一种快中子筛选装置及筛选方法与流程

本发明涉及一种快中子筛选装置及筛选方法。

背景技术：

散裂中子源是通过加速器驱动高能质子轰击重金属靶体，从而得到高中子通量的中子束流。先进的中子源是中子科学研究的基础，能够为物质微观结构和运动状态的研究提供必要的工具。质子加速轰击钨靶产生出脉冲中子束流，同时也产生了快中子束。快中子束在每个中子束流脉冲周期的零时刻发出，随中子束流传输，如果全部到达样品，会对测试结果造成很大的背底，在不同研究和实验需要的中子束流波段不尽相同，因此，在快中子束流传输过程中，需要设计一种装置对快中子进行滤除，而又能放行需要的脉冲中子流束。

专利号为2017200036286的专利公开了一种散裂中子源快中子滤除装置，但是该专利所公开的装置无法对事先对中子束流脉冲周期进行测试，需要借助外部第三方设备来进行中子束流脉冲周期的测试，这就给设备的使用带来了诸多不便。

技术实现要素：

针对背景技术中指出的问题，本发明提出一种可对中子束流脉冲周期进行测试，从而自动调整过滤掉快中子的快中子筛选装置及筛选方法。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种快中子筛选装置，包括壳体、中子发生源、闪烁体组件和第一电机，所述壳体为密闭壳体，中子发生源安装在壳体内一侧上部，中子发生源对应侧壳体壁上设有中子束窗，闪烁体组件竖直设置于壳体内中部，闪烁体组件的轴心位于中子发生源水平轴线下部，且中子发生源对应闪烁体组件正面位置，第一电机水平安装在壳体内部另一侧，第一电机的驱动轴与闪烁体组件中心连接；

所述的闪烁体组件为圆形，闪烁体组件包括闪烁体层、第一骨架、中间骨架、第二骨架、圆环形的膜、阻挡吸附层、第二电机，膜上沿其径向设有断开槽，第一骨架和第二骨架分别与断开槽两侧的膜的端部连接，中间骨架设有多个，中间骨架位于第一骨架和第二骨架之间并分别与膜连接，第一骨架与驱动轴固定连接，中间骨架和第二骨架与驱动轴形成转动连接，闪烁体层设置在膜的正面，阻挡吸附层设置在膜的背面，第二电机固定安装在驱动轴上，第二电机可驱动第二骨架转动；

还包括光检测器和微处理器，光检测器具有若干个光纤和若干个光检测元件，光纤对应闪烁体层设置，若干个光检测元件对应于光纤设置，光检测元件与微处理器连接，微处理器可根据接收到的若干个光检测元件的电信号而计算出中子束流的脉冲周期信息，微处理器根据所述的脉冲周期信息来调控第一电机的转速及第二电机驱动第二骨架转动的角度。

本发明还进一步设置为，还包括与微处理器连接的触摸显示器。

本发明还进一步设置为，所述的壳体的上部设有抽真空管。

本发明还进一步设置为，所述的壳体的内腔壁上设有碳化硼吸附层。

本发明还进一步设置为，所述的壳体两侧壁底部对称布置有对射式光电传感器，光电传感器的水平轴线位于转盘竖直方向盘面的扇形槽口位置。

本发明还进一步设置为，相邻的两个中间骨架之间设有缩带，缩带使相邻的两个中间骨架收拢在一起。

一种快中子筛选方法，包括如下步骤：

步骤一：在一个密闭的壳体内设置一个环形的闪烁体组件，该闪烁体组件可像折扇一样的收拢和打开，闪烁体组件可绕其中心转动，壳体内设有第一电机，第一电机通过驱动轴驱动闪烁体组件转动，闪烁体组件包括闪烁体层、第一骨架、中间骨架、第二骨架、圆环形的膜、阻挡吸附层、第二电机，膜上沿其径向设有断开槽，第一骨架和第二骨架分别与断开槽两侧的膜的端部连接，中间骨架设有多个，中间骨架位于第一骨架和第二骨架之间并分别与膜连接，第一骨架与驱动轴固定连接，中间骨架和第二骨架与驱动轴形成转动连接，闪烁体层设置在膜的正面，阻挡吸附层设置在膜的背面，第二电机固定安装在驱动轴上，第二电机可驱动第二骨架转动，使闪烁体组件处于打开状态，通过第一电机匀速的驱动闪烁体转动；

