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1、(10)申请公布号 CN 102445706 A (43)申请公布日 2012.05.09 CN 102445706 A *CN102445706A* (21)申请号 201110288005.5 (22)申请日 2011.09.26 G01T 3/06(2006.01) (71)申请人 华瑞科学仪器 ( 上海 ) 有限公司 地址 201821 上海市嘉定区招贤路 788 号 (72)发明人 江滨清 谢广利 沈卫科 陈波 (74)专利代理机构 上海专利商标事务所有限公 司 31100 代理人 陆嘉 (54) 发明名称 中子检测器 (57) 摘要 本发明提供了一种中子检测器， 包括 ： 中子吸 。
2、收晶体 ； 与所述中子吸收晶体耦合的第一光电转 换器和第二光电转换器 ； 第一脉冲甄别电路， 对 所述第一光电转换器产生的第一电信号进行幅度 甄别 ； 第二脉冲甄别电路， 对所述第一光电转换 器产生的第二电信号进行幅度甄别 ； 时间符合电 路， 用于判定经幅度甄别后的第一电信号和第二 电信号的时间窗口是否相同， 若相同则产生判定 有效信号 ； 计数系统， 与所述时间符合电路相连， 由所述判定有效信号触发计数。本发明能够减少 甚至避免伽马射线所造成的干扰。 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 1 页 CN 。
3、102445727 A1/1 页 2 1. 一种中子检测器， 其特征在于， 包括 ： 中子吸收晶体 ； 与所述中子吸收晶体耦合的第一光电转换器和第二光电转换器 ； 第一脉冲甄别电路， 对所述第一光电转换器产生的第一电信号进行幅度甄别 ； 第二脉冲甄别电路， 对所述第二光电转换器产生的第二电信号进行幅度甄别 ； 时间符合电路， 用于判定经幅度甄别后的第一电信号和第二电信号的时间窗口是否相 同， 若相同则产生判定有效信号 ； 计数系统， 与所述时间符合电路相连， 由所述判定有效信号触发计数。 2. 根据权利要求 1 所述的中子检测器， 其特征在于， 所述第一光电转换器和第二光电 转换器耦合至所述中。
4、子吸收晶体的同一出光面。 3. 根据权利要求 2 所述的中子检测器， 其特征在于， 所述第一光电转换器和第二光电 转换器为集成在同一光电二极管中的两个不同的像素。 4. 根据权利要求 1 所述的中子检测器， 其特征在于， 所述第一光电转换器和第二光电 转换器耦合至所述中子吸收晶体的两个不同的出光面。 5. 根据权利要求 1 所述的中子检测器， 其特征在于， 还包括 ： 第一放大电路， 对所述第一光电转换器产生的第一电信号进行放大， 所述第一脉冲甄 别电路是对放大后的第一电信号进行幅度甄别 ； 第二放大电路， 对所述第二光电转换器产生的第二电信号进行放大， 所述第二脉冲甄 别电路是对放大后的第二。
5、电信号进行幅度甄别。 6. 根据权利要求 1 所述的中子检测器， 其特征在于， 所述中子吸收晶体为包含 6-Li 元 素的晶体。 7. 根据权利要求 6 所述的中子检测器， 其特征在于， 所述中子吸收晶体为 6-LiI 或 6-LiF 晶体。 8. 根据权利要求 1 所述的中子检测器， 其特征在于， 所述第一光电转换器和第二光电 转换器为光电二极管。 权 利 要 求 书 CN 102445706 A CN 102445727 A1/4 页 3 中子检测器 技术领域 0001 本发明涉及电子仪器技术， 尤其涉及一种中子检测器。 背景技术 0002 现有技术中的中子检测器往往采用 6-LiI 晶体。
