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阳极丝对中性能改善的中子探测管和中子探测设备

阅读：1041发布：2020-10-23

IPRDB可以提供阳极丝对中性能改善的中子探测管和中子探测设备专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及阳极丝对中性能改善的中子探测管和中子探测设备。具体地，提供了一种中子探测管，其包括：阴极管，所述阴极管内限定有轴向延伸的管腔，且管腔内壁具有中子敏感材料；阳极丝，所述阳极丝在所述阴极管的管腔中轴向延伸；绝缘套，所述绝缘套的一部分气密密封地沿轴向插入所述阴极管中的一端，而且所述绝缘套内限定有通向所述阴极管的管腔的第一中央内孔；以及同心装置，其被置于所述绝缘套的第一中央内孔中，且被配置成使得所述阳极丝至少在轴向向内穿过所述同心装置后被居中于所述阴极管的中心轴线。本发明还提供了一种中子探测设备，其包括至少一只所述中子探测管；以及用于组合所述中子探测管的阵列组合装置。，下面是阳极丝对中性能改善的中子探测管和中子探测设备专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种中子探测管，其特征在于包括：

阴极管，所述阴极管内限定有轴向延伸的管腔，且管腔内壁具有中子敏感材料；

阳极丝，所述阳极丝在所述阴极管的管腔中轴向延伸；

绝缘套，所述绝缘套的一部分气密密封地沿轴向插入所述阴极管中的一端，而且所述绝缘套内限定有通向所述阴极管的管腔的第一中央内孔；以及同心装置，其被置于所述绝缘套的第一中央内孔中，且被配置成使得所述阳极丝至少在轴向向内穿过所述同心装置后被居中于所述阴极管的中心轴线。

2.根据权利要求1所述的中子探测管，其特征在于，所述同心装置包括两个同心端子，它们邻近所述绝缘套的轴向内侧端、彼此轴向相邻地设置在所述第一中央内孔中。

3.根据权利要求2所述的中子探测管，其特征在于，所述两个同心端子被紧配合地置于所述第一中央内孔中。

4.根据权利要求2所述的中子探测管，其特征在于，所述两个同心端子分别具有沿轴向贯穿其主体的V形槽。

5.根据权利要求4所述的中子探测管，其特征在于，所述V形槽具有半圆形槽底，所述半圆形槽底与所述阴极管具有相同的中心轴线。

6.根据权利要求4所述的中子探测管，其特征在于，所述V形槽的轴向内侧端具有倒角。

7.根据权利要求4所述的中子探测管，其特征在于，所述两个同心端子在所述第一中央内孔中被布置成使得它们的V形槽彼此交错180度。

8.根据权利要求2所述的中子探测管，其特征在于，所述两个同心端子均为单体式构件，其主体为圆柱形，或者为由一圆柱形区段和一相邻接的截锥形区段构成的圆柱截锥形。

9.根据权利要求1所述的中子探测管，其特征在于进一步包括，拉伸弹簧，其主体被置于所述第一中央内孔中且处于所述同心装置的轴向外侧，所述阳极丝的一端在穿过所述同心装置后固定到所述拉伸弹簧的轴向内侧端，而所述拉伸弹簧的轴向外侧端以头部延长丝的形式轴向向外延伸穿过所述绝缘套，用作阳极引出丝，而且所述拉伸弹簧被设置成使得所述阳极丝在所述阴极管的管腔中始终处于绷紧状态。

10.根据权利要求1所述的中子探测管，其特征在于，所述绝缘套在其未插入所述阴极管的部分中形成有至少一个径向延伸的通气孔，所述通气孔经由所述绝缘套的气体流路与所述第一中央内孔，继而与所述阴极管的管腔流体连通。

11.根据权利要求10所述的中子探测管，其特征在于，所述通气孔的数量为两个或更多个，且在所述绝缘套的同一轴向位置上沿周向均匀分布。

12. 一种中子探测设备，其特征在于包括：至少一只根据权利要求1-11中任一项所述的中子探测管；以及用于组合所述中子探测管的阵列组合装置。

13.根据权利要求12所述的中子探测设备，其特征在于，所述阵列组合装置包括至少一个压板堆叠，每个所述压板堆叠由至少两个压板沿竖直方向叠装而成，其中在每个所述压板堆叠的所有相邻压板的相对表面上分别形成有至少一条平行于所述阵列组合装置的轴向方向延伸的、相对的夹紧凹槽，用于夹紧固定相应的所述中子探测管的一端，并且允许每只所述中子探测管的阴极管内限定的管腔能够与外部气源或周围环境流体连通。

说明书全文

阳极丝对中性能改善的中子探测管和中子探测设备

技术领域

[0001] 本发明涉及辐射探测领域，更具体地涉及中子探测管、由中子探测管组合而成的中子探测设备、以及用于组合中子探测管的阵列组合装置。

背景技术

[0002] 通常所说的中子探测管实际上就是能够探测中子的一种特殊的正比计数管。由于中子本身不带电，不能产生电离或激发，因此不能直接用普通的正比计数管进行探测。为了探测中子，人们需要利用中子与掺入正比计数管中的某些原子核作用（包括核反应、核裂变或核反冲）所产生的次级粒子来进行间接测量。

