本实用新型涉及一种中子检测装置，特别涉及一种可移动包裹爆炸物中子检测装置。
背景技术：
包裹爆炸物恐怖袭击是当前恐怖分子常用的袭击手段，因此在反恐工作中对包裹爆炸物的检测十分重要。包裹爆炸物检测技术主要包括中子检测、核四极共振检测、射线成像检测等。
在前述包裹爆炸物检测技术中，中子检测技术具有可进行元素分析的特点，能够检测被检对象的化学元素组成及元素含量比。而爆炸物通常指各种炸药，其化学元素组成主要是C、H、O和N，其元素含量比具有特征性。因此，可利用中子检测技术测定C，H，O和N的原子密度和相对含量来判定炸药的存在，进而实现对隐藏的爆炸物的有效无损检测。
中子检测技术主要有热中子法(TNA)、快中子法(FNA)、脉冲快中子法(PFNA)、脉冲快中子热中子相结合法(PFTNA)、快中子散射法(FN-SA)、伴随ɑ粒子/中子飞行时间法(API/TOF)等。具体可参考文献“中子检测隐藏爆炸物技术的研究进展，金大志，原子核物理理论，第23卷第1期，2006年3月”。
在上述中子检测技术中，伴随ɑ粒子/中子飞行时间法可以给出C，N和O三种元素含量的空间分布，具有相当高的空间分辨本领和最强的爆炸物识别能力，其原理如下：
(1)利用由氘氚反应产生的14MeV快中子与N、C、O三种元素作用发生非弹性散射：
n+14N→n′+14N+γ(5.11MeV)
n+12C→n′+12C+γ(4.43MeV)
n+16O→n′+16O+γ(6.13MeV)
这三种反应的γ射线能量很高，易于探测，因此通过测量快中子引起的非弹性散射γ射线，就可以确定被检测物品的C、N、O三种元素的含量，进而判断被检测区域是否存在爆炸物。
(2)T(d，n)ɑ的核反应中，产生的ɑ粒子与中子在质心坐标系下方向近似相反，时间相关联，因此利用ɑ粒子位置灵敏探测器测定ɑ粒子的飞行方向，即可确定中子的飞行方向；测定ɑ粒子和中子引起的γ射线随时间的变化，由中子飞行速度就可以确定中子飞行的距离；由中子的飞行方向和距离就可以确定被检测元素含量的空间分布。由于伴随ɑ粒子/ 中子飞行时间法可对所用的中子进行标记，因此可以有效降低检测过程中14MeV中子与被检测物品周围环境作用产生的强γ辐射本底的影响。
申请号为92101973.4的中国专利申请公开了一种爆炸物检测系统，该系统由快中子发生器、ɑ粒子位置灵敏探测器(ZnO)、γ射线探测器(BaF2)以及数据获取、处理与控制计算机组成，其快中子发生器和γ射线探测器位于被检测包裹两侧。具体检测过程为：来自快中子发生器的中子束穿透被测物，与被测物中C、N、O的原子核相互作用，产生各自的特征γ射线，特征γ射线由γ射线探测器接受并形成特征能谱，经计算机处理后得到被测物中C、N、O的含量及比例，从而判定被测物是否为爆炸物。与此同时，通过ɑ粒子位置灵敏探测器对同时产生的ɑ粒子进行探测，确定中子的发射方向和产生时间。利用ɑ-γ符合测量方法分析出每一个中子的飞行路程，从而确定监测区域各位置C、N、O元素的含量信息。
该专利申请的爆炸物检测系统具有较高的空间分辨本领，实现了对包裹爆炸物的有效探测。然而，该系统的中子发生器和γ射线探测器位于被检测物体的两侧，且只能放置在固定位置，虽然能够实现对传送带上包裹的检测，但对随机场所的可疑包裹爆炸物的检测却十分不便。另外，现有技术中也没有适用的同类检测装置可供使用。
技术实现要素：
为解决现有采用伴随ɑ粒子/中子飞行时间法的包裹爆炸物检测系统存在的问题，便于对随机场所可疑包裹爆炸物进行检测，本实用新型提供了一种可移动包裹爆炸物中子检测装置。
该检测装置包括中子发生器、ɑ粒子位置灵敏探测器、屏蔽体、γ射线探测器、控制系统、数据获取与处理系统；所述中子发生器和γ射线探测器位于被检测物的同一侧，所述屏蔽体设置于中子发生器和γ射线探测器之间。
所述中子发生器优选为氘氚中子发生器。
