专利摘要

本发明涉及中子辐射技术领域，尤指一种应用于中子散射腔的屏蔽体及其设计方法；所述的屏蔽体为采用中子吸收材料制作成的中子吸收体，中子吸收体由四个不规则形状的内壁屏蔽体和若干个空间屏蔽体装配而成，上壁屏蔽体、下壁屏蔽体、左壁屏蔽体和右壁屏蔽体分别安装在散射腔内的上壁、下壁、左壁和右壁，使得散射腔内壁上附着大面积中子吸收材料，其中上壁屏蔽体和下壁屏蔽体上设计有通气孔及沟槽；空间屏蔽体通过上壁屏蔽体和下壁屏蔽体上设计的沟槽安装在散射腔内，将散射腔分割成若干个不同空间；成功消除了中子被散射腔体和高温、高压及强磁场等样品环境设备杂散后形成的干扰信号，因而降低了谱仪背底，提升了中子散射数据的纯净度。

权利要求

1.一种应用于中子散射腔的屏蔽体，其特征在于：所述的屏蔽体为采用中子吸收材料制作成的中子吸收体，中子吸收体由四个不规则形状的内壁屏蔽体和若干个空间屏蔽体装配而成，内壁屏蔽体有四个，均开设有安装孔，上壁屏蔽体、下壁屏蔽体、左壁屏蔽体和右壁屏蔽体分别安装在散射腔内的上壁、下壁、左壁和右壁，使得散射腔内壁上附着大面积中子吸收材料，其中上壁屏蔽体和下壁屏蔽体上设计有通气孔及沟槽；空间屏蔽体通过上壁屏蔽体和下壁屏蔽体上设计的沟槽安装在散射腔内，将散射腔分割成若干个不同空间。

2.根据权利要求1所述的一种应用于中子散射腔的屏蔽体，其特征在于：所述的内壁屏蔽体的背面，即散射腔内壁和屏蔽体之间可添加过渡层。

3.根据权利要2所述的一种应用于中子散射腔的屏蔽体，其特征在于：所述的过渡层是铝片或耐辐照胶层。

4.根据权利要求1所述的一种应用于中子散射腔的屏蔽体，其特征在于：所述的中子吸收体的原料主要采用中子吸收材料和高分子材料，其中中子吸收原料为含硼材料、含钆材料或含镉材料任何一种具有较高中子吸收截面的材料，所述的高分子材料为热固性材料或者热塑性材料。

5.根据权利要求1或4所述的一种应用于中子散射腔的屏蔽体，其特征在于：所述的内壁屏蔽体和空间屏蔽体采用一次模压成型、注塑成型或挤出成型方式制备。

6.根据权利要求1所述的一种应用于中子散射腔的屏蔽体，其特征在于：所述的中子吸收体中各块屏蔽体的厚度不小于2mm。

7.一种应用于中子散射腔的屏蔽体的设计方法，其特征在于：所述的设计方案包括屏蔽体的结构设计、屏蔽体的制备及加工和屏蔽体的装配；

屏蔽体的结构设计：根据中子散射腔的形状、空间环境和探测器种类及布局四个方面设计屏蔽体，即内壁屏蔽体和空间屏蔽体的数量、形状和尺寸，中子吸收体位置布局应与探测器盲区相对应，不得阻挡探测器盲区以外的探测空间，以避免中子通量的损失，同时使得安装后的屏蔽体尽可能的布满散射腔的内壁；

屏蔽体的制备及加工：根据设计的结果选用具有较大中子吸收截面的元素或化合物作为中子吸收材料的基体，掺入高分子材料，通过模压、注塑或挤出成型等方式制备出中子吸收体，即内壁屏蔽体和空间屏蔽体，可在模压时置入相应的柱模或棒模，同时成型出通气孔及沟槽，也可注塑或挤出成型后再加工通气孔及沟槽，最后对中子吸收体进行成型后处理；屏蔽体的装配：根据设计的布局，将成型好的内壁屏蔽体和空间屏蔽体采用粘结固定或机械固定的方式，或者物理、机械相结合的方式安装在散射腔的内壁及内部空间。

8.根据权利要求7所述的一种应用于中子散射腔的屏蔽体的设计方法，其特征在于：所述的内壁屏蔽体采用螺钉固定的方式装配到散射腔内壁时，需在内壁屏蔽体和散射腔内壁相对应的位置预留孔位。

9.根据权利要求7所述的一种应用于中子散射腔屏蔽体的设计方法，其特征在于：空间屏蔽体装配到散射腔内时应采用线接触或面接触的方式进行安装，并在散射腔的沟槽端面处置入固态胶或铝片进行阻挡，以防止空间屏蔽体从散射腔内滑落。