[0003] 例如，常见的涂硼中子探测管，其探测的原理就是基于核反应法进行的，其反应方程式如下：

[0004] （1）

[0005] （2）。

[0006] 涂硼中子探测管的直径从几毫米到几厘米，其中所用阳极丝通常为适于施加直流高压的金属微丝，直径一般在10μm～60μm之间。阳极丝在理想情况下应被笔直地以一种略微绷紧的状态设置在阴极管的中心轴线上。这类中子探测管根据需要可单独使用，也可将多只中子探测管组合在一起形成中子探测设备。

[0007] 在使阳极丝处于适当绷紧状态的方面，现有技术的一种中子探测管是通过将阳极丝的一端悬吊适当的重物（例如60克左右的重物）、另一端用夹丝端子夹紧固定的方式对阳极丝施加适当的张紧力。然而，这种方式将限制中子探测管的使用方位。而且，在悬吊重物时，如果重物意外地快速坠落，则很可能损伤阳极丝，甚至造成阳极丝断裂。进一步地，如果该中子探测管处于震动状态下，那么重物的摆动或晃动也可能会使阳极丝断裂，例如绷断或疲劳折断。

[0008] 为了使阳极丝处于适当绷紧状态，如本领域技术人员已知的，也可在阳极丝与中子探测管的常规端部绝缘平板或圆柱形绝缘塞之间增加一个拉伸弹簧，以对阳极丝施加适当的预张紧力。这种拉伸弹簧的设置不但降低了阳极丝丝长设定和拉丝操作的难度，而且使得中子探测管可在温度变化时仍具有相当稳定的正比特性。此外，这种拉伸弹簧还可改变阳极丝的谐振频率，使其在使用过程中受到意外的或环境中持续施加的轴向震动时不易出现可能导致阳极丝断裂或断开的谐振现象。但是，加上这种拉伸弹簧后，如果该中子探测管受到意外的或环境中持续施加的横向震动时，那么弹簧本身将会出现较大的横向摆动或晃动，导致阳极丝在与弹簧的焊接点处来回出现较大的横向位移，这不但使得阳极丝不能正确对中于阴极管的中心轴线，而且还可能使得阳极丝在与弹簧的焊接点处绷开或疲劳断开，或者使得弹簧的头部延长丝在穿入端部绝缘平板或圆柱形绝缘塞的部位处绷断或疲劳断裂。

[0009] 另一方面，在将阳极丝准确对中于阴极管中心轴线的问题上，现有技术中也存在一定的困难和挑战。

[0010] 例如，在阳极丝直接穿过端部绝缘平板或圆柱形绝缘塞由夹丝端子（例如夹丝管）夹紧固定的情形中，端部绝缘平板或圆柱形绝缘塞中过丝孔的直径总是要大于阳极丝的直径（即阳极丝与过丝孔之间不会是紧配合，最多是间隙配合，甚至具有明显的间隙），以便阳极丝能够顺利地从中穿过。因此，在夹丝端子通过受力变形来夹紧阳极丝后，即使中子探测管两端的绝缘平板或圆柱形绝缘塞中的过丝孔与阴极管的中心轴线同轴，也很难保证阳极丝被准确地设置在阴极管的中心轴线上。为了解决这种情形中阳极丝的对中问题，现有技术中采取的措施通常就是尽可能地使得绝缘平板或圆柱形绝缘塞中的过丝孔与阴极管中心轴线同轴，尽可能地减小过丝孔与阳极丝之间的间隙，以及尽可能地使得夹丝端子在阴极管中心轴线的延长线上夹紧阳极丝，或者在穿有阳极丝的过丝孔中填充绝缘树脂材料，以希望将阳极丝保持在过丝孔的中心轴线上，继而保持在阴极管的中心轴线。然而，这些措施不但极大地提高了对各个元件制造精度的要求，而且还可能造成穿丝或换丝困难等等问题，而且实际上，这些措施的阳极丝对中效果在很多情况下也并不是非常理想。

[0011] 特别地，在中子探测管设置有用于绷紧阳极丝的拉伸弹簧的情形中，由于弹簧作为形变元件，其几何精度不可能被制造得很高（至少与圆孔、圆周表面等简单型面相比），因此很难准确地使得拉伸弹簧与阴极管的中心轴线同轴，同时也很难保证阳极丝与拉伸弹簧的焊接点处于阴极管的中心轴线上。此外，由于这种拉伸弹簧即使处于绷紧状态也可能存在一定的重力下垂，因此拉伸弹簧的设置可能会加剧阳极丝对中困难的问题。为了解决这种情形中阳极丝的对中问题，现有技术采取的措施通常就是提高拉伸弹簧的制造精度，保证其具有尽可能准确的几何尺寸，尽量使得拉伸弹簧与阴极管的中心轴线同轴。此外，为了防止弹簧出现过大的重力下垂，现有技术在保证所用弹簧能够获得适当张紧力的前提下，通常使用原始长度较短的弹簧。然而，本申请的发明人认识到，如果只能使用较短的拉伸弹簧，那么不但会带来张紧力设置或弹簧选用上的限制，而且可能导致阳极丝轴向抗震性能下降，导致弹簧在阴极管内具有较大的横向摆动或晃动角度，从而使得弹簧的头部延长丝或阳极丝出现前述绷断或疲劳断裂的问题。

