可位于外殼的兩個端部上以使中心結(jié)構(gòu)保持在適當(dāng)?shù)奈恢貌⑶曳乐闺姾赏ㄟ^直接接觸在中心結(jié)構(gòu)與外殼之間經(jīng)過。中心結(jié)構(gòu)可大體上位于外殼的中心軸線附近。中心結(jié)構(gòu)可具有與線相似的部分，并且可充當(dāng)電路中的陽極。硼覆層覆蓋壁的內(nèi)表面。kiB中子檢測器還包括電穿通絕緣子，其安裝在絕緣子中的一個上，用于由中心結(jié)構(gòu)陽極所收集的信號的傳輸。一定量的3He氣體添加于、中子檢測器的內(nèi)部體積。3He氣體表現(xiàn)得像以上描述的適當(dāng)氣體。當(dāng)由于與硼覆層的中子相互作用而產(chǎn)生的鋰離子或α粒子穿過內(nèi)部體積時，自由電子由與適當(dāng)氣體的撞擊產(chǎn)生。這些自由電子被拉向中心結(jié)構(gòu)陽極，在該陽極處，它們收集以生成信號或電子脈沖。3He氣體可填充內(nèi)部體積，或者3He氣體可與諸如氬和驟冷氣的其他適當(dāng)氣體混合。另外，內(nèi)部體積內(nèi)的3He氣體還充當(dāng)中子敏感物質(zhì)。經(jīng)過的中子被3He氣體吸收，從而產(chǎn)生具有764 keV的組合能量的質(zhì)子和氚核粒子的副產(chǎn)物。質(zhì)子和氚核粒子使適當(dāng)氣體電離，從而產(chǎn)生自由電子。如果在陽極與陰極之間產(chǎn)生電壓差，則由該電離產(chǎn)生的電子將由于電壓差而吸附于中心結(jié)構(gòu)陽極。該電壓差可為幾百伏，其中，陽極相對于陰極陽性地偏壓。在中心結(jié)構(gòu)陽極附近的區(qū)域中，更多自由電子由在級聯(lián)效應(yīng)下與氣體分子的撞擊產(chǎn)生。自由電子收集在中心結(jié)構(gòu)陽極上，從而導(dǎo)致可放大和數(shù)字化的電子脈沖。3He氣體作為中子敏感物質(zhì)添加于內(nèi)部體積提高kiB中子檢測器的效率。例如，如果自由中子穿過壁的內(nèi)側(cè)上的硼覆層而不被吸收，則中子可被內(nèi)部體積內(nèi)的3He氣體吸收，由此檢測中子。該方法還包括檢測穿過kiB中子檢測器的自由中子的步驟120。中心結(jié)構(gòu)陽極收集自由電子，從而導(dǎo)致可放大和數(shù)字化的信號或電子脈沖。接著，信號可被分析以確定若干可測量量，諸如中子計數(shù)率、Y粒子誘發(fā)脈沖、3He氣體誘發(fā)脈沖和kiB誘發(fā)脈沖之間的區(qū)別
坐寸ο在一個實(shí)例中，該方法可包括硼覆層，其具有按重量計的大約20%的kiB同位素對總硼含量的最小比率。中子與壁的內(nèi)表面上的硼覆層相互作用，從而產(chǎn)生亞原子副產(chǎn)物。這些副產(chǎn)物中的一個可進(jìn)入內(nèi)部體積,并且通過使內(nèi)部體積內(nèi)的適當(dāng)氣體電離而失去它的動能。如果在陽極與陰極之間產(chǎn)生電壓差，則由該電離產(chǎn)生的電子將由于電壓差而吸附于中心結(jié)構(gòu)陽極。3He氣體添加于kiB中子檢測器的內(nèi)部體積提供了裝置，其利用中子敏感物質(zhì)的組合以增大檢測器的總中子敏感度。檢測器合并設(shè)計特征，其優(yōu)化合適計數(shù)器(counter)的性能以同時作為、襯里中子檢測器和3He氣體填充中子檢測器來操作。3He氣體添加于kiB中子檢測器的內(nèi)部體積提供了裝置，當(dāng)與傳統(tǒng)3He氣體中子檢測器相比時，該裝置利用中子敏感物質(zhì)的組合以增大、中子檢測器的敏感度，節(jié)約3He氣體的有限資源，并且降低敏感中子檢測器的成本。3He氣體在kiB中子檢測器中的使用，當(dāng)與傳統(tǒng)3He氣體中子檢測器相比時，提高了檢測器效率，同時能夠?qū)崿F(xiàn)有效的kiB中子檢測器，該有效的、中子檢測器要求更少的3He氣體。已經(jīng)參考以上描述的示范實(shí)施例描述本發(fā)明。在閱讀和理解本說明書之后，其他人將想到修改和改變。在所有這種修改和改變在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)的情況下，合并本發(fā)明的一個或多個方面的示范實(shí)施例意圖包括所有這種修改和改變。
權(quán)利要求
1.一種kiB中子檢測器，包括: 外殼,其限制并且密封內(nèi)部體積； 中子敏感硼覆層，其位于所述外殼在所述內(nèi)部體積處的至少部分上，其中，所述硼覆層和所述外殼中的一個用作陰極； 中心結(jié)構(gòu)，其位于所述內(nèi)部體積內(nèi)并且用作陽極；以及 在所述內(nèi)部體積內(nèi)的氣體，其響應(yīng)于中子對所述中子敏感硼覆層的碰撞而在所述陰極與所述陽極之間傳導(dǎo)電能脈沖，所述氣體包括一定量的3He氣體,其對中子碰撞敏感,并且響應(yīng)于中子對所述3He氣體的碰撞而生成用于通過所述陽極接收的電能脈沖。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的kiB中子檢測器，其特征在于，所述氣體包括與一定量的其他適當(dāng)氣體混合的3He氣體。