1、概述
KC7601.31是KC761x的选配传感器（KC761CN为标配），主要对低能中子敏感，对中高能中子也有响应。安装该传感器后，KC761x可以用于环境中中子通量密度的测量。由于该传感器较为特殊，为使示值具备参考价值，使用前应当了解其性能和特点。
2、适用领域
KC7601.31不能单独使用，必须安装到KC761x中。KC761(无后缀)不支持。
该传感器主要用于判断中子的有无和对比中子辐射场的相对大小。由于中子剂量测量复杂且困难，其剂量率读数仅供参考。
主要在可能产生中子的科学实验中，用于发现中子的产生和泄漏。
也可以用于中子辐射源的查找，安保，个人防护及科技爱好方面的用途。
3、技术参数
敏感截面积：1cm2（100mm2）
内置慢化体：15mm厚度HDPE
理论探测效率（以计数计，包含内置慢化体，无外置慢化体）：
＞90%（热中子）
约90%（1eV）
约80%（10eV）
约60%（100eV）
约50%（1keV）
约30% （10keV）
约20% （100keV）
＜10% （1MeV或更高）
剂量率依据理论计算确定，未作实测溯源。由于甄别算法的影响，仪器具有约0.1μSv/h的零误差。在额外加装5cm厚度HDPE慢化体，针对241AmBe中子源的能量分布，按规定方向照射，读数高于2.5μSv/h时，预期不确定度（仅供参考）：±20%。
γ甄别能力：在γ传感器量程内，对1.3～1.9MeV范围内的γ射线，优于10:1（以γ传感器能带内计数率：中子计数率计）。对其它能量，优于1000：1。
4、原理
采用添加6Li2O和敏化元素（Ce）的玻璃作为闪烁体。中子首先和6Li发生核反应，释放α粒子和氚核，这些带电粒子再激发锂玻璃中的其它成份产生闪光。闪光的亮度基本上是恒定的。锂玻璃的厚度为3mm，该厚度下，几乎每一个热中子都会引起一次闪光，探测效率接近100%。随着中子能量的升高，6Li的中子截面迅速下降，探测效率也跟随者降低。对100eV的中子，探测效率降低至5%左右。
传感器自带一块厚度约15mm的聚乙烯慢化体，对低能中子有较好的慢化作用，例如100eV中子经过时，大约有一半被慢化到热中子能量，其余部分的能量也有显著降低。自带的慢化体厚度较小，对高能中子的慢化作用明显不足，只能稍微提高探测效率，但比不带慢化体好，有利于在遇到危险的中子辐射时发出告警。如果需要全面的测量高能中子，需要额外的慢化体。
硅光电倍增管（SiPM）用于将闪光转换为电脉冲，几乎能够100%发现中子闪光事件。传感器内置电子学前端，包括了峰值保持电路，可以由KC761x中的ADC直接测量。
闪烁体遇到γ射线和β射线时也会产生闪光。由于锂玻璃的特点，这些闪光与中子闪光非常类似，但亮度会随着γ或β射线的能量变化。对于1.6MeV的γ射线，它引起的闪光与中子引起的闪光几乎完全相同。因此，无法将1.6MeV附近的γ射线与中子区别开。对于远离这一能量的γ射线则可以根据闪光的强度区别。电脉冲被ADC采集后，由KC761x统计脉冲高度，从而将中子与γ或β射线引起的闪光区别开。这一过程叫做中子甄别，对于KC761x来说属于能量甄别。由于锂玻璃较薄，对1.6MeV附近的γ射线的探测效率很低，因此具有天然的甄别能力。
图：典型的中子响应谱
KC761x带有独立的γ传感器，可以根据γ传感器测量到的1.6MeV附近γ射线的多少，对应的扣除中子传感器的γ响应，从而进一步消除γ射线的干扰。需要指出，这种扣除大多数时候是非符合的（Non-coincidence），换句话讲，从中子传感器中扣除的γ成分，与γ传感器收到的γ光子，多数时候并不是同一个光子。这里只是假设均匀的γ射线会在两个传感器上引起类似的响应，从而根据其中之一的响应，概率性的扣除另一个的响应。实践证明，在统计意义上，这种扣除具有优秀的效果。
不论γ传感器还是中子传感器，对于γ射线的量程都比较小，这是闪烁探测器的共同特点。稍大的辐射就会超出量程，使得上述扣除所依据的γ辐射数据压缩，从而无法正确扣除。另一方面，闪烁探测器在遇到较强的低能辐射时，会产生超出电路处理能力的脉冲堆积效应，使得道址右移，增大进入中子甄别能阈的计数。
两项作用叠加，使得在较强x光辐射下，必然发生严重的中子误计数。通常而言，安检机的辐射强度就足以引起中子误告警，这是因为安检机虽然平均剂量率低，但行李扫过线束的那一刻具有较高的瞬时剂量率。
更强的x光（＞0.1Gy/h）会阻塞传感器，既不产生明显干扰，也测不到中子。