[0012] 又一方面，在将涂硼稻草管探测器之类的多只中子探测管组合形成较大的中子探测设备时，现有技术需要将多只探测管进行整体安装，所有探测管必须同时装丝和拆卸，每只探测管不具有独立使用的形式和能力，所以在制造、安装、维护等各个环节上，要求严苛，工艺复杂，安调成本高。此外，在将多只可独立使用的中子探测管组合在一起时，现有技术的阵列组合装置要么必须对每只中子探测管独立地充排正比工作气体，要么必须将这些中子探测管全部装入一个气密密封的外壳中才能同时对所有探测管进行充排气。

发明内容

[0013] 本发明的一个目的是要改善中子探测管阳极丝的抗震性能。

[0014] 本发明的另一个目的是要使得中子探测管的阳极丝能够被容易地对中到阴极管的中心轴线上。

[0015] 本发明的又一个目的是要使得中子探测管能够被容易地单独使用或组合使用。

[0016] 本发明一个进一步的目的是要使得本发明的中子探测管和/或相应的中子探测设备、和/或用于组合中子探测管的阵列组合装置结构简单，可以独立组装，调试，便于多人同时制作，规模生产。

[0017] 本发明另一个进一步的目的是要使得本发明的中子探测管和/或相应的中子探测设备能够方便地用于流气工作方式和/或非流气工作方式。

[0018] 根据本发明的第一方面，提供了一种中子探测管，包括：阴极管，所述阴极管内限定有轴向延伸的管腔，且管腔内壁具有中子敏感材料；阳极丝，所述阳极丝在所述阴极管的管腔中轴向延伸；绝缘套，所述绝缘套的一部分气密密封地沿轴向插入所述阴极管的一端，而且所述绝缘套内限定有通向所述阴极管的管腔的第一中央内孔；以及拉伸弹簧，其主体被置于所述第一中央内孔中，所述阳极丝的一端固定到所述拉伸弹簧的轴向内侧端，而所述拉伸弹簧的轴向外侧端以头部延长丝的形式轴向向外延伸穿过所述绝缘套，用作阳极引出丝，而且所述拉伸弹簧被设置成使得所述阳极丝在所述阴极管的管腔中始终处于绷紧状态。

[0019] 优选地，所述拉伸弹簧原始松弛状态下弹簧本体的长度与所述绝缘套的第一中央内孔的直径之比大于等于2:1。

[0020] 优选地，所述拉伸弹簧的弹簧本体与所述绝缘套的第一中央内孔的孔壁之间的间隙小于所述第一中央内孔的直径的1/5。

[0021] 优选地，所述阳极丝是由直径在10μm～60μm之间的镀金钨丝或镍铬合金丝；而且所述绝缘套是由玻璃纤维、陶瓷、聚四氟乙烯、聚酰亚胺以及聚醚醚酮中的一种或多种整体地制成的单体构件。

[0022] 优选地，所述绝缘套在其第一中央内孔的轴向外侧限定有轴向延伸的第二中央内孔，所述拉伸弹簧的头部延长丝经由所述第二中央内孔向外延伸，而且所述第二中央内孔的直径小于所述第一中央内孔的直径。

[0023] 优选地，所述绝缘套在其未插入所述阴极管的部分中形成有至少一个径向延伸的通气孔，所述通气孔与所述第二中央内孔流体连通，从而经由所述第二中央内孔的至少一部分以及所述第一中央内孔与所述阴极管的管腔流体连通。

[0024] 优选地，所述通气孔的数量为两个或更多个，且在所述绝缘套的同一轴向位置上沿周向均匀分布。

[0025] 优选地，所述绝缘套在其第二中央内孔的轴向外侧进一步限定有轴向延伸的第三中央内孔，所述第三中央内孔的直径小于所述第一中央内孔的直径，但大于所述第二中央内孔的直径；而且所述中子探测管进一步包括夹丝端子，所述夹丝端子的一部分气密密封地插入所述绝缘套的第三中央内孔中，并且所述夹丝端子中限定有轴向延伸的夹丝孔，其中所述拉伸弹簧的头部延长丝穿过所述第二中央内孔后沿轴向向外穿入所述夹丝端子的夹丝孔中，并进一步沿轴向延伸出所述夹丝端子的夹丝孔，籍此，通过夹紧所述夹丝端子未插入所述第三中央内孔的部分，以将所述拉伸弹簧的头部延长丝夹紧固定在所述夹丝端子中。

[0026] 优选地，所述中子探测管进一步包括同心装置，其被置于所述绝缘套的第一中央内孔中且处于所述拉伸弹簧的轴向内侧，从而使得固定于所述拉伸弹簧的所述阳极丝至少在轴向向内穿过所述同心装置后被居中于所述阴极管的中心轴线。