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的kiB中子檢測器，其特征在于，其他適當(dāng)氣體包括氬。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的kiB中子檢測器，其特征在于，其他適當(dāng)氣體包括氬和驟冷氣。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的kiB中子檢測器，其特征在于，所述中子敏感硼覆層和所述一定量的3He氣體使所述kiB中子檢測器能夠同時作為、襯里中子檢測器和3He氣體填充中子檢測器來操作。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的kiB中子檢測器，其特征在于，所述硼覆層包括按重量計大于20%的kiB同位素對總硼含量的最小比率。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ki`B中子檢測器，其特征在于，所述外殼是柱形的。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的kiB中子檢測器，其特征在于，所述kiB中子檢測器還包括位于所述內(nèi)部體積內(nèi)的多個中心結(jié)構(gòu)，所述中心結(jié)構(gòu)用作共同外殼內(nèi)的陽極，所述共同外殼限制并且密封所述內(nèi)部體積。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的kiB中子檢測器，其特征在于，所述kiB中子檢測器還包括多個內(nèi)壁，其中，中子敏感硼覆層位于所述內(nèi)壁中的至少一個上。
10.一種檢測中子的方法，所述方法包括: 提供、中子檢測器，所述、中子檢測器包括: 外殼,其限制并且密封內(nèi)部體積； 中子敏感硼覆層，其位于所述外殼在所述內(nèi)部體積處的至少部分上，其中，所述硼覆層和所述外殼中的一個用作陰極； 中心結(jié)構(gòu)，其位于所述內(nèi)部體積內(nèi)并且用作陽極；以及 在所述內(nèi)部體積內(nèi)的氣體，其響應(yīng)于中子對所述中子敏感硼覆層的碰撞而在所述陰極與所述陽極之間傳導(dǎo)電能脈沖，所述氣體包括一定量的3He氣體,其對中子碰撞敏感,并且響應(yīng)于中子對所述3He氣體的碰撞而生成用于通過所述陽極接收的電能脈沖；以及 經(jīng)由所述中子對所述3He氣體的碰撞而檢測至少一個中子。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，提供kiB中子檢測器的步驟包括規(guī)定:所述3He氣體與一定量的其他適當(dāng)氣體混合。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，其他適當(dāng)氣體包括氬。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，其他適當(dāng)氣體包括氬和驟冷氣。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述kiB中子檢測器同時作為kiB襯里中子檢測器和3He氣體填充中子檢測器來操作。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述kiB中子檢測器還包括位于所述內(nèi)部體積內(nèi)的多個中心結(jié)構(gòu)，所述中心結(jié)構(gòu)用作共同外殼內(nèi)的陽極，所述共同外殼限制并且密封內(nèi)部體積。
16.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述kiB中子檢測器還包括多個內(nèi)壁，其中，中子敏感硼覆層位于所述內(nèi)壁中的至少一個上。
17.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述硼覆層包括按重量計大于20%的10B同位素對總 硼含量的最小比率。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種10B中子檢測器和一種檢測中子的相關(guān)方法。檢測器包括外殼，其限制并且密封內(nèi)部體積；中子敏感硼覆層，其位于外殼在內(nèi)部體積處的至少部分上。硼覆層和外殼中的一個用作陰極，并且中心結(jié)構(gòu)位于內(nèi)部體積內(nèi)并且用作陽極。檢測器包括在內(nèi)部體積內(nèi)的氣體，其響應(yīng)于中子對中子敏感硼覆層的碰撞而在陰極與陽極之間傳導(dǎo)電能脈沖。氣體包括一定量的3He氣體，其對中子碰撞敏感，并且響應(yīng)于中子對3He氣體的碰撞而生成用于通過陽極接收的電能脈沖。該方法包括經(jīng)由中子對3He氣體的碰撞檢測至少一個中子。
文檔編號G01T3/00GK103105621SQ20121044539
公開日2013年5月15日 申請日期2012年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月10日
發(fā)明者K.S.麥金尼, N.H.約翰遜, T.R.安德森 申請人:通用電氣公司