一种定向中子/X射线探测系统及方法与流程

本发明属于中子/x射线探测领域，更具体的说涉及一种定向中子/x射线探测系统及方法。

背景技术：

1、核电设施出现事故会出现中子/x射线束流泄漏，定向的中子/x射线束流探测有助于快速定位核电设备破损泄漏的位置；核电站所使用过的乏燃料堆放在一起发出大量的中子/x射线束流，常规不具有方向分辨的中子/x射线探测器难以有针性的对某一装有乏燃料的容器进行分析；在铀矿的勘探过程中，定向的探测矿石的中子/x射线信号有助于矿石位置及品质的分析。以上所述场景均需要中子/x射线探测器具有定性的中子/x射线束流探测能力。然而，常规的中子/x射线探测器能够接收大广角的中子/x射线束流信号，不具有空间分辨能力。因此，开发一种具有定向探测能力的中子/x射线探测系统，在核电事故工况分析，泛燃料处理评定，铀矿勘探等相关领域具有重要的应用价值。

技术实现思路

1、本发明既可以实现对特定方向或区域中子/x射线信号的精准探测，又可以有效屏蔽杂散信号，极大的提高了中子/x射线信号的探测准确性和稳定性。由于毛细管的设计，让它可以方便地和各类中子/x射线探测器进行耦合，增加了它的适用范围。在实际使用中，可以根据需要选择合适的毛细管中子/x射线准直器。

2、为了实现上述目的，本发明是采用以下技术方案实现的：1.所述的探测系统包括中子/x射线探测器、毛细管中子/x射线准直器、屏蔽器；所述的中子/x射线探测器包含有中子探测器与x射线探测器；

3、所述的中子/x射线探测器位于毛细管中子/x射线准直器之后，中子/x射线探测器探测头与毛细管中子/x射线准直器耦合，屏蔽器位于毛细管中子/x射线准直器之前。

4、进一步地，所述的中子探测器采用bf3正比计数管或涂硼正比计数管活电离室能够检测中子信号的探测器；所述的x射线探测器采用硅半导体探测器。

5、进一步地，所述的屏蔽器采用多层复合材料；

6、其中，采用重金属材料屏蔽x射线γ射线，采用低原子序数材料用以屏蔽中子/x射线束。

7、进一步地，所述的毛细管中子/x射线准直器是由多根硼硅酸盐玻璃复合毛细管所构成，玻璃毛细管的排布类似于蜂巢的结构，其外形可以为六边形或者圆柱形排布。

8、进一步地，所述的毛细管中子/x射线准直器具有多通道的硅酸盐玻璃器件；

9、毛细管中子/x射线准直器中的单玻璃毛细管为圆柱形，紧密排列，每根单毛细管的内径范围为5-1000微米。

10、进一步地，所述的毛细管中子/x射线准直器具有多种外形曲线。

11、进一步地，所述的毛细管中子/x射线准直器为圆柱形或者锥形，实现对于特定方向或者特定区域中子/x射线束流的接收。

12、再一方面，一种定向中子/x射线探测方法，所述的使用方法适用于所述的探测系统，所述的探测方法如下：

13、放射源产生包含中子/x射线束流的射线和粒子，屏蔽器负责阻挡杂散信号进入中子/x射线探测器，毛细管中子/x射线准直器用于定向接收中子/x射线信号，并将中子/x射线信号传输给中子/x射线探测器，进而实现中子/x射线的定向探测。

14、进一步地，所述的毛细管中子/x射线准直器为圆柱形或者锥形；

15、采用准直型毛细管中子/x射线准直器，构成准直型中子/x射线准直器所有的所有玻璃毛细管都是各处直径均相等，并且指向同一方向，此类型毛细管中子/x射线准直器能够接收特定方向出射的中子/x射线信号；

16、采用锥型毛细管中子/x射线准直器，锥型毛细管中子/x射线准直器外形曲线为锥形，与中子/x射线探测器耦合端直径较大，接收中子/x射线信号端直径较小，所包含的玻璃毛细管出口方向指向其后的某一区域，只有此区域出射的中子/x射线信号才能够通过毛细管中子/x射线准直器，被其后的中子/x射线探测器探测到，实现对于特定区域所产生中子/x射线信号的探测。