6、与 PIN 光电二极管耦合的结构， 这 种组合结构具有体积小、 灵敏度高、 功耗低、 成本低等优点， 特别适合于小型手持式中子检 测仪器仪表。 0003 图 1 示出了一种传统的中子检测器的结构示意图， 包括 ： 6-LiI 晶体 10， 其外侧具 有封装外壳 101 和一个出光面 102， 当中子入射至 6-LiI 晶体 10 中时会被捕获并产生光信 号 ； PIN 光电二极管 11， 与 6-LiI 晶体 10 的出光面 102 耦合， 将出光面 102 射出的光信号 转化为电信号 ； 放大电路 12， 对 PIN 光电二极管 11 产生的电信号进行放大 ； 脉冲甄别电路 13， 对放大后。
7、的电信号进行幅度甄别， 滤除小幅度的干扰信号 ； 计数系统 14， 当上述电信号 的幅度被判定为有效时进行计数统计。 0004 图 1 所示的中子检测器中， 当伽马 (gamma) 射线入射至 6-LiI 晶体 10 中时， 6-LiI 晶体10也会吸收伽马射线的能量产生光信号， 但是只有能量超过3MeV的伽马射线在6-LiI 晶体 10 中产生的脉冲才与中子所引起的脉冲相当， 因而可以通过脉冲甄别电路 13 将能量 小于 3MeV 的伽马射线造成的干扰滤除。 0005 但是， 伽马射线也有可能直接入射至 PIN 光电二极管 11 并产生电信号， 而且相同 能量的伽马射线入射至 PIN 光电二。
8、极管 11 形成的电信号脉冲幅度较大， 是其入射至 6-LiI 晶体 10 所产生的电信号脉冲幅度的数倍以上， 与中子入射至 6-LiI 晶体 10 所产生的电信 号脉冲幅度相近， 因而无法通过幅度甄别来消除， 对检测过程中的中子计数造成干扰。 发明内容 0006 本发明要解决的技术问题是提供一种中子检测器， 能够减少甚至避免伽马射线所 造成的干扰。 0007 为解决上述技术问题， 本发明提供了一种中子检测器， 包括 ： 0008 中子吸收晶体 ； 0009 与所述中子吸收晶体耦合的第一光电转换器和第二光电转换器 ； 0010 第一脉冲甄别电路， 对所述第一光电转换器产生的第一电信号进行幅度甄。
9、别 ； 0011 第二脉冲甄别电路， 对所述第二光电转换器产生的第二电信号进行幅度甄别 ； 0012 时间符合电路， 用于判定经幅度甄别后的第一电信号和第二电信号的时间窗口是 否相同， 若相同则产生判定有效信号 ； 0013 计数系统， 与所述时间符合电路相连， 由所述判定有效信号触发计数。 0014 可选地， 所述第一光电转换器和第二光电转换器耦合至所述中子吸收晶体的同一 出光面。 0015 可选地， 所述第一光电转换器和第二光电转换器为集成在同一光电二极管中的两 说 明 书 CN 102445706 A CN 102445727 A2/4 页 4 个不同的像素。 0016 可选地， 所述第。
10、一光电转换器和第二光电转换器耦合至所述中子吸收晶体的两个 不同的出光面。 0017 可选地， 第一放大电路， 对所述第一光电转换器产生的第一电信号进行放大， 所述 第一脉冲甄别电路是对放大后的第一电信号进行幅度甄别 ； 0018 可选地， 第二放大电路， 对所述第二光电转换器产生的第二电信号进行放大， 所述 第二脉冲甄别电路是对放大后的第二电信号进行幅度甄别。 0019 可选地， 所述中子吸收晶体为包含 6-Li 元素的晶体。 0020 可选地， 所述中子吸收晶体为 6-LiI 或 6-LiF 晶体。 0021 可选地， 所述第一光电转换器和第二光电转换器为光电二极管。 0022 与现有技术相。
11、比， 本发明具有以下优点 ： 0023 本发明实施例的中子检测器中包括有两个光电转换器， 分别是第一光电转换器和 第二光电转换器， 还包括分别与二者对应的第一放大电路和第一脉冲甄别电路以及第二放 大电路和第二脉冲甄别电路， 经过放大以及幅度甄别后的第一电信号和第二电信号输入至 时间符合电路进行判断， 如果时间窗口相同则产生判定有效信号并触发计数系统进行计 数。由于伽马射线同时入射至两个光电转换器的概率很小， 接近于为 0， 因而本实施例的中 子检测器可以有效地减少甚至避免伽马射线对检测结果的干扰。 附图说明 0024 图 1 为现有技术中的一种中子检测器的结构框图 ； 0025 图 2 为本发。