步骤二，中子发生源向壳体内的闪烁体层的入射面发射中子，使至少一个周期的中子束射到闪烁体上；

步骤三，闪烁体上的发光信号通过光纤传递给光电倍增管，光电倍增管再把信号发送给微处理器，微处理器记录接收到的信号数量及强度；

步骤四，微处理器对单位时间内的信号数量及强度的数据信息进行处理，并找出其中的规律化的变化，从而得出中子束流的脉冲周期；

步骤五，微处理器根据该脉冲周期来控制第一电机和第二电机工作，第一电机被调整到合适的转速，以配合单位脉冲周期时间，第二电机驱动第二骨架转动，使闪烁体组件展开到合适的角度，以能阻挡单位时间入射的快中子。

本发明的有益效果：

本发明提供的快中子筛选装置，其可对中子束流脉冲周期进行测试，从而自动调整过滤掉快中子的快中子筛选装置及筛选方法，其使用简单，工作高效。

其工作原理为：首先闪烁体组件完全展开，形成一个圆环，第一电机再驱动闪烁体组件匀速的转动，这时中子发生源向闪烁体组件的入射表面发射中子束，使大于一个周期内发射的中子束能完全射向闪烁体组件，这样闪烁体组件上就能发光，并通过光检测器产生电信号，并把该电信号发送给微处理器，由于快中子会区别于其他中子，具有更大的能量，这样接收到快中子的光检测元件就能发出更强的信号，微处理器接收该电信号，并进行存储和处理，微处理器根据记录的规律性变化的强弱的电信号来计算出中子束流的脉冲周期。

假设其一个脉冲周期的时间为3秒，其中有2秒的时间为发射快中子阶段，这样我们就可以把闪烁体组件旋转一圈的时间调整为3秒，此处微处理器通过调整第一电机的转速可达到，把闪烁体组件展开的角度调整为240度，这样射入的快中子就可以完全被闪烁体组件所阻挡，此调整，通过微处理器来控制第二电机来驱动第二骨架转动来实现。

通过采用上述技术方案，就可以完全全自动的对中子源发射的中子束中的快中子进行过滤筛选。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的结构示意图；

图3为本发明的原理框图；

图4为本发明闪烁体层、膜、阻挡吸附层的结构示意图；

图5为本发明闪烁体组件处于收拢状态的结构示意图；

图6为本发明第一骨架的结构示意图；

图7为本发明闪烁体组件处于展开状态的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如下参考图1-7对本发明进行说明：

一种快中子筛选装置，包括壳体1、中子发生源2、闪烁体组件91和第一电机3。

所述壳体1为密闭壳体1，中子发生源2安装在壳体1内一侧上部，中子发生源2对应侧壳体1壁上设有出射中子的中子束窗4。中子发生源发射的中子束经过筛选后从中子束窗4中射出。

闪烁体组件竖直设置于壳体1内中部，闪烁体组件的轴心位于中子发生源2水平轴线下部，且中子发生源2对应闪烁体组件正面位置，第一电机3水平安装在壳体1内部另一侧，第一电机3的驱动轴与闪烁体组件中心连接；闪烁体组件用于对中子束进行筛选过滤掉快中子。

所述的闪烁体组件为圆形，闪烁体组件包括闪烁体层5、第一骨架6、中间骨架7、第二骨架8、圆环形的膜9、阻挡吸附层10、第二电机11，闪烁体组件为类似生活中使用的折扇的结构，可展开也可收拢，展开后为一个完整的圆环形。

第一骨架6、中间骨架7、第二骨架8均为长条形，形状类似折扇的骨架，第一骨架6、中间骨架7、第二骨架8三者形状结构一样。第一骨架6的一端设有轴孔，该轴孔与第一电机的驱动轴连接，第一骨架6、中间骨架7、第二骨架8在第一电机的驱动轴上依次排列。

膜9上沿其径向设有断开槽12，第一骨架6和第二骨架8分别与断开槽12两侧的膜9的端部连接，中间骨架7设有多个，中间骨架7位于第一骨架6和第二骨架8之间并分别与膜9连接，展开后中间骨架7成均匀排列设置，第一骨架6与驱动轴固定连接，中间骨架7和第二骨架8与驱动轴形成转动连接，

闪烁体层5设置在膜9的正面，闪烁体层5受到中子照射会发光，并发出电信号，阻挡吸附层10设置在膜9的背面，阻挡吸附层10吸收隔离掉中子束。

第二电机11固定安装在驱动轴上，第二电机11可驱动第二骨架8转动；驱动轴上连接一个轴套61，轴套61通过轴承62与驱动轴63形成转动配合，轴套61与第二骨架8固定连接，第二电机11的电机轴通过齿轮64与轴套61啮合联动，通过驱动轴套61转动，来进行展开和收拢闪烁体组件的动作。