所述ɑ粒子位置灵敏探测器由多个ɑ粒子探测器形成的阵列构成为优选。
所述ɑ粒子位置灵敏探测器采用的探测材料可选用ZnO闪烁体、Si半导体或YAP：Ce。
所述γ射线探测器，其闪烁体可选用BaF2闪烁体、LaBr3闪烁体、NaI闪烁体或LYSO闪烁体。
所述屏蔽体优选为钨屏蔽体。
本实用新型的可移动包裹爆炸物中子检测装置的检测原理如下：
第一步，利用中子发生器发出快中子：中子发生器内的核反应为：D(氘)+T(氚)→n(中子)+ɑ，所产生中子的能量约为14.3MeV，ɑ粒子的能量约为3.5MeV。
第二步进行中子标记：记录ɑ粒子在ɑ粒子位置灵敏探测器的位置和被探测时间。其中，ɑ粒子的被探测位置和氚靶的连线即为ɑ粒子的飞行方向；由于中子和ɑ粒子的发生方向可近似认为方向相反，进而可确定中子的飞行方向。ɑ粒子和中子的初始速度是已知的(ɑ粒子的速度为1.3cm/ns，中子的速度为5.2cm/ns)，根据ɑ粒子的被探测时间可确定ɑ粒子和中子的产生时间，进而可确定一定的时间内中子的飞行距离。如此，通过对伴随ɑ粒子的探测即可获得中子在检测区域的空间位置分布。
第三步进行γ射线探测：当能量为14.3MeV的中子与被检测物质发生非弹性散射，被检测物质的部分原子核进入激发态，原子核由不稳定的激发态转变为基态时会辐射出γ射线，以γ射线探测器探测辐射出的γ射线，即可获得反映被检测物质成分的信号。
第四步进行ɑ-γ符合探测：当记录的γ射线信号与ɑ粒子同步时，则表明该γ射线信号来源于中子与被探测物质的相互作用，因此仅记录与ɑ粒子位置灵敏探测器记录的ɑ粒子有确定时间关系的快中子产生的γ射线，从而有效抑制散射的γ射线与中子的干扰，显著改善信噪比，从而提高检测精度。
第五步分析ɑ-γ符合探测得到的γ能谱：根据数据分析对被检测物中C、N、O元素的含量做出判断，在此基础上给出是否存在炸药的结论。
综上所述，本实用新型的可移动包裹爆炸物中子检测装置通过将中子发生器和γ射线探测器设置于被检测物的同一侧，并通过屏蔽体屏蔽中子发生器发出的快中子与周围环境物质作用产生的γ射线，避免在γ射线探测器上产生干扰信号，从而方便的实现了对随机场所可疑包裹爆炸物的无损定性检测，具有检测效率高，可移动性好，能够快速移动到可疑包裹位置进行检测等优点。本实用新型的检测装置还可用于建筑结构体内爆炸物的检测。
附图说明
图1本实用新型的可移动包裹爆炸物中子检测装置工作原理图。
附图标记：1.中子发生器，2.γ射线探测器，3.被检测物，4.爆炸物，5.钨屏蔽体，6.ɑ粒子位置灵敏探测器，7.氚靶，8.ɑ粒子，9.快中子，10.γ射线，11.数据获取与处理系统。具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的实施方式做进一步的说明。
具体实施方式
本实用新型的可移动包裹爆炸物中子检测装置的一种典型实施方式如下：
该检测装置包括中子发生器1、ɑ粒子位置灵敏探测器6、钨屏蔽体5、γ射线探测器2、控制系统、数据获取与处理系统11；所述中子发生器1和γ射线探测器2位于被检测物3的同一侧，所述钨屏蔽体5设置于中子发生器1和γ射线探测器2之间。
所述中子发生器1采用俄罗斯自动化所研制的ING-27型氘氚中子发生器，该中子发生器1能够发出14MeV中子束，同时相反方向产生ɑ粒子8，其中子产额为5×107n/s，寿命为500小时。该中子发生器1出厂时配备ɑ粒子位置灵敏探测器，ɑ粒子探测器数量为9个，ɑ粒子探测材料采用Si半导体。
所述γ射线探测器2由LaBr3闪烁体与光电倍增管构成。LaBr3探测器的能量分辨率相对较高，可准确确定被检测区域的感兴趣元素含量。为提高探测效率，本实施例中采用了两个γ射线探测器。
实际应用时，将本实施例的检测装置置于移动小车上，以便快速移动至被检测物附近，从而实现可疑包裹的爆炸物远程检测。