12、明实施例的中子检测器的结构框图。 具体实施方式 0026 现有技术中的中子检测器中， 如果伽马射线直接入射至 PIN 光电二极管， 其产生 的电信号脉冲幅度较大， 与中子入射至 6-LiI 晶体所产生的电信号脉冲幅度相近， 无法通 过幅度甄别来消除， 降低了检测结果的精度。 0027 本发明实施例的中子检测器中包括有两个光电转换器， 分别是第一光电转换器和 第二光电转换器， 还包括分别与二者对应的第一放大电路和第一脉冲甄别电路以及第二放 大电路和第二脉冲甄别电路， 经过放大以及幅度甄别后的第一电信号和第二电信号输入至 时间符合电路进行判断， 如果时间窗口相同则产生判定有效信号并触发计数系统进行。
13、计 数。由于伽马射线同时入射至两个光电转换器的概率很小， 接近于为 0， 因而本实施例的中 子检测器可以有效地减少甚至避免伽马射线对检测结果的干扰。 0028 下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明， 但不应以此限制本发明的保 护范围。 0029 图2示出了本实施例的中子检测器的结构框图， 包括 ： 中子吸收晶体20 ； 与中子吸 收晶体 20 耦合的第一光电转换器 21 和第二光电转换器 24 ； 第一放大电路 22， 对第一光电 转换器 21 产生的第一电信号进行放大 ； 第二放大电路 25， 对第二光电转换器 24 产生的第 二电信号进行放大 ； 第一脉冲甄别电路 23， 对放大后。
14、的第一电信号进行幅度甄别 ； 第二脉 冲甄别电路 26， 对放大后的第二电信号进行幅度甄别 ； 时间符合电路 27， 用于判定经幅度 说 明 书 CN 102445706 A CN 102445727 A3/4 页 5 甄别后的第一电信号和第二电信号的时间窗口是否相同， 若相同则产生判定有效信号 ； 计 数系统， 与时间符合电路 27 相连， 由上述判定有效信号触发计数。 0030 其中， 第一放大电路 22 和第二放大电路 25 是可选的， 在其他具体实施例中， 也可 以由第一脉冲甄别电路23和第二脉冲甄别电路26直接对第一电信号和第二电信号进行脉 冲幅度的甄别。 0031 中子吸收晶体 2。
15、0 可以是能够吸收中子而产生光脉冲信号的材料， 具体可以是包 含 6-Li 元素 (Li 元素的 3 中子同位素 ) 的晶体， 如 6-LiI 或 6-LiF 晶体等。 0032 中子吸收晶体 20 的外侧具有封装外壳 201， 此外还具有两个出光面， 分别是出光 面 202 和出光面 203。上述第一光电转换器 21 具体是和出光面 202 耦合， 第二光电转换器 24 具体是和出光面 203 耦合， 它们的耦合方式例如可以采用硅胶的贴合方式， 或是其他光 学耦合方式。 0033 本实施例中， 第一光电转换器 21 和第二光电转换器 24 为光电二极管， 优选为 PIN 光电二极管。当然， 。
16、在其他具体实施例中， 第一光电转换器 21 和第二光电转换器 24 还可以 是其他类型的能够将光信号转换为电信号的器件。 0034 在具体工作过程中， 中子吸收晶体 20 捕获入射至其中的中子并产生光信号， 该光 信号通过出光面 202 入射至第一光电转换器 21， 同时通过出光面 203 入射至第二光电转换 器24， 第一光电转换器21将光信号转换为第一电信号， 第二光电转换器24将光信号转换为 第二电信号。 0035 第一放大电路 22 和第二放大电路 25 分别对第一光电转换器 21 和第二光电转换 器 24 所产生的电信号进行放大。第一放大电路 22 和第二放大电路 25 的电路结构可。