10.根据权利要求1或7所述的一种应用于中子散射腔的屏蔽体，其特征在于：所述的中子吸收体采用陶瓷做中子吸收材料时，拼接或安装时需要采用错缝拼接的方式进行装配，以避免产生中子透过的直缝。

说明书

技术领域

本发明涉及中子辐射技术领域，尤指一种应用于中子散射腔的屏蔽体及其设计方法。

背景技术

中子散射是研究物质微观结构和动态的理想工具之一，它具备不带电、含磁矩、能区分同位素、对轻元素敏感、穿透性强等优点，在科研和工业领域有很多重要且无法替代的优势。随着国内中子源建设和中子散射技术的发展，各领域的科研人员和工程技术人员越来越多的用到中子散射技术测试物质的结构和性能，但是由于中子具有很强的穿透能力，一旦泄露将会对环境和生命健康构成严重威胁，所以做好中子射线的辐射防护工作，是当前中子散射技术领域的关键问题之一。

在中子谱仪内，中子散射腔一般位于样品腔与探测器之间，样品腔内中子射线除了被样品散射外，还有可能被高温、高压、强磁场等其它环境和结构设备散射，产生杂散信号；由于探测器无法区分杂散信号和样品散射信号，当探测器接收到这些杂散信号时，会将其识别成样品散射信号，降低了实验数据的准确性和可信度，同时增加了后续实验数据的处理难度。

发明内容

为解决上述问题，本发明旨在提供一种中子屏蔽体及其设计方法，能消除中子被散射腔体和高温、高压及强磁场等样品环境设备杂散后形成的干扰信号，为中子辐射防护提供一种结构合理、装配简单、重量轻便且具有较高中子屏蔽效率的应用于中子散射腔的屏蔽体及其设计方法。

本发明采用的技术方案是：一种应用于中子散射腔的屏蔽体，所述的屏蔽体为采用中子吸收材料制作成的中子吸收体，中子吸收体由四个不规则形状的内壁屏蔽体和若干个空间屏蔽体装配而成，内壁屏蔽体有四个，均开设有安装孔，上壁屏蔽体、下壁屏蔽体、左壁屏蔽体和右壁屏蔽体分别安装在散射腔内的上壁、下壁、左壁和右壁，使得散射腔内壁上附着大面积中子吸收材料，其中上壁屏蔽体和下壁屏蔽体上设计有通气孔及沟槽；空间屏蔽体通过上壁屏蔽体和下壁屏蔽体上设计的沟槽安装在散射腔内，将散射腔分割成若干个不同空间。

所述的内壁屏蔽体的背面，即散射腔内壁和屏蔽体之间可添加过渡层。

所述的过渡层是铝片或耐辐照胶层。

所述的中子吸收体的原料主要采用中子吸收材料和高分子材料，其中中子吸收原料为含硼材料、含钆材料或含镉材料任何一种具有较高中子吸收截面的材料，所述的高分子材料为热固性材料或者热塑性材料。

所述的内壁屏蔽体和空间屏蔽体采用一次模压成型、注塑成型或挤出成型方式制备。

所述的中子吸收体中各块屏蔽体的厚度不小于2mm。

所述的设计方案包括屏蔽体的结构设计、屏蔽体的制备及加工和屏蔽体的装配；

屏蔽体的结构设计：根据中子散射腔的形状、空间环境和探测器种类及布局四个方面设计屏蔽体，即内壁屏蔽体和空间屏蔽体的数量、形状和尺寸，中子吸收体位置布局应与探测器盲区相对应，不得阻挡探测器盲区以外的探测空间，以避免中子通量的损失，同时使得安装后的屏蔽体尽可能的布满散射腔的内壁；

屏蔽体的制备及加工：根据设计的结果选用具有较大中子吸收截面的元素或化合物作为中子吸收材料的基体，掺入高分子材料，通过模压、注塑或挤出成型等方式制备出中子吸收体，即内壁屏蔽体和空间屏蔽体，可在模压时置入相应的柱模或棒模，同时成型出通气孔及沟槽，也可注塑或挤出成型后再加工通气孔及沟槽，最后对中子吸收体进行成型后处理。