[0027] 优选地，所述同心装置包括两个同心端子，它们邻近所述绝缘套的轴向内侧端、彼此轴向相邻地设置在所述第一中央内孔中。

[0028] 优选地，所述两个同心端子被紧配合地置于所述第一中央内孔中。

[0029] 优选地，所述两个同心端子分别具有沿轴向贯穿其主体的V形槽。

[0030] 优选地，所述V形槽具有半圆形槽底，所述半圆形槽底与所述阴极管具有相同的中心轴线。

[0031] 优选地，所述V形槽的轴向内侧端具有倒角。

[0032] 优选地，所述两个同心端子在所述第一中央内孔中被布置成使得它们的V形槽彼此交错180度。

[0033] 优选地，所述两个同心端子均为单体式构件，其主体为圆柱形，或者为由一圆柱形区段和一相邻接的截锥形区段构成的圆柱截锥形。

[0034] 相应地，本发明提供了由根据本发明第一方面的中子探测管组合而成的中子探测设备一种中子探测设备，其包括：至少一只根据本发明第一方面的中子探测管；以及用于组合所述中子探测管的阵列组合装置。

[0035] 优选地，所述阵列组合装置包括至少一个压板堆叠，每个所述压板堆叠由至少两个压板沿竖直方向叠装而成，其中在每个所述压板堆叠的所有相邻压板的相对表面上分别形成有至少一条平行于所述阵列组合装置的轴向方向延伸的、相对的夹紧凹槽，用于夹紧固定相应的所述中子探测管的一端，并且允许每只所述中子探测管的阴极管内限定的管腔能够与外部气源或周围环境流体连通。

[0036] 在根据本发明第一方面的中子探测管和相应的中子探测设备中，由于采用了拉伸弹簧，而且拉伸弹簧的主体被置于具有特殊构形的绝缘套的第一中央内孔中，使得阳极丝的抗震性能特别是横向抗震性能得到了显著的改善。此外，由于绝缘套可被特别地设计成整体制成的单体构件，结构简单，易于制造和组装，确保了对拉伸弹簧横向限位的可靠性，并且不会带来其它额外的不利问题。

[0037] 根据本发明的第二方面，提供了一种中子探测管，其包括：阴极管，所述阴极管内限定有轴向延伸的管腔，且管腔内壁具有中子敏感材料；阳极丝，所述阳极丝在所述阴极管的管腔中轴向延伸；绝缘套，所述绝缘套的一部分气密密封地沿轴向插入所述阴极管中的一端，而且所述绝缘套内限定有通向所述阴极管的管腔的第一中央内孔；以及同心装置，其被置于所述绝缘套的第一中央内孔中，且被配置成使得所述阳极丝至少在轴向向内穿过所述同心装置后被居中于所述阴极管的中心轴线。

[0038] 优选地，所述同心装置包括两个同心端子，它们邻近所述绝缘套的轴向内侧端、彼此轴向相邻地设置在所述第一中央内孔中。

[0039] 优选地，所述两个同心端子被紧配合地置于所述第一中央内孔中。

[0040] 优选地，所述两个同心端子分别具有沿轴向贯穿其主体的V形槽。

[0041] 优选地，所述V形槽具有半圆形槽底，所述半圆形槽底与所述阴极管具有相同的中心轴线。

[0042] 优选地，所述V形槽的轴向内侧端具有倒角。

[0043] 优选地，所述两个同心端子在所述第一中央内孔中被布置成使得它们的V形槽彼此交错180度。

[0044] 优选地，所述两个同心端子均为单体式构件，其主体为圆柱形，或者为由一圆柱形区段和一相邻接的截锥形区段构成的圆柱截锥形。

[0045] 优选地，所述中子探测管进一步包括拉伸弹簧，其主体被置于所述第一中央内孔中且处于所述同心装置的轴向外侧，所述阳极丝的一端在穿过所述同心装置后固定到所述拉伸弹簧的轴向内侧端，而所述拉伸弹簧的轴向外侧端以头部延长丝的形式轴向向外延伸穿过所述绝缘套，用作阳极引出丝，而且所述拉伸弹簧被设置成使得所述阳极丝在所述阴极管的管腔中始终处于绷紧状态。

[0046] 优选地，所述绝缘套在其未插入所述阴极管的部分中形成有至少一个径向延伸的通气孔，所述通气孔经由所述绝缘套的气体流路与所述第一中央内孔，继而与所述阴极管的管腔流体连通。

[0047] 优选地，所述通气孔的数量为两个或更多个，且在所述绝缘套的同一轴向位置上沿周向均匀分布。

[0048] 相应地，本发明提供了一种中子探测设备，其包括：至少一只根据本发明第二方面的中子探测管；以及用于组合所述中子探测管的阵列组合装置。

[0049] 优选地，所述阵列组合装置包括至少一个压板堆叠，每个所述压板堆叠由至少两个压板沿竖直方向叠装而成，其中在每个所述压板堆叠的所有相邻压板的相对表面上分别形成有至少一条平行于所述阵列组合装置的轴向方向延伸的、相对的夹紧凹槽，用于夹紧固定相应的所述中子探测管的一端，并且允许每只所述中子探测管的阴极管内限定的管腔能够与外部气源或周围环境流体连通。