17、本发明有益效果：

18、提高中子/x射线探测准确性：通过采用毛细管中子/x射线准直器和特定的屏蔽器，可以准确接收并筛选出特定方向或范围的中子/x射线信号，从而大大增强了中子/x射线探测的准确性。

19、本发明系统不仅可用于中子定向探测，也可以用于x射线定向探测，在获得定向中子信号的同时也可以获得特定位置的x射线信号。

20、减小杂散信号干扰：屏蔽器能有效地屏蔽掉x射线、γ射线以及其它霍揽杂散信号，减少了这些杂散信号对中子/x射线探测的干扰。

21、提高灵敏度和探测范围：通过与不同类型的中子/x射线探测器耦合，毛细管中子/x射线准直器能够达到良好的探测效果，不仅提高了探测灵敏度，而且可以接收到更广泛的中子/x射线束流。

22、成本低廉：在制造材料上，毛细管中子/x射线准直器采用的硼硅酸盐玻璃材料来源广泛、成本低廉，也使得这个系统的实施成本较为低廉。

技术特征：

1.一种定向中子/x射线探测系统，其特征在于：所述的探测系统包括中子/x射线探测器(1)、毛细管中子/x射线准直器(2)、屏蔽器(3)；所述的中子/x射线探测器(1)包含中子探测器与x射线探测器，在获得定向中子信号的同时也获得特定位置的x射线信号；

2.根据权利要求1所述的一种定向中子/x射线探测系统，其特征在于：所述的中子探测器采用bf3正比计数管或涂硼正比计数管活电离室能够检测中子信号的探测器；所述的x射线探测器采用硅半导体探测器。

3.根据权利要求1所述的一种定向中子/x射线探测系统，其特征在于：所述的屏蔽器(3)采用多层复合材料；

4.根据权利要求1所述的一种定向中子/x射线探测系统，其特征在于：所述的毛细管中子/x射线准直器(2)是由多根硼硅酸盐玻璃复合毛细管构成，玻璃毛细管的排布类似于蜂巢的结构，其外形为六边形或者圆柱形排布。

5.根据权利要求4所述的一种定向中子/x射线探测系统，其特征在于：所述的毛细管中子/x射线准直器(2)是具有多通道的硅酸盐玻璃器件；

6.根据权利要求4所述的一种定向中子/x射线探测系统，其特征在于：所述的毛细管中子/x射线准直器(2)具有多种外形曲线。

7.根据权利要求4所述的一种定向中子/x射线探测系统，其特征在于：所述的毛细管中子/x射线准直器(2)为圆柱形或者锥形，对特定方向或者特定区域中子/x射线束流的接收。

8.一种定向中子/x射线探测方法，所述的使用方法适用于如权利要求1-7中任一项权利要求所述的探测系统，其特征在于：所述的探测方法如下：

9.根据权利要求8所述的一种定向中子/x射线探测方法，其特征在于：所述的毛细管中子/x射线准直器(2)为圆柱形或者锥形；

技术总结
本发明公开了一种定向中子/X射线探测系统及方法，属于中子/X射线探测领域，所述的探测系统所述的探测系统工作时，首先，屏蔽器用于屏蔽掉不经过毛细管中子/X射线准直器的杂散信号，包括中子/X射线，X射线，γ射线等，毛细管中子/X射线准直器用于接收特定方向或者特定区域所发出的中子/X射线信号，并将其传输给中子/X射线探测器，从而实现中子/X射线束流的定向探测。制造工简单，小巧灵便，造价低廉，外形灵活，适合和多种探测器耦合，便于广泛推广。这套系统不仅可用于中子定向探测，也可以用于X射线定向探测，在获得定向中子信号的同时也可以获得特定位置的X射线信号。

技术研发人员：孙学鹏,孙天希,李成波,李惠泉,肖鹏飞,张晓芸
受保护的技术使用者：北京市科学技术研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/3/5