屏蔽体的装配：根据设计的布局，将成型好的内壁屏蔽体和空间屏蔽体采用粘结固定或机械固定的方式，或者物理、机械相结合的方式安装在散射腔的内壁及内部空间。

所述的内壁屏蔽体采用螺钉固定的方式装配到散射腔内壁时，需在内壁屏蔽体和散射腔内壁相对应的位置预留孔位。

空间屏蔽体装配到散射腔内时应采用线接触或面接触的方式进行安装，并在散射腔的沟槽端面处置入固态胶或铝片进行阻挡，以防止空间屏蔽体从散射腔内滑落。

所述的中子吸收体采用陶瓷做中子吸收材料时，拼接或安装时需要采用错缝拼接的方式进行装配，以避免产生中子透过的直缝。

本发明的有益效果是：本发明的屏蔽体主要应用于中子散射腔内，成功消除了中子被散射腔体和高温、高压及强磁场等样品环境设备杂散后形成的干扰信号，因而降低了谱仪背底，提升了中子散射数据的纯净度；本发明结构简单，安装方便，可根据散射腔的结构和形状进行设计，设计、制备和装配都相对简单灵活，并且具有较高的屏蔽效率和稳定性。

附图说明

图1是中子散射腔的结构示意图。

图2是配合图1中散射腔使用的中子吸收体的结构示意图。

图3是屏蔽体与散射腔的组装结构示意图。

图4是本发明中上壁屏蔽体或下壁屏蔽体的结构示意图。

图5是本发明中左壁屏蔽体或右壁屏蔽体的结构示意图。

附图标注说明：1-散射腔，11-上壁，12-下壁，13-左壁，14-右壁，2-中子吸收体，21-空间屏蔽体，22-上壁屏蔽体，23-下壁屏蔽体，24左壁屏蔽体，25-右壁屏蔽体，3-安装孔，4-通气孔，5-沟槽。

具体实施方式

以下结合说明书附图详细说明本实施例的具体实施方式：

如图1-5所示，一种应用于中子散射腔1的屏蔽体，所述的屏蔽体为采用中子吸收材料制作成的中子吸收体2，中子吸收体2由四个不规则形状的内壁屏蔽体和若干个空间屏蔽体21装配而成，内壁屏蔽体有四个，均开设有安装孔3，上壁屏蔽体22、下壁屏蔽体23、左壁屏蔽体24和右壁屏蔽体25分别安装在散射腔1内的上壁11、下壁12、左壁13和右壁14，使得散射腔1内壁上附着大面积中子吸收材料，其中上壁屏蔽体22和下壁屏蔽体23上设计有通气孔4及沟槽5；空间屏蔽体21通过上壁屏蔽体22和下壁屏蔽体23上设计的沟槽5安装在散射腔1内，将散射腔1分割成若干个不同空间；更具体的是内壁屏蔽体和空间屏蔽体21的形状、数量和尺寸是根据散射腔1的形状及需求确定。

所述的内壁屏蔽体的背面，即散射腔1内壁和屏蔽体之间可添加过渡层，以增加屏蔽体的强度和稳定性，相当于在腔体内壁和屏蔽体之间多了一层过渡层，但是不得在屏蔽体的上表面添加任何过渡层或固定层，否则会引入更多的中子干扰信号，所述的过渡层是铝片或耐辐照胶层。

所述的中子吸收体2的原料主要采用中子吸收材料和高分子材料，其中中子吸收原料为含硼材料、含钆材料或含镉材料等任何一种具有较高中子吸收截面的材料，为达到最佳的中子屏蔽效果，屏蔽体内中子吸收元素的含量不低于60Wt%；所述的高分子材料为热固性材料或者热塑性材料；用中子吸收材料掺杂高分子材料制作内壁屏蔽体和空间屏蔽体21时，可以采用一次模压成型或注塑成型，也可按其它方式加工成型，模压同时或成型后进行外形、通气孔4、安装孔3及沟槽5的处理加工，包括开槽、打磨等后处理工艺。

所述的中子吸收体2中各块屏蔽体的厚度不小于2mm，以达到最佳中子屏蔽效果。

一种应用于中子散射腔1的屏蔽体的设计方法，所述的设计方案包括屏蔽体的结构设计、屏蔽体的制备及加工和屏蔽体的装配。

屏蔽体的结构设计：根据中子散射腔1的形状、空间环境和探测器种类及布局四个方面设计屏蔽体，即内壁屏蔽体和空间屏蔽体21的数量、形状和尺寸，中子吸收体2位置布局应与探测器盲区相对应，不得阻挡探测器盲区以外的探测空间，以避免中子通量的损失，同时使得安装后的屏蔽体尽可能的布满散射腔1的内壁；更具体的说，本实施例中的屏蔽体结构设计要综合考虑中子散射腔1的形状、空间环境和探测器的种类及布局四个方面，所设计的中子屏蔽体应尽可能的布满散射腔1的内壁，且厚薄适中，不得过多占用散射腔1的内部空间，所设计的中子屏蔽体应具备适应散射腔1内部环境的能力，例如，若散射腔1为高温环境，则应设计耐高温的屏蔽体；若散射腔1为真空环境，则应设计具备真空使用性能的屏蔽体，同时所设计的中子屏蔽体应与探测器种类相对应，若探测器不具备区分伽玛射线的能力，则需避免使用与中子反应后二次伽玛产量较大的屏蔽体。所设计的中子屏蔽体位置布局应与探测器盲区相对应，不得阻挡探测器盲区以外的探测空间，以避免中子通量的损失。