[0050] 在根据本发明第二方面的中子探测管和相应的中子探测设备中，由于采用了特别的同心装置并且将其设置在具有特殊构形的绝缘套的第一中央内孔中，使得中子探测管的阳极丝至少在轴向向内穿过同心装置后能够准确地居中于阴极管的中心轴线上。此外，由于同心装置被特别地设计成由两个同心端子构成，这两个同心端子通过具有半圆形槽底的V形槽相互配合，能够有效地将阳极丝对中在阴极管的中心轴线上。而且这种同心装置结构简单，易于制造和组装，并且不会带来其它额外的不利问题。

[0051] 根据本发明的第三方面，提供了一种用于组合中子探测管的阵列组合装置，其包括：至少一个压板堆叠，每个所述压板堆叠由至少两个压板沿竖直方向叠装而成，其中在每个所述压板堆叠的所有相邻压板的相对表面上分别形成有至少一条平行于所述阵列组合装置的轴向方向延伸的、相对的夹紧凹槽，而且相邻压板上相对的夹紧凹槽的尺寸和形状被设置成，使得相对的夹紧凹槽可沿整个周向夹紧待组合中子探测管一端绝缘套上径向通气孔两侧的区域；而且每个所述压板堆叠中的压板至少包括顶层压板和底层压板，在所述顶层压板的底面上和/或所述底层压板的顶面上形成有平行于所述阵列组合装置的横向方向延伸且跨过其上所有夹紧凹槽的通气凹槽。

[0052] 优选地，每个所述压板堆叠中的压板进一步包括一个或多个中层压板，在每个所述中层压板中形成有平行于所述横向方向延伸的、在竖直方向上贯穿该中层压板的顶面和底面的通气通槽，所述通气通槽与所述通气凹槽共同组合限定了每个所述压板堆叠中的通气腔室。

[0053] 优选地，在形成有所述通气凹槽的所述顶层压板和/或所述底层压板的其它表面上形成有通向外部气源或周围环境的通气口，所述通气口经由相应的通气凹槽与每只待组合中子探测管的至少一个通气孔流体连通。

[0054] 优选地，在所述中层压板之一上形成有通向外部气源或周围环境的通气口，所述通气口经由该压板堆叠中的通气腔室与每只待组合中子探测管的至少一个通气孔流体连通。

[0055] 优选地，每个所述压板堆叠中的每个压板皆具有平行于所述轴向方向延伸的两个侧梁部分和桥接于所述两个侧梁部分的横梁部分；而且每个所述压板堆叠中的每个压板的所有夹紧凹槽都形成在其横梁部分中。

[0056] 优选地，每个所述压板堆叠中的压板通过其侧梁部分沿竖直方向延伸的螺孔用螺栓相互连接固定在一起；或者每个所述压板堆叠中的压板通过施加于其侧梁部分的粘结剂相互粘结固定在一起。

[0057] 优选地，所述阵列组合装置进一步包括：沿所述阵列组合装置的轴向方向延伸的板座，其中所述压板堆叠中的至少一个以轴向位置可调的方式安装在所述板座上。

[0058] 优选地，所述至少一个压板堆叠由两个压板堆叠构成，它们沿所述轴向方向间隔地安装在所述板座上，以夹紧待组合中子探测管的两端。

[0059] 优选地，所述至少一个压板堆叠中一个压板堆叠的通气口被直接连接到外部正比工作气体气源；或者所述阵列组合装置进一步包括外壳，所述至少一个压板堆叠通过所述板座固定在所述外壳的内腔中，且所述外壳的一端或两端设置有气密性缆线插座和充排气阀门，所述外壳一端的充排气阀门连接到外部正比工作气体气源上。

[0060] 优选地，每个所述压板堆叠中每个压板上的夹紧凹槽均为半圆形凹槽。

[0061] 相应地，本发明提供了一种中子探测设备，其包括：至少一只中子探测管，每只所述中子探测管的至少一端具有绝缘套，在所述绝缘套的伸出部分的周向侧壁上具有径向延伸的通气孔，所述通气孔经由所述绝缘套内的气体流路与所述中子探测管的阴极管的管腔流体连通；以及根据本发明第三方面的阵列组合装置，所述阵列组合装置的压板堆叠中相邻压板上相对的夹紧凹槽在每只所述中子探测管的所述绝缘套的伸出部分上所述通气孔两侧的区域处夹紧固定所述中子探测管的一端。

