关于中子探测介绍

[拼音]：zhongzi tance

[外文]：neutron detection

对中子的数目和能量的测量。在原子能事业的各个领域中，如核能的利用、放射性同位素的产生和应用、原子核物理的研究等，都要进行中子的探测。中子本身不带电，中子的探测并不是直接记录中子，而是通过中子同原子核的相互作用产生带电粒子，再对带电粒子进行测量。基本方法可按所用的核作用来分类（见中子核反应）。

中子同氢核的作用除极小的俘获反应外，几乎全是d性散射。利用中子同质子的d性散射产生反冲质子是探测快中子的重要方法。反冲质子动能同中子能量有简单的关系E L＝Encos2θ，θ是质子反冲方向同中子入射方向的夹角。所以通过测量反冲质子的数目和能量分布可定出中子的数目和能量。

所用的探测器可以分成两类。

（1）产生反冲质子的含氢靶-辐射体同质子探测器分开。如用聚乙烯薄膜作辐射体的半导体反冲计数器、闪烁计数望远镜及用有机玻璃粉和ZnS(Ag)粉混合制成的快中子屏；

（2）辐射体同质子探测器合二为一的，如充氢、甲烷的含氢正比计数器、反冲电离室以及用有机晶体、塑料和液体等闪烁体的闪烁探测器等。

利用(n，p)和(n，α)反应来产生带电粒子来探测中子。这种方法要求核反应的截面大、反应能大。10B(n，α)6Li反应广泛地应用于慢中子和中能中子数目的测量。利用这一反应做成的探测器有BF3正比计数器、硼电离室和慢中子屏〔ZnS(Ag)+甘油+硼酸〕。因为它的快中子截面比慢中子低几百倍。为了提高效率，把BF3正比计数管放在慢化体(聚乙烯、石蜡等)内，使快中子经过慢化后再被计数管记录。这样做的另一个好处是探测器效率同中子能量关系不大。曾被普遍使用于中子测量的快中子长硼计数器就属于这种类型，它常用作能量小于20MeV 的快中子注量率监测的次级标准。 另外两个反应6Li(n，α)T和3He(n，p)T常被用来测量中子能谱。这时需要记下产生的一对带电粒子全能量的幅度信号，例如“半导体夹心式”中子谱仪，就是把含6Li的薄样品夹在两个半导体探测器之间。 利用3He(n，p)T反应的探测器有3He正比管。利用中子引起重核裂变，记录裂变碎片来探测中子的核裂变法也属于这一类。

用电离室记录裂变碎片称为裂变室。裂变物质如铀通常做成固体涂层。裂变室甄别γ本底的能力强，可以在强γ本底环境（如核反应堆）中应用。

一些重核素如237Np、238U的裂变是有阈的。利用这些核素的探测器叫阈探测器。利用一组有不同阈的阈探测器（包括有阈活化探测器）可以测定中子能谱，称为阈探测器法。

利用中子核反应产生放射性核，再测量它们的人工放射性来探测中子。活化探测器(也叫活化箔)具有体积小、抗γ本底、种类多等优点。利用一套活化探测器可以测量从热中子到快中子各种能区的注量和能谱。选择用于活化的核素和反应的条件是截面大、截面数据精确、半衰期适当、放射性容易测量等。在热中子和共振中子能区常用 In、Au、I、Mn、Rh、Dy、Na和V等核素的（n，γ）反应产物。对几兆电子伏以上快中子能区常利用一些核素的 (n，n┡)、(n，p)、(n，α)、(n，2n)等反应。这些反应大多数是有阈的，作为中子探测器的还有含氢、载6Li或10B的核乳胶。固体径迹探测器可以与同中子作用产生重带电粒子（α 粒子、碎片）的辐射体组合来探测中子，各种有机聚合物薄膜，由于快中子引起的碳、氧及氢等反冲核产生径迹，可以直接记录快中子，也是阈探测器。

参考书目

1. 复旦大学等编：《原子核物理实验方法》，原子能出版社，北京，1981。
2. J.B.Merion and J.L.Fowler， ed.， Fast Neutron Physics，Part 1， Interscience， New York，1960.