基本介紹
- 中文名：中子感測器
- 外文名：neutron-sensing device
- 主要作用：讀取中子數據
- 套用領域：能源工程
中子探測,常用的中子探測器,三氟化硼正比計數管,含硼閃爍計數器,含鋰閃爍計數器,半導體探測器,
中子探測
中子是不帶電粒子，它通過物質時不能直接產生電離。子核作用時產生的次級帶電粒子。
中子和原子核的相互作用有：產生帶電粒子的核反應、核反衝、核裂變及活化等。在測井中，是以核反應為基礎來探測慢中子的，在個別情況下，也可以用來探測快中子。
10B（n，α）7Li反應
10B（n,α）7Li反應是目前探測慢中子中用最廣泛的。主要原因是硼的材料比較容易獲得，氣態的可以選用BF3氣體，固態的可以選取氧化硼或碳化硼，天然硼中10B的含量約為9.8%。為了提高探測效率，在製造中子探測器時採用濃縮硼（10B的濃度在96%以上），而濃縮硼的獲得並不十分困難。
6Li（n，α）T反應
該反應的優點是放出能量最大（4.78MeV），給出較大的脈衝，所以很容易把中子產生的脈衝與γ射線本底區分開來。由於鋰沒有合適的氣體化合物，所以使用時只能採用固體材料。另外，天然鋰中6Li含量只有7.5%，故以天然鋰做成的探測器的探測效率低。通常都用碘化鋰晶體和鋰玻璃來製成閃爍計數器，它們含濃縮6Li，一般在90%以上，探測效率可達80%～90%。
3He（n，p）T反應
該反應的優點是反應截面最大，但反應時放出的能量最小，而且探測器不容易去除γ射線本底。二另外，天然氦氣中3He的含量非常低，大約只有1.4 x 10.-4%，所以3He的製備比較困難。近年來，隨著3He的來源日益增多，利用3He（n，p）T反應探測中子的方法也開始逐步推廣。
常用的中子探測器
三氟化硼正比計數管
探測慢中子最通用的是三氟化硼正比計數管，一般稱為BF3計數管。它的結構基本上和測量γ射線的G-M計數管一樣，只是管內充的是BF3氣體。中子射人計數管後，由10B（n，α）7Li反應產生α粒子和7Li核，這兩種粒子在計數管內引起電離，經氣體放大後輸出電壓脈衝。在測量中子時往往混雜著一些γ射線，γ射線在計數管壁上打出的電子也能引起電離，但電子的射程要比α粒和7Li大得多，因而在計數管靈敏部分中損耗能量後所產生的脈衝信號是比較小的，靠一定的甄別閾就可以把這些γ射線本底脈衝去掉。
含硼閃爍計數器
這種計數器的閃爍體是ZnS(Ag)加硼的化合物。中子進入閃爍體後，通過10B（n，α）7Li反應產生α粒子和7Li核，它們使ZnS(Ag)發光。由於10B的慢中子作用截面很大，所以這種計數器的探測效率較高，並且它還可以甄別並去掉γ射線本底，故目前已被廣泛套用。
含鋰閃爍計數器
這種計數器的閃爍體有兩種形式，一種是銪激活碘化鋰[LiI(Eu)]晶體，另一種是鈰激活鋰玻璃[LiO2·2SiO2(ce)]，這些閃爍體都是利用6Li（n，α）T反應產生的T和α粒子使其發光的。由於6Li（n，α）T的反應能量很大（Q=4.78MeV），因而計數器可以給出很大的電壓脈衝，比較容易甄別去掉由γ射線引起的本底。
這種探測器適用的中子能量範圍較寬，可以測量從熱中子到幾十萬電子伏範圍內的中子。特別是它對熱中子的探測效率極高。例如，對於4mm厚的閃爍體，熱中子的探測效率已達100%。隨著中子能量的增加，其探測效率降低，但對中等能量的中子仍有一定的探測效率。
鋰玻璃閃爍體的特點是耐酸，耐化學腐蝕，耐潮濕及耐高溫，它宜於在惡劣的環境中使用。
半導體探測器
在兩個金矽面壘型半導體之問夾一層含6Li的薄膜，中子射入薄膜以後由6Li（n，α）T反應產生α粒子和T粒子，它們分別被兩個金矽面壘半導體探測器所記錄並輸出脈衝，輸出脈衝的幅度相當於入射中子的能量加上6Li（n，α）T反應能Q值。因此，這種探測器不僅可以測量中子的強度，而且也可以測量中子的能量。
半導體探測器的特點是體積小、回響快，以及對γ射線不靈敏。因此，這種探測器可以在較強的γ射線本底情況下工作。
