一種載Gd液閃的多單元4π立體角探測系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種載Gd液閃的多單元4π立體角探測系統(tǒng)，包括10個正五邊形的探測器和30個六邊形探測器，所述每個正五邊形探測器的周圍無縫連接5個六邊形探測器，所述載Gd的液體閃爍探測器外殼為硬鋁，所述硬鋁厚度優(yōu)選為3mm，所述載Gd的液體閃爍探測器內(nèi)裝有EJ-331型的液閃，液閃中摻以質(zhì)量百分比濃度為0.5％的Gd同位素。本實用新型能夠減小死時間、提高探測效率且具有一定的(n，γ)分辨本領(lǐng)。
【專利說明】—種載Gd液閃的多單元4 π立體角探測系統(tǒng)【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于中子物理領(lǐng)域，具體涉及一種載Gd液閃的多單元4 π立體角探測系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002](η, 2η)核反應(yīng)在反應(yīng)堆內(nèi)起中子增值的作用，所以可裂變核的(η，2η)反應(yīng)截面的準確測量在核能以及核技術(shù)利用方面具有非常重要的意義[1]。人們采用多種方法來開展這一工作，活化法是其中常用的一種手段，但是它要求剩余核有合適的半衰期，此外，該方法對樣品的純度以及中子源的強度有較高的要求[2]。瞬發(fā)Y射線法是一種與核反應(yīng)理論模型相結(jié)合的測量方法，但它較強地依賴于核反應(yīng)理論模型，給測量結(jié)果帶來較大的不確定度[2]。
[0003]作為直接測量法的一種，F(xiàn)rehaut等人在1976年提出的大閃爍液體球方法具有較聞的探測效率，它的基本原理是，兩半球形的容器內(nèi)裝有載Gd的液體閃爍體，容器周圍嵌以十幾根光電倍增管，用以收集光脈沖信號。單能脈沖中子源經(jīng)準直后照射位于系統(tǒng)幾何中心的樣品，中子與樣品發(fā)生(η，2η)核反應(yīng)后產(chǎn)生的中子很快被液閃慢化，并產(chǎn)生中子脈沖(通常稱為快信號)。由于Gd同位素具有較高的熱中子俘獲截面，所以中子最后被Gd俘獲。處于激發(fā)態(tài)的Gd同位素會發(fā)射總能量為SMeV左右的級聯(lián)Y射線，這些Y射線引起的脈沖信號稱為慢信號，通過對這種級聯(lián)Y射線的測量可以確定(η，2η)反應(yīng)截面的大小。這種方法具有較高的中子探測效率(80%左右)，不依賴于核反應(yīng)理論模型，對剩余核的半衰期也沒有要求。但這種方法在測量可裂變核的(η，2η)截面時，不能區(qū)分兩中子事件是來源于(η，2η)反應(yīng)還是裂 變反應(yīng)。此外，系統(tǒng)具有較大的靈敏體積，環(huán)境、樣品中的Y射線的符合相加效應(yīng)明顯，這導致了較高的Y本底。由于探測系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生的Y射線會使所有光電倍增管響應(yīng)，使得系統(tǒng)具有過高的計數(shù)率。
實用新型內(nèi)容
[0004]針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本實用新型提供了一種具有較高的中子探測效率、較強的(η，Y)分辨本領(lǐng)和較低的死時間的多單元4 π立體角探測系統(tǒng)，本實用新型由40個液體閃爍探測器組成、適用于(η，2η)核反應(yīng)截面較低的測量工作的多單元4 π立體角的探測系統(tǒng)。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采取如下技術(shù)方案:
[0006]一種載Gd液閃的多單元4 π立體角探測系統(tǒng)，由40個載Gd的液體閃爍探測器組成，所述載Gd的液體閃爍探測器橫截面形狀分別為五邊形和六邊形，本實用新型包括10個正五邊形的探測器和30個六邊形探測器，所述正五邊形探測器的周圍無縫連接5個六邊形探測器，所述40個載Gd的液體閃爍探測器橫截面構(gòu)成了一球內(nèi)接多面體，所述探測系統(tǒng)中心留有一空腔，用于放置待測樣品，沿球內(nèi)接多面體中心軸設(shè)有中子束流通道。
[0007]進一步的，所述中子束流通道橫截面為正五邊形。[0008]所述載Gd的液體閃爍探測器外殼為硬鋁，所述硬鋁厚度優(yōu)選為3_。
[0009]所述載Gd的液體閃爍探測器內(nèi)裝有EJ-331型的液閃，液閃中摻以質(zhì)量百分比濃度為0.5%的Gd同位素。
[0010]進一步的，探測器之間用螺絲固定。
[0011]所述探測系統(tǒng)空腔半徑為15cm。
[0012]優(yōu)選地，所述探測系統(tǒng)探測器的厚度為30cm。
[0013]正5邊形探測器前、后橫截面的邊長分別為5.24cm和15.71cm，六邊形探測器前后表面的邊長為 5.24cm、6.03cm 和 15.71cm、18.08cm。
[0014]所述正五邊形和六邊形探測器的厚度均為30cm。
[0015]探測器內(nèi)所盛液閃的C、H比約為3:4，密度為0.87g/cm3，摻Gd后的質(zhì)量密度為
0.9g/cm3。
[0016]本實用新型的有益效果為:
[0017]I)這種多單元的構(gòu)造可降低單個探測器的計數(shù)率，從而減小死時間。
[0018]2)它還具有一定的(n，Y )分辨本領(lǐng)，能有效減小環(huán)境Y本底對測量結(jié)果的影響，在對可裂變核的(n，2n)截面進行測量時，將樣品置于裂變室內(nèi)，用裂變室信號做反符合則可以減小裂變中子對測量結(jié)果的影響。
[0019]3)用于該探測系統(tǒng)的裂變電離室是多靶片快裂變室，具有約90%的探測效率。