还包括光检测器和微处理器14，光检测器具有若干个光纤15和若干个光检测元件16，光检测元件16为光电倍增管，光纤15对应闪烁体层5设置，若干个光检测元件16对应于光纤15设置，光检测元件16与微处理器14连接，微处理器14可根据接收到的若干个光检测元件16的电信号而计算出中子束流的脉冲周期信息，微处理器14根据所述的脉冲周期信息来调控第一电机3的转速及第二电机11驱动第二骨架8转动的角度。

其中，还包括与微处理器14连接的触摸显示器17。

其中，所述的壳体1的上部设有抽真空管18。

其中，所述的壳体1的内腔壁上设有碳化硼吸附层。

其中，所述的壳体1两侧壁底部对称布置有对射式光电传感器19，光电传感器19的水平轴线位于转盘竖直方向盘面的扇形槽口位置。

其中，相邻的两个中间骨架7之间设有缩带20，缩带20使相邻的两个中间骨架7收拢在一起。缩带起到约束中间骨架的作用，中间骨架的一端与驱动轴连接，中间骨架的另一端通过缩带来连接，缩带的长度小于处于展开状态的相邻中间骨架的另一端之间的距离。

一种快中子筛选方法，包括如下步骤：

步骤一：在一个密闭的壳体1内设置一个环形的闪烁体组件，该闪烁体组件可像折扇一样的收拢和打开，闪烁体组件可绕其中心转动，壳体1内设有第一电机3，第一电机3通过驱动轴驱动闪烁体组件转动，闪烁体组件包括闪烁体层5、第一骨架6、中间骨架7、第二骨架8、圆环形的膜9、阻挡吸附层10、第二电机11，膜9上沿其径向设有断开槽12，第一骨架6和第二骨架8分别与断开槽12两侧的膜9的端部连接，中间骨架7设有多个，中间骨架7位于第一骨架6和第二骨架8之间并分别与膜9连接，第一骨架6与驱动轴固定连接，中间骨架7和第二骨架8与驱动轴形成转动连接，闪烁体层5设置在膜9的正面，阻挡吸附层10设置在膜9的背面，第二电机11固定安装在驱动轴上，第二电机11可驱动第二骨架8转动，使闪烁体组件处于打开状态，通过第一电机3匀速的驱动闪烁体转动；

步骤二，中子发生源2向壳体1内的闪烁体层5的入射面发射中子，使至少一个周期的中子束射到闪烁体上；

步骤三，闪烁体上的发光信号通过光纤15传递给光电倍增管，光电倍增管再把信号发送给微处理器14，微处理器14记录接收到的信号数量及强度；

步骤四，微处理器14对单位时间内的信号数量及强度的数据信息进行处理，并找出其中的规律化的变化，从而得出中子束流的脉冲周期；

步骤五，微处理器14根据该脉冲周期来控制第一电机3和第二电机11工作，第一电机3被调整到合适的转速，以配合单位脉冲周期时间，第二电机11驱动第二骨架8转动，使闪烁体组件展开到合适的角度，以能阻挡单位时间入射的快中子。

本发明的有益效果：

本发明提供的快中子筛选装置，其可对中子束流脉冲周期进行测试，从而自动调整过滤掉快中子的快中子筛选装置及筛选方法，其使用简单，工作高效。

其工作原理为：首先闪烁体组件完全展开，形成一个圆环，第一电机3再驱动闪烁体组件匀速的转动，这时中子发生源2向闪烁体组件的入射表面发射中子束，使大于一个周期内发射的中子束能完全射向闪烁体组件，这样闪烁体组件上就能发光，并通过光检测器产生电信号，并把该电信号发送给微处理器14，由于快中子会区别于其他中子，具有更大的能量，这样接收到快中子的光检测元件16就能发出更强的信号，微处理器14接收该电信号，并进行存储和处理，微处理器14根据记录的规律性变化的强弱的电信号来计算出中子束流的脉冲周期。

假设其一个脉冲周期的时间为3秒，其中有2秒的时间为发射快中子阶段，这样我们就可以把闪烁体组件旋转一圈的时间调整为3秒，此处微处理器14通过调整第一电机3的转速可达到，把闪烁体组件展开的角度调整为240度，这样射入的快中子就可以完全被闪烁体组件所阻挡，此调整，通过微处理器14来控制第二电机11来驱动第二骨架8转动来实现。

通过采用上述技术方案，就可以完全全自动的对中子源发射的中子束中的快中子进行过滤筛选。

以上所述的仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。