[0062] 优选地，所述绝缘套的一部分气密密封地沿轴向插入所述阴极管中的一端，而且所述绝缘套内限定有通向所述阴极管的管腔的第一中央内孔，所述第一中央内孔构成了所述气体流路的一部分；所述中子探测管进一步包括：阳极丝，所述阳极丝在所述阴极管的管腔中轴向延伸；拉伸弹簧，其主体被置于所述第一中央内孔中，所述阳极丝的一端固定到所述拉伸弹簧的轴向内侧端，而所述拉伸弹簧的轴向外侧端以头部延长丝的形式轴向向外延伸穿过所述绝缘套，用作阳极引出丝；以及同心装置，其被置于所述第一中央内孔中且处于所述拉伸弹簧的轴向内侧，从而使得固定于所述拉伸弹簧的阳极丝至少在轴向向内穿过所述同心装置后被居中于所述阴极管的中心轴线。

[0063] 优选地，所述拉伸弹簧被设置成使得所述阳极丝在所述阴极管的管腔中始终处于绷紧状态。

[0064] 优选地，所述同心装置包括两个同心端子，它们邻近所述绝缘套的轴向内侧端、彼此轴向相邻地设置在所述第一中央内孔中。

[0065] 优选地，所述两个同心端子被紧配合地置于所述第一中央内孔中；所述两个同心端子分别具有沿轴向贯穿其主体的V形槽，所述V形槽具有半圆形槽底，所述半圆形槽底与所述阴极管具有相同的中心轴线。

[0066] 在根据本发明第三方面的阵列组合装置及其相应的中子探测设备中，由于采用了独特的压板堆叠，使得中子探测管能够被容易地单独使用或组成紧凑排列的多管结构使用，从而便于中子探测管灵活应用在不同的场合。此外，由于特别地在压板堆叠本身中形成了通气腔室，因此使得不必将中子探测管和阵列组合装置全部置于气密密封的外壳中，也可对所有的中子探测管同时充排正比工作气体。

[0067] 进一步地，根据本发明各个方面的中子探测管、中子探测设备以及用于组合中子探测管的阵列组合装置结构简单，可以独立组装，调试，便于多人同时制作，规模生产。而且，本发明的中子探测管和/或中子探测设备可被方便地用于流气工作方式和非流气工作方式。

[0068] 根据下文结合附图对本发明优选实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

[0069] 后文将会参照附图以示例性而非限制性方式对本发明的优选实施例进行详细描述。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

[0070] 图1是根据本发明一个优选实施例的中子探测管的一端的示意性轴向剖视图；

[0071] 图2是图1所示中子探测管的绝缘套内部的示意性透视图；

[0072] 图3是图1所示中子探测管的一个同心端子的示意性透视图；

[0073] 图4是图3所示同心端子的、从另一角度观察的示意性透视图；

[0074] 图5是图3所示同心端子的示意性侧视图；

[0075] 图6是图3所示同心端子的示意性底视图；

[0076] 图7是图3所示同心端子的示意性顶视图；

[0077] 图8是根据本发明一个优选实施例的中子探测管阵列组合装置的示意性透视图，其中，中子探测管已被紧凑地组合就位；

[0078] 图9是图8所示阵列组合装置的压板堆叠中的顶层压板的示意性透视图；

[0079] 图10是图8所示阵列组合装置的压板堆叠中的中层压板的示意性透视图；

[0080] 图11是图8所示阵列组合装置的压板堆叠中的底层压板的示意性透视图，在该底层压板的夹紧凹槽中布置有待组合的中子探测管；

[0081] 图12是根据本发明一个优选实施例的阵列组合装置的外壳的示意性透视图。

[0082] 附图中使用的附图标记如下：

[0083] 1 中子探测管

[0084] 11 阴极管

[0085] 12 阳极丝

[0086] 13 绝缘套

[0087] 131 第一中央内孔

[0088] 132 第二中央内孔

[0089] 133 第三中央内孔

[0090] 134 通气孔

[0091] 14 拉伸弹簧

[0092] 141 拉伸弹簧的头部延长丝

[0093] 15 同心装置

[0094] 151 同心端子

[0095] 152 V形槽

[0096] 153 半圆形槽底

[0097] 154 倒角

[0098] 16 夹丝端子

[0099] 161 夹丝孔

[0100] 2 阵列组合装置

[0101] 21 压板

[0102] 211 顶层压板

[0103] 212 中层带槽压板

[0104] 213 底层压板

[0105] 214 侧梁部分

[0106] 215 横梁部分

[0107] 216 叠装螺孔

[0108] 217 轴向槽

[0109] 218 调节螺孔

[0110] 22 夹紧凹槽

[0111] 23 通气凹槽

[0112] 24 通气通槽

[0113] 25 通气口

[0114] 26 板座

[0115] 261 调节螺栓

[0116] 27 外壳

[0117] 271 插座

[0118] 272 充排气阀门。

具体实施方式

[0119] 图1是根据本发明一个优选实施例的中子探测管1的一端的轴向剖视图。从中可以看出，中子探测管1一般包括阴极管11、阳极丝12等部件。

[0120] 阴极管11通常为管状通道，其内限定有轴向延伸的管腔，管腔内壁具有中子敏感材料。阴极管11的外形和管腔优选为圆筒形。管腔直径可为约2mm～60mm，优选地可为4～20mm或者6～12mm。如本领域技术人员已知的，阴极管11的管壁很薄，其可由各种导电金属（例如铝、铜、不锈钢等）或内壁可导电的非金属（例如内部覆有导电材料的聚酰亚胺，聚四氟乙烯等）制成。中子敏感材料例如可以是含有硼-10、锂-6、钆-157、铀-235的单质或其化合物。阴极管11的管腔内至少在操作时应充有适当的正比工作气体，其例如可为Ar90%+CO210%气体。

