虎哥作者
2年8个月前修改于 2年8个月前IP:四川
929906
559楼

关于中子探测器

其实一直在调研中子传感器的方案,并且也做过锂玻璃的实验了。

结论与PIN一样,只能解决能不能感知的问题——但PIN便宜,加上的代价不大,玩玩也没啥损失。中子传感器就不一样了,玩的代价有点大。

日常所见中子源的注量率都很小。常见的中子源是AmBe源,活度50mCi,如果γ源有这么大,就是一个很吓人的活度,但这么大的镅铍源却只有区区1×105个/s的总注量率。假设距离它0.5m,平均注量率就只有可怜的3.18cm-2s-1。在高空飞机上虽然比地面大得多,但也远远达不到1个/cm2/s。

这就意味着,要探测中子,首要因素是灵敏面积。如果有脸盆大的灵敏面积,就能收集到很多中子。

大的灵敏面积,通常就是贵的代名词。全固态方案尤其贵。

假设761x的中子灵敏面积是6mm×6mm,又假设源的中子经充分慢化并且探测效率为100%,在0.5m距离上,最高只有1cps。但即便这么小的灵敏面积,闪烁体的材料也基本在1000元以上。

探测中子的管子,在中小规模上最好是3He管、BF3管这类正比管,在大规模上是镀有某些材料的电离室。这些管子的好处是,基本不受γ射线干扰或很容易甄别。

用这些电子管有三个问题,一是起步价格高,管子不便宜。二是没有能小到装进传感器舱的货架产品。三是需要高压电源等一大堆劳什子,会严重改变761x的构架。

而如果用闪烁体,就存在γ甄别的问题。手持中子探测器PDS-100GN是甄别做得比较好的产品。实测在1mSvh-1的662keVγ照射下,有超过30cps的中子读数,如果能量提高则更大。而RADEYE NL(用3He管)则是0。

闪烁体的中子甄别,除了能量外,还需要依赖功率谱密度(PSD)。对于模拟MCA来说,很难得到PSD。仅依靠能量甄别,情况会比PDS-100GN更差。

用闪烁体也有好处,那就是对慢化的要求略有降低,如果闪烁体足够厚的话(意思是贵),也可以响应中能中子。

别的东西,例如氟化6锂敏化的硫化锌等,没有成熟产业链,难道要自己糊出来。

即便不看技术上的困难,由于中子探测器基本都需要用到核材料,供应链也存在困难。

这就是中子传感器为何迟迟没有推出的原因。显然,可选的方案都是食之无味弃之可惜的,最便宜的方案,传感器售价也会在2000元以上,以爱好者的消费能力,能卖几个就成了问题,而专业用户虽不差钱,但这个性能又缺少吸引力。因此需要考虑到底有没有必要推出。

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盖世豪杰
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刘 虎

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