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专利名称：一种用于密封中子发生器的伴随α粒子探测器的制作方法
技术领域：
本发明涉及核探测技术领域，特别涉及一种用于密封中子发生器的伴随α粒子 探测器。
背景技术：
带有伴随α粒子探测器的小型中子发生器可以应用于核材料核查，爆炸物、化学 武器和毒品等违禁品的探测。利用T(d，η)4He反应可以产生14MeV的高能中子。在反应中产生的α粒子和中 子在时间上是一一对应关系，在几何位置上α粒子几乎与中子几乎是背对背飞出的。利用 伴随α粒子标记中子，定向符合，可以降低本底、提高效率。产生T(d，η)4He反应的装置有高压倍加器和小型中子发生器，工作原理是通过数 百千伏的高压加速氘束轰击氚靶产生快中子。加速器的优点是使用寿命长，加装伴随α粒 子探测器相对容易，缺点是体积大，无法移动。小型中子发生器的优点是体积小，适于现场 测量，缺点是寿命有限，加装伴随α粒子探测器难度大。小型中子发生器是一种特殊的加速器，制成后无附加真空系统，是一个真空器件。 用在中子发生器中的α粒子探测器要适合中子的制作工艺，要耐高温，以满足中子管制作 过程中高温烘烤排气的要求，能在氢气环境中工作，探测器的时间性能和能量分辨性能好。目前，国际上有相关文献对中子发生器的伴随α粒子探测器进行过简单报道，但 文章中仅仅记载了发光晶体和光学密封法兰的材料特征，而未对探测器的结构进行记载， 结构尚属于空白。

发明内容
本发明克服了现有技术中的不足，提供了一种耐高温、结构简单、密封性好的用于 密封中子发生器的伴随α粒子探测器。为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的一种用于密封中子发生器的伴随α粒子探测器，包括光电倍增管、发光晶体、光 学密封法兰、外壳；发光晶体为掺铈铝酸钇(YAP:Ce)，光学密封法兰为蓝宝石玻璃法兰，关 键在于，蓝宝石玻璃法兰将掺铈铝酸钇(YAP:Ce)密封于上外壳的真空中，使其与中子发生 器成为一体，即密封于中子发生器内，保持静态高真空；光电倍增管位于蓝宝石玻璃法兰的 下部，且通过弹性方式将掺铈铝酸钇(YAP:Ce)、蓝宝石玻璃法兰、光电倍增管固定在一起。所述的通过弹性方式将掺铈铝酸钇(YAP:Ce)、蓝宝石玻璃法兰、光电倍增管固定 在一起是指在掺铈铝酸钇(YAP:Ce)晶体上端设置有光栏，光栏分为上下两部分，两部分之 间通过弹簧连接。所述的掺铈铝酸钇(YAP:Ce)晶体厚度为0.5mm，直径为30mm。所述的掺 铈铝酸钇(YAP:Ce)晶体上面对入射α粒子方向蒸镀了 1 μ m厚的Ag膜。与现有技术相比，本发明的有益效果是该装置通过在掺铈铝酸钇(YAP:Ce)晶体和光电倍增管二者之间设置耐高温的蓝宝石玻璃法兰，而且采用弹性方式使掺铈铝酸钇(YAP:Ce)晶体、蓝宝石玻璃法兰和光电倍 增管三者固定在一起，未采用任何光学耦合剂，很好的实现了无缝连接，避免了三者之间压 力过大造成损坏，保证了在高温条件下掺铈铝酸钇(YAP:Ce)晶体、蓝宝石玻璃法兰的安全 可靠性；在掺铈铝酸钇(YAP:Ce)晶体上面对入射α粒子方向蒸镀了 1 μ m厚的Ag膜，更好 的有效屏蔽散射氘粒子和防止电荷积累等影响。


图1探测器的原理示意2探测器的结构示意图1上外壳、2上光栏、3金属密封垫、4光学密封法兰、5下光栏、6发光晶体、7橡胶密 封垫、8下外壳、9光电倍增管
具体实施例方式下面结合附图与具体实施方式
