脉冲选通式中子探测器及其探测方法与流程

本发明属于中子探测技术领域，具体涉及一种脉冲选通式中子探测器及其探测方法。

背景技术：

中子是一种不带电的粒子。中子探测器的工作原理是：中子与某种核产生反应时放出带电粒子，带电粒子在气体中运动时产生气体电离，通过测量气体电离量来确定中子注量率水平。

在聚变中子测量中，中子的测量会受到强伽马射线的干扰，在实际运用中，该干扰的消除难度较大，常见的手段如下所述：

利用飞行时间法来消除中子测量过程中伽马射线的干扰，具体为：通过伽马射线和中子速度的差异，实现两个信号在时间上的分离，然而在中子测量过程中，需要给光电倍增管提前加载高压信号，由于伽马射线先于中子达到探测器，致使记录用的闪烁体产生反应，从而导致光电倍增管产生强光输出，甚至饱和，直接影响后续中子测量，针对该技术缺陷，传统的解决方法是增加铅屏蔽层来降低伽马射线的干扰，但是这样又会增加探测器的体积和重量，使得探测器的安装受限，不利于使用，并且铅屏蔽层仅能抵挡低能伽马射线，高能伽马射线的干扰仍然存在，同时铅屏蔽层也会对中子信号造成衰减，影响中子测量的准确性。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供一种脉冲选通式中子探测器，能够避开伽马射线对中子探测的干扰，仅接受中子辐照信号。

为实现上述目的，本发明技术方案如下：

一种脉冲选通式中子探测器，包括金属管，所述金属管一端安装有金属滤片，金属管内部设有闪烁体和光电倍增管，其关键在于：还包括前置光电探头，该前置光电探头连接有数据采集器和脉冲信号发生器，其中所述数据采集器与光电倍增管连接，所述脉冲信号发生器通过第一控制线连接有高压模块，高压模块安装在所述金属管上，所述数据采集器与脉冲信号发生器之间通过第二控制线连接。

采用上述结构，在探测前可通过数据采集器分析比较得出前置光电探头、闪烁体和光电倍增管脉冲之间的时间差，从而计算出脉冲信号发生器的延迟时长；在正式探测中子时，可通过前置光电探头产生电脉冲给脉冲信号发生器，然后脉冲信号发生器按照预设的延迟时间触发高压模块产生高压加载到光电倍增管上，使得光电倍增管工作时错开伽马脉冲，只接受中子辐照信号，从而消除了伽马射线对中子探测的干扰。

作为优选：所述前置光电探头通过分路器与数据采集器和脉冲信号发生器连接。采用上述结构，可使前置光电探头与数据采集器和脉冲信号发生器有效地连接，便于前置光电探头输出脉冲。

作为优选：所述前置光电探头与分路器之间、分路器与数据采集器之间，以及分路器与脉冲信号发生器之间均通过射频线缆连接。采用上述结构，抗干扰能力强，辐射损耗小。

作为优选：所述闪烁体设置在光电倍增管靠近金属滤片的一端。

作为优选：所述高压模块设置在金属管远离金属滤片的一端。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

通过光电探头产生的电脉冲触发高压电源，并按照预设的延迟时间产生高压加载到光电倍增管上，使得光电倍增管工作时错开伽马脉冲，只接受中子辐照信号，从而消除了伽马射线对中子探测的干扰。

本发明还提供了一种中子探测方法，其关键在于，按照以下步骤进行：

步骤一：取下金属滤片，并利用脉冲闪光照射上述脉冲选通式中子探测器；

步骤二：让前置光电探头、闪烁体和光电倍增管在光辐照下分别输出一个电脉冲，并由数据采集器采集；

步骤三：分析比较数据采集器采集的数据，得到各脉冲之间的时间差t0；

步骤四：设定脉冲信号发生器的延迟时间t，且t＝t0-t1+t2，其中t1为高压模块的响应时间，t2为伽马脉冲的持续时间；

步骤五：重新装上金属滤片；

步骤六：前置光电探头输出电脉冲，电脉冲经分路器进入脉冲信号发生器，脉冲信号发生器延迟时间t后产生触发脉冲给高压模块，高压模块对光电倍增管加压，然后中子探测器开始记录中子信号。

采用上述方法，先对系统进行校准，通过前置光电探头测量伽马射线到达探测器的时间，利用测量的达到时间，并结合高压模块的响应时间以及伽马脉冲时间宽度，通过控制线设定脉冲发生器的延迟值，然后按照预设的延迟时间产生高压加载到光电倍增管上，使得光电倍增管工作时错开伽马脉冲。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

以下结合实施例和附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，一种脉冲选通式中子探测器，其结构包括金属管2和前置光电探头6，其中金属管2的一端安装有金属滤片1，另一端安装有高压模块5，金属管2内部在靠近高压模块5的一端安装有闪烁体3和光电倍增管4，且闪烁体3设置在光电倍增管4靠近金属滤片1的一端，前置光电探头6经射频线缆7连接有分路器8，分路器8经两条射频线缆7分别连接有数据采集器11和脉冲信号发生器14，其中数据采集器11与光电倍增管4之间通过线缆连接，脉冲信号发生器14通过第一控制线13与上述高压模块5连接，数据采集器11与脉冲信号发生器14之间通过第二控制线12连接。

利用上述探测器进行中子探测的方法由系统校准和正式测试两大步组成。其中系统校准由以下步骤构成：

步骤一：取下金属滤片1，并利用脉冲闪光照射上述的中子探测器；

步骤二：让前置光电探头6、闪烁体3和光电倍增管4在光辐照下分别输出一个电脉冲，并由数据采集器11采集；

步骤三：分析比较数据采集器11采集的数据，得到各脉冲之间的时间差t0；

步骤四：设定脉冲信号发生器14的延迟时间t，且t＝t0-t1+t2，其中t1为高压模块5的响应时间，t2为伽马脉冲的持续时间。

系统校准后即可进行正式测试，正式测试由以下步骤构成：

步骤五：重新装上金属滤片1；

步骤六：前置光电探头6收集光信号转换为电脉冲，电脉冲经分路器8进入脉冲信号发生器14，脉冲信号发生器14延迟上述时间t后产生触发脉冲给高压模块5，高压模块5对光电倍增管4加压，然后中子探测器开始记录中子信号。

按照上述时间t延迟产生高压并加载到光电倍增管4上后，光电倍增管4工作时即可错开伽马脉冲，仅接受中子辐照信号，从而消除了伽马射线对中子探测的干扰。

最后需要说明的是，上述描述仅仅为本发明的优选实施例，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不违背本发明宗旨及权利要求的前提下，可以做出多种类似的表示，这样的变换均落入本发明的保护范围之内。