[0121] 阳极丝12优选是适于施加直流高压的金属微丝，其可由导电金属或合金制成，直径一般为10μm～60μm。在本发明的一些实施例中，阳极丝12优选为直径约10μm～50μm，更优选地直径为约20μm～50μm的镀金钨丝或镍铬合金丝。阳极丝12在阴极管11的管腔中轴向延伸，优选是沿阴极管11的中心轴线延伸，以便在阴极管11和阳极丝12之间形成均匀电场。

[0122] 本发明的中子探测管1还包括一种特别的绝缘套13，其一部分被气密密封地沿轴向插入阴极管11的一端。绝缘套13内限定有通向阴极管11管腔的第一中央内孔131；优选地，其在第一中央内孔131的轴向外侧还限定有轴向延伸的第二中央内孔132；更优选地，在第二中央内孔132的轴向外侧还进一步限定有轴向延伸的第三中央内孔133。第一中央内孔131被特别地设置成直径较大，且在阴极管11的内延伸一段较长的距离，以致在第一中央内孔131中提供有布置其它适当的部件的空间。此外，第一中央内孔131的内壁优选是光滑的。
第三中央内孔133的直径优选小于第一中央内孔131的直径，但大于第二中央内孔132的直径，以便中子探测管1夹丝端子16的一部分能够插入第三中央内孔133中。优选地，第一中央内孔131被设置成与阴极管11的中心轴线同轴；进一步地，第二中央内孔132和第三中央内孔133也优选被设置成与阴极管11的中心轴线同轴。特别地，在绝缘套13未插入阴极管11的部分中可形成至少一个径向延伸的通气孔134。通气孔134与第二中央内孔132流体连通，从而经由第二中央内孔132的至少一部分以及第一中央内孔131与阴极管11的管腔流体连通。
通气孔134的数量可为1个、2个、3个、4个或更多个，优选为2个或3个，这些通气孔优选在绝缘套13的同一轴向位置上沿周向均匀分布。通气孔134的直径优选等于或小于第二中央内孔132的直径。特别地，绝缘套13优选是由玻璃纤维、陶瓷、聚四氟乙烯、聚酰亚胺以及聚醚醚酮中的一种或多种整体地制成的单体构件。

[0123] 在本发明的优选实施例中，中子探测管1的夹丝端子16优选包括轴向延伸的夹丝孔161，其通过夹紧变形的方式来固定（即压接）伸入或穿过该夹丝孔内的线丝。例如，在一些未设置拉伸弹簧的实施例中，该线丝可以是阳极丝本身；而在一些设有拉伸弹簧的实施例中，该线丝可以是拉伸弹簧的头部延长丝。夹丝端子16的一部分可被气密密封地插入绝缘套13的第三中央内孔133中。这样，通过夹紧夹丝端子16未插入第三中央内孔133的部分就可夹紧伸入或穿过夹丝孔161的线丝。在本发明的一些实施例中，夹丝端子16优选被设置成使得夹丝孔161与阴极管11的中心轴线同轴。如本领域技术人员已知的，夹丝端子16除了用来夹紧压接相应线丝外，一般还负责中子探测管的电压引入和信号引出。由于这类夹丝端子本身的构造以及中子探测管的电压引入和信号引出等都是本领域技术人员公知和容易实现的，故后文对这些内容不再一一赘述。

[0124] 特别地，本发明的中子探测管1还可包括使得阳极丝12在阴极管11的管腔中始终处于适当绷紧状态的拉伸弹簧14；和/或，使得阳极丝12至少在轴向向内从其中穿过后能够被准确地居中于阴极管11中心轴线上的同心装置15。这里需要说明的是，尽管图1的中子探测管1被示为同时包括拉伸弹簧14和同心装置15两者，但是本领域技术人员应该认识到，在本发明中，拉伸弹簧14和同心装置15两者并不是必须同时设置的。根据本发明不同方面的目的，本发明某些实施例的中子探测管1可仅仅包括拉伸弹簧14和同心装置15之一，或者可以不包括任何的拉伸弹簧14和同心装置15。