对本发明作进一步详细描述如图1、图2所示，一种用于密封中子发生器的伴随α粒子探测器，主要由光电倍 增管9、发光晶体6、光学密封法兰4、外壳等四部分组成，外壳由上外壳1、下外壳8螺栓固 定连接组成，光学密封法兰4将发光晶体6密封在探测器上部的上外壳1内，保持静态高真 空。其中本实施例中发光晶体6采用掺铈铝酸钇(YAP: Ce)，光学密封法兰4为蓝宝石玻璃 法兰，蓝宝石玻璃法兰4的作用是将掺铈铝酸钇(YAP:Ce)晶体6密封于中子发生器，保持 静态高真空，掺铈铝酸钇(YAP:Ce)晶体6和蓝宝石玻璃法兰4位于外壳上部的真空部分。 光电倍增管9位于下外壳8内，掺铈铝酸钇(YAP:Ce)晶体6和光电倍增管9之间由蓝宝石 玻璃法兰4连接。在上外壳1内设置光栏，光栏分为上光栏2和下光栏5两部分，上光栏2 和下光栏5通过弹簧压紧方式连接，利用弹簧压紧光栏2、5将掺铈铝酸钇(YAP:Ce)晶体6 固定在蓝宝石玻璃法兰4上端，利用弹簧压紧光栏2、5方式将蓝宝石玻璃法兰4下端与光 电倍增管9固定连接，实现了弹性的连接，使三者之间的连接更加紧密，这样不仅减少了光 传输过程中的损失，也避免了在高温条件下掺铈铝酸钇(YAP:Ce)晶体6和蓝宝石玻璃法兰 4因高温膨胀系数不同造成损坏的现象。蓝宝石玻璃法兰4与上外壳1之间的缝接处采用 金属密封垫3密封，蓝宝石玻璃法兰4与下外壳8之间的缝接处采用橡胶密封垫7密封。本实施例中掺铈铝酸钇(YAP:Ce)晶体6选用的YAP:Ce晶体厚度0. 5mm,直径 30mm, YAP:Ce发光中心波长360 370nm，易与现有的光电倍增管9匹配。为了有效降低散 射氘束影响和电荷积累，通常在闪烁体面对入射粒子方向加一层Iym厚的Ag膜。蓝宝石 玻璃4采用厚度为1. 5mm、直径40mm的蓝宝石玻璃。为了减少地磁对光电倍增管9的影响，在光电倍增管9外面加了一圈坡莫合金。装置的工作原理α粒子打在掺铈铝酸钇(YAP:Ce)晶体6上后产生特定波长的光，经过蓝宝石玻璃 法兰4传导到中子发生器外，由光电倍增管9的光阴极接收，经过多次倍增后，在光电倍增 管9阳极输出电信号。蓝宝石玻璃法兰4的另一个作用是将掺铈铝酸钇(YAP:Ce)晶体6密封在中子发 生器中，保持静态高真空。
权利要求
1.一种用于密封中子发生器的伴随α粒子探测器，包括光电倍增管、发光晶体、光学 密封法兰、外壳；发光晶体为掺铈铝酸钇(YAP:Ce)，光学密封法兰为蓝宝石玻璃法兰，其特 征在于，蓝宝石玻璃法兰将掺铈铝酸钇(YAP:Ce)密封于中子发生器内，保持静态高真空； 光电倍增管位于蓝宝石玻璃法兰的下部，且通过弹性方式将掺铈铝酸钇(YAP:Ce)、蓝宝石 玻璃法兰、光电倍增管固定在一起。
2.根据权利要求1所述的一种用于密封中子发生器的伴随α粒子探测器，其特征在 于，所述的通过弹性方式将掺铈铝酸钇(YAP:Ce)、蓝宝石玻璃法兰、光电倍增管固定在一起 是指在掺铈铝酸钇(YAP:Ce)晶体上端设置有光栏，光栏分为上下两部分，两部分之间通过 弹簧连接。
3.根据权利要求1所述的一种用于密封中子发生器的伴随α粒子探测器，其特征在 于，所述的掺铈铝酸钇(YAP:Ce)晶体厚度为0.5mm，直径为30mm。
4.根据权利要求3所述的一种用于密封中子发生器的伴随α粒子探测器，其特征在 于，所述的掺铈铝酸钇(YAP:Ce)晶体上面对入射α粒子方向蒸镀了 Iym厚的Ag膜。
全文摘要
本发明公开了一种用于密封中子发生器的伴随α粒子探测器，包括光电倍增管、发光晶体、光学密封法兰、外壳；发光晶体为掺铈铝酸钇(YAP:Ce)，光学密封法兰为蓝宝石玻璃法兰，蓝宝石玻璃法兰将掺铈铝酸钇(YAP:Ce)密封于中子发生器内，保持静态高真空；光电倍增管位于蓝宝石玻璃法兰的下部，且通过弹性方式将掺铈铝酸钇(YAP:Ce)、蓝宝石玻璃法兰、光电倍增管固定在一起。该发明提供了一种耐高温、结构简单、密封性好的用于密封中子发生器的伴随α粒子探测器。
文档编号G01T1/20GK102129081SQ20101062066
公开日2011年7月20日 申请日期2010年12月23日 优先权日2010年12月23日
发明者刘国荣, 吴随军, 李井怀, 李安利, 梁庆雷, 赵永刚 申请人:中国原子能科学研究院, 西京学院