[0020]4)裂變室和該液閃探測系統(tǒng)構(gòu)成的這一研究平臺，還可用于非裂變核的(n，2n)截面的測量，以及中子的角分布及角關(guān)聯(lián)等的測量。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖2為中子束流通道示意圖；
[0023]圖3為正五邊形探測器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖4為六邊形探測器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖5為正五邊形探測器橫截面；
[0026]圖6為六邊形探測器橫截面。
[0027]圖中，1-球內(nèi)接多面體，2-正五邊形探測器，3-六邊形探測器，4-中子束流通道?！揪唧w實施方式】
[0028]為了便于理解，下面結(jié)合附圖，通過實施例對本實用新型作進一步具體描述:
[0029]一種載Gd液閃的多單元4 π立體角探測系統(tǒng)，包括球內(nèi)接多面體I ;所述球內(nèi)接多面體I上設(shè)置有十個正五邊形探測器2和三十個六邊形探測器3 ；
[0030]所述每個正五邊形探測器2的周圍無縫連接五個六邊形探測器3。為了能夠覆蓋接近4π的立體角，探測系統(tǒng)每兩個相鄰的探測單元都實現(xiàn)無縫連接，同時為了有相等的效率，各單元對系統(tǒng)幾何中心都具有近似相同的立體角。滿足以上條件的各探測單元的橫截面構(gòu)成了一球內(nèi)接多面體I ;所述探測系統(tǒng)中心留有一半徑為15cm的空腔，用于放置待測樣品。
[0031]沿球內(nèi)接多面體中心軸設(shè)有橫截面為正五邊形的中子束流通道4。[0032]所述每個正五邊形探測器2和六邊形探測器3內(nèi)的外殼為硬鋁，所述硬鋁厚度優(yōu)選為3mm ;在每個正五邊形探測器2和六邊形探測器3內(nèi)都裝有EJ-331型的液閃，液閃中摻以質(zhì)量百分比濃度為0.5%的Gd同位素。探測器內(nèi)所盛液閃的C、H比約為3:4，密度為
0.87g/cm3，摻Gd后的質(zhì)量密度為0.9g/cm3。
[0033]所述每個正五邊形探測器2和六邊形探測器3之間用螺絲固定。
[0034]單個探測器結(jié)構(gòu)如圖所示，正五邊形探測器2前、后橫截面的邊長分別為5.24cm和15.71cm，六邊形探測器3前后表面的邊長為5.24cm、6.03cm和15.71cm、18.08cm。正五邊形探測器2和六邊形探測器3的厚度都是30cm。
【權(quán)利要求】
1.一種載Gd液閃的多單元4 π立體角探測系統(tǒng)，由40個載Gd的液體閃爍探測器組成，所述載Gd的液體閃爍探測器橫截面形狀分別為五邊形和六邊形，所述探測器為正五邊形探測器和六邊形探測器，所述載Gd的液體閃爍探測器外殼為硬鋁，所述40個載Gd的液體閃爍探測器橫截面構(gòu)成了一球內(nèi)接多面體，所述載Gd的液體閃爍探測器內(nèi)裝有EJ-331型的液閃，液閃中摻以質(zhì)量百分比濃度為0.5%的Gd同位素，所述探測系統(tǒng)中心留有一空腔，用以放置待測樣品，沿球內(nèi)接多面體中心軸設(shè)有中子束流通道。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的載Gd液閃的多單元4π立體角探測系統(tǒng)，其特征在于:40個載Gd的液體閃爍探測器包括10個正五邊形的探測器和30個六邊形探測器，所述每個正五邊形探測器的周圍無縫連接5個六邊形探測器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的載Gd液閃的多單元4π立體角探測系統(tǒng)，其特征在于:所述探測器的厚度為30cm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的載Gd液閃的多單元4π立體角探測系統(tǒng)，其特征在于:所述正五邊形探測器前、后橫截面的邊長分別為5.24cm和15.71cm，六邊形探測器前后表面的邊長為 5.24cm、6.03cm 和 15.71cm、18.08cm。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的載Gd液閃的多單元4π立體角探測系統(tǒng)，其特征在于:所述正五邊形和六邊形探測器的厚度均為30cm。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的載Gd液閃的多單元4π立體角探測系統(tǒng)，其特征在于:探測器內(nèi)所盛液閃的C、H比為3:4，密度為0.87g / cm3，摻Gd后的質(zhì)量密度為0.9g / cm3。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的載Gd液閃的多單元4π立體角探測系統(tǒng)，其特征在于:所述探測器之間用螺絲固定。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的載Gd液閃的多單元4π立體角探測系統(tǒng)，其特征在于:所述硬鋁厚度為3mm。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的載Gd液閃的多單元4π立體角探測系統(tǒng)，其特征在于:所述中子束流通道橫截面為正五邊形。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的載Gd液閃的多單元4π立體角探測系統(tǒng)，其特征在于:所述探測系統(tǒng)空腔半徑為15cm。
【文檔編號】G01T3/06GK203786305SQ201320831119
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2013年12月7日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月7日
【發(fā)明者】于國梁 申請人:華北電力大學（保定）