17、以是 基于运算放大器的放大电路， 图 2 中仅是示意， 并不应理解为对本实施例的具体电路结构 的描述和限定。 0036 第一脉冲甄别电路23和第二脉冲甄别电路24分别对放大后的第一电信号和第二 电信号进行幅度甄别。具体的， 第一脉冲甄别电路 23 和第二脉冲甄别电路 24 可以采用常 规的比较电路， 将放大后的第一电信号和第二电信号分别于预设的参考电压进行比较， 以 滤除小信号的干扰。 0037 时间符合电路 27 对经过幅度甄别后的第一电信号和第二电信号进行时间窗口判 定， 判断二者出现的时间窗口是否相同， 如果相同， 则产生判定有效信号。时间符合电路 27 的具体电路可以有多种， 例如可以。
18、采用一与门来构建， 当第一脉冲甄别电路 23 和第二脉冲 甄别电路 26 输出的信号都有效 ( 例如， 都为逻辑高电平 ) 时， 则输出判定有效信号 ( 例如 也是逻辑高电平 )。 0038 计数系统28由时间符合电路27产生的判定有效信号触发而进行计数， 例如， 每次 被触发后其统计数值加 1。 0039 在正常工作状态下， 中子入射至中子吸收晶体 20 后产生光脉冲信号， 该光脉冲信 号同时照射至第一光电转换器 21 和第二光电转换器 24 上， 并同时转换产生第一电信号和 第二电信号， 这两个电信号分别经过第一放大电路 22、 第一脉冲甄别电路 23 和第二放大电 路 25、 第二脉冲甄。
19、别电路 26 的处理后输入至时间符合电路 27。由于中子入射导致产生的 第一电信号和第二电信号应当是同时的， 因而时间符合电路 27 产生判定有效信号并触发 计数系统 28 进行计数。 说 明 书 CN 102445706 A CN 102445727 A4/4 页 6 0040 当由伽马射线干扰时， 其直接入射至两个光电转换器的概率很小， 基本上为 0， 因 而， 当其中一个光电转换器受到伽马射线干扰产生电信号时， 另外一个并不会同时产生电 信号， 经过后续的时间符合电路 27 处理后会被滤除， 并不会触发计数系统 28 的计数， 从而 滤除了伽马射线直接入射至光电转换器所造成的干扰。 00。
20、41 需要说明的是， 本文中 “同时” 一词所指的是二者的时间差落入计量误差范围之 内， 并不限定为严格意义上的同一时刻发生。 0042 上述实施例中， 第一光电转换器 21 和第二光电转换器 24 分别耦合至中子吸收晶 体 20 的两个不同的出光面， 即出光面 202 和出光面 203。在其他具体实施例中， 第一光电 转换器 21 和第二光电转换器 24 也可以耦合至中子吸收晶体 20 的同一个出光面， 更加优选 地， 第一光电转换器 21 和第二光电转换器 24 可以是集成在同一个光电二极管中的两个不 同的像素， 可以较为方便地耦合在同一个出光面上。类似的， 在这种配置结构下， 伽马射线 。
21、同时入射至两个光电转换器的概率也非常小， 因而同样能够通过时间符合电路 27 将伽马 射线的干扰滤除。 0043 虽然本实施例中是采用了两个光电转换器来避免伽马射线的干扰， 但是应当理解 的是， 在不脱离本发明思想的前提下， 也可以采用更多数量的光电转换器 ( 例如三个、 四个 等 ) 并结合相应的外围电路， 由于伽马射线同时入射至多个光电转换器的概率很小， 因而 能够将伽马射线直接入射至光电转换器中所导致的干扰滤除。 0044 本发明虽然以较佳实施例公开如上， 但其并不是用来限定本发明， 任何本领域技 术人员在不脱离本发明的精神和范围内， 都可以做出可能的变动和修改， 因此本发明的保 护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。 说 明 书 CN 102445706 A CN 102445727 A1/1 页 7 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 102445706 A 。