屏蔽体的制备及加工：根据设计的结果选用具有较大中子吸收截面的元素或化合物作为中子吸收材料的基体，掺入高分子材料，通过模压、注塑或挤出成型等方式制备出中子吸收体2的每块屏蔽体，即内壁屏蔽体和空间屏蔽体21，可在模压同时或成型后加工通气孔4及沟槽5，最后对中子吸收体2进行成型后处理；其中，所述的屏蔽体可以是柔性的，也可以是热固性的，且中子吸收元素的含量不低于60Wt%；所述的屏蔽体若采用模压或注塑的方式制备，则屏蔽体开模后，其产品形状与尺寸应满足中子散射腔1的需求，不得进行二次加工，以避免引入新的杂质；所述的屏蔽体若为柔性弹性体，则屏蔽体可进行二次加工，但所用加工工具应易获得，且不得引入新的杂质。更具体的说，本实施例中所述的中子屏蔽体可自行制备，也可采购高效率的中子吸收材料后再进行加工；若自行制备，可采用模压、注塑或挤出等方式进行加工，本实施例中的中子屏蔽体为模压制备，所用中子屏蔽物质为碳化硼，占比为91Wt%，与9 Wt%的树脂和固化剂混合均匀后填入模具，浇注成型，固化完成后开模，并用手工砂纸打磨边缘毛刺，随后放置待用，制备工艺简单，成本低廉。除碳化硼基树脂复合材料外，本实施例基材还可选用稀土元素或其化合物、锂元素或其化合物等，添加料还可选用铝合金、橡胶、硅胶或聚乙烯等材料。

屏蔽体的装配：根据设计的布局，将成型好的内壁屏蔽体和空间屏蔽体21采用粘结固定或机械固定的方式，或者物理、机械相结合的方式安装在散射腔1的内壁及内部空间，但不限于以上所述的两种方式；若采用机械固定的方式，不得在屏蔽体的上表面引入过多的钢条或铝条等金属件进行固定，以避免引入新的中子杂散信号，本实施例的中子屏蔽体与散射腔1采用粘结和机械固定相结合的方式进行装配，首先在散射腔1内壁四角各加工1个M4的螺纹孔，并在屏蔽体上预留对应的安装孔3位，利用航空级结构胶将中子屏蔽体与散射腔1内壁粘结固定，最后用螺钉将屏蔽体与散射腔1进行机械紧固；其中散射腔1内壁和内壁屏蔽体之间可添加过渡层，但是不得在内壁屏蔽体的外表面添加任何过渡层或固定层，否则会引入更多的中子干扰信号。

当内壁屏蔽体采用螺钉固定的方式装配到散射腔1内壁时，需在内壁屏蔽体和散射腔1内壁相对应的位置预留孔位；空间屏蔽体21装配到散射腔1内时应采用线接触或面接触的方式进行安装，并在散射腔1的沟槽5端面处置入固态胶或铝片进行阻挡，以防止空间屏蔽体21从散射腔1内滑落。

所述的中子吸收体2，尤其是空间屏蔽体21，可以是一体成型，也可以是通过多块小块的屏蔽体拼装成一个整体，当采用陶瓷做中子吸收材料时，拼接或安装时需要采用错缝拼接的方式进行装配，以避免产生中子透过的直缝。

本发明中所述的中子散射腔1屏蔽体设计可以有效的屏蔽来自样品腔内环境设备的杂散信号，减少到达探测器的杂散中子量，从而降低谱仪的背底，提高谱仪的分辨率；同时本发明 的结构设计合理、装配简单、成本低廉、重量轻便，且降低了二次加工的难度，为谱仪提供了一种具有较高中子屏蔽效率的屏蔽体设计方法；同时本发明中，中子吸收材料容易获得，可以是稀土元素或其化合物，可以是硼元素、锂元素或其化合物、也可以是镉元素或其合金；本发明所用中子屏蔽体的制备工艺简单、灵活多变，可以模压或注塑成型，可以挤出成型，也可以拼接成型，且屏蔽体含中子吸收元素的含量高，厚度最薄可到2mm，节省了中子散射腔1内部宝贵的空间。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明的技术范围作任何限制，本行业的技术人员，在本技术方案的启迪下，可以做出一些变形与修改，凡是依据本发明的技术实质对以上的实施例所作的任何修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

一种应用于中子散射腔的屏蔽体及其设计方法专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。