图：中子传感器受到110kV，约50mGy/h强度的x射线照射时出现的异常谱图，其右侧裙边落入中子能量甄别阈（红色区域），产生错误的剂量率读数。
在未超过γ传感器量程的情况下，随着1.6MeV附近γ射线的变强，扣除的误差会逐渐增加，使得中子计数误差迅速增大。假设中子传感器在1.6MeV附近的γ计数为300cps，而中子不足1cps，同时假设扣除误差5%，就意味着可能过扣除成-14cps或欠扣除至+16cps，误差远高于中子计数率本身。因此，应尽量减少γ射线干扰，远离1.3～1.9MeV的γ源，例如60Co、40K、232Th等。
如果没法回避γ射线，可以采用足够厚度的铜、铅等材料屏蔽，以衰减100倍为例，需要9cm厚度。在存在强x射线时，为了避免超过中子传感器的承受极限（约为10mGy/h），也可以增加屏蔽，屏蔽层厚度根据x射线能量而定，对于医用或安检x光机，只需要2～5mmPb。
5、安装
在安装之前，应检查设备固件版本高于V1.77，否则应先升级固件。
中子传感器如图所示（中部黑色方块），在提取时应保护好排线，不要用手指触摸排线末端的电接触面。
安装传感器的步骤
（1）拔掉所有连接线，取下TF卡。
（2）拆除电池。为了便于操作，可以先拆除背夹。
（3）拆卸机壳。共有6颗螺钉，使用φ2mm十字螺丝刀拆除。
（4）用塑料片沿外壳上下盖结合缝逐步撬开外壳。要有耐心，不要用力过猛，忽然掰开可能拽断上下盖之间的连接线。
（5）将上盖向左翻转，露出传感器舱。（图）
（5.1）特殊情况：对于2025年4月15日之前出厂的KC761A/B，建议将模拟信号处理板上的电阻R14替换为47kΩ，0402封装。更换后低能γ事件将被排除。如未替换该电阻，仅会导致较多的闪光、粒子音提示，并不影响中子通量率和剂量率的测量。
（6）翻开插座压板，使排线正对插座插到底，关上插座压板。
（7）将中子传感器放置在右侧传感器舱。
（8）装上电池，开机，长按MODE键，观察菜单上是否出现6Li选项。或者进入FUNC界面-设备信息，查看是否检测到KC7601.31传感器。装电池时注意用手指压住传感器（否则传感器会掉出），并留意排线，避免牵拉损坏。
如果找不到中子传感器，应检查排线是否正确安装。
（9）拆下电池，装合上下盖。防水橡胶圈应位于密封槽中，如果被挤出槽外，应适当松开前盖，用平头工具将其推回槽内。
（10）复装6颗螺丝。装上电池和电池盖。
（11）开机，长按MODE键，选择6Li传感器，进入能谱模式，在日常环境中观察计数率和剂量率读数。剂量率应基本为零，计数率根据本底辐射的特点，基本为零或偶有1~2cps。在FUNC-Reset界面清除积累剂量（密码7601），回到剂量模式（短按MODE，再选择DOSE），然后放在日常环境（中低纬度地区，背景中子辐射较低）中6小时，其积累剂量应小于0.5μSv。
6、其它说明
（1）中子传感器采用右侧窗口，并且具有方向性。6锂玻璃闪烁体是一个薄片状物，当它垂直于入射方向时，具有标称的捕获截面。传感器是按照垂直入射方向标定的。因此，使用时也应当让传感器对准射线来向，如下图所示。
（2）在海平面水面上，中子背景辐射随纬度的增加而增加，通常位于0.003～0.011μSv/h的范围内。在陆地上或室内，由于天然核素的微量中子辐射，实际数值较之略高。总的来说，海平面高度的中子背景辐射是极低的，远小于仪器的零误差，因此，不能用于中子背景辐射绝对值的测定，但是可以用于初步对比不同地方中子背景辐射的大小。
随着海拔高度的增加，宇宙射线带来的中子迅速增多，在中低纬度，10km高空时，平均可达2.5μSv/h左右，并可能存在超过1～8μSv/h范围的涨落。由于灵敏方向和能量响应不同，不同中子探测器给出的读数可能存在巨大差异。
在实际使用中，应尽量保持慢化条件和测试条件稳定，使同一仪器在不同时间的相对值具有意义。
（3）由于平滑算法的影响，从开始测量到读数具有意义，需经历1～10分钟时间，中子辐射越弱，需要的时间越长。对于0.5μSv/h强度，大约需要10分钟；对于2.5μSv/h强度，大约需要3分钟。请等待足够的时间再读数。对于天然背景辐射，可能数分钟才能产生一个有效的计数（＜1CPM），仪器无法正确显示平均剂量率。此时应当长期观察积累剂量来确定辐射大小，周期1小时以上。
（2025年4月15日第一版）
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