[0125] 一方面，在包括有拉伸弹簧14的实施例中，拉伸弹簧14的主体可被置于第一中央内孔131中。阳极丝12的一端可被固定到拉伸弹簧14的轴向内侧端，特别地，这在本发明中优选是通过压接方式而非焊接方式来实现的。具体地，拉伸弹簧14的轴向内侧端可具有一段至少径向向内延伸到中心轴线的径向丝；将阳极丝12的一端和拉伸弹簧14的这段径向丝共同套在一个小金属管（图中未示出）内，然后夹紧该金属管使其塑性变形，从而将阳极丝12的一端压接到拉伸弹簧14的轴向内侧端。拉伸弹簧14的轴向外侧端优选以头部延长丝
141的形式轴向向外延伸穿过绝缘套13，用作阳极引出丝。具体地，头部延长丝141可沿第一中央内孔131和第二中央内孔132的中心轴线向外延伸并穿入夹丝端子16的夹丝孔161中，以被压接固定。在一些实施例中，头部延长丝141还可进一步地沿轴向向外伸出夹丝端子16的夹丝孔161。特别地，拉伸弹簧14可被选择成其原始松弛状态下弹簧本体的长度与绝缘套
13的第一中央内孔131的直径之比大于等于2:1,优选地大于3:1，更优选地大于4:1；而且弹簧本体与绝缘套13的第一中央内孔131孔壁之间的间隙可被设置成小于第一中央内孔131直径的1/5，优选地小于1/6，更优选地小于1/7。

[0126] 另一方面，在包括有同心装置15的实施例中，同心装置15优选也被置于绝缘套13的第一中央内孔131中，且被配置成使得阳极丝12至少在轴向向内穿过同心装置15后被居中于阴极管11的中心轴线上。在同时设置有拉伸弹簧14的进一步的优选实施例中，同心装置15在第一中央内孔131中被置于拉伸弹簧14的轴向内侧，在这种情况下，阳极丝12轴向向外穿过同心装置15后被压接固定到拉伸弹簧14的轴向内侧端。而在未设置有拉伸弹簧14但设置有同心装置15的实施例中，阳极丝12本身在轴向向外穿过同心装置15后，可经由绝缘套13的第一中央内孔132和第二中央内孔132轴向向外伸入或穿过夹丝端子16的夹丝孔161，并在此被压接固定。

[0127] 优选地，本发明的同心装置15包括两个同心端子151，它们邻近绝缘套13的轴向内侧端、彼此轴向相邻地设置在第一中央内孔131中，优选地是被紧配合地固定在第一中央内孔131中。每个同心端子151均具有沿轴向贯穿其主体的V形槽152，而这两个同心端子151在第一中央内孔131中优选被定向成使得它们的V形槽彼此交错180度。进一步地，V形槽152优选具有半圆形槽底153，该半圆形槽底被设置成与阴极管11具有相同的中心轴线。根据阳极丝直径的不同，半圆形槽底153的半径可在为10μm 500μm的范围内适当选择。此外，两个~同心端子151之一或两者（特别是相对而言，处于轴向外侧的那个同心端子）的V形槽152的轴向内侧端优选具有倒角154。将同心端子的V形槽152的轴向内侧端特别地设置成具有倒角154，有助于减少同心装置15对气体流动的影响，以便保证气体流路通畅。

[0128] 特别地，同心端子151被构造成单体式构件，其主体可为圆柱形，更优选地，其主体可为圆柱截锥形，这种圆柱截锥形由一圆柱形区段和一相邻接的、处于轴向外侧的截锥形区段构成。两个同心端子151的主体形状可以不同，但优选是相同的，且皆为所述圆柱截锥形。将同心端子151的主体形状特别地优选为圆柱截锥形，可以减少同心装置15对气体流动的影响，有助于保证气体流路通畅。

[0129] 优选地，本发明中子探测管1的两端具有相同的结构。但是，本领域技术人员应该理解，将中子探测管的两端分别配置成具有不同的结构也是可能的，例如中子探测管的一端可具有图1所示的所有端部结构特征（包括绝缘套、拉伸弹簧、同心装置、夹丝端子），而另一端可能仅具有图1所示的部分端部特征（例如可以不具有拉伸弹簧和/或同心装置等）；甚至，可根据本发明的教导进行设置中子探测管的一端，但却采用各种适当的现有技术的方式来设置中子探测管的另一端。

[0130] 本发明上述各实施例中的中子探测管1均可单独使用，也可组合在一起形成中子探测设备。无论是单独使用，还是组合使用，均可利用某种适当的阵列组合装置来组合所需的中子探测管。一般性地，所组合的中子探测管可被表示为一个M×N的阵列，其中，M、N均为大于等于1的整数；优选地，M和N之一或两者可为大于等于2的整数；而且M和N可以相等，也可以不相等。这里需要说明的是，在本发明中，一只中子探测管本身也可以被视为一个1X1的阵列。

[0131] 在本发明的一个实施例中，阵列组合装置2可包括至少一个压板堆叠。每个压板堆叠由至少两个压板21（例如包括一个顶层压板211、可选的一个或多个中层压板212以及一个底层压板213）沿竖直方向叠装组装而成。在每个压板堆叠的所有相邻压板21的相对表面上分别形成有至少一条相对的夹紧凹槽22。夹紧凹槽22平行于阵列组合装置2的轴向方向（即待组合中子探测管的轴向方向）延伸，用于夹紧相应中子探测管1的一端，并且允许每只中子探测管1的阴极管管腔可与外部气源（未示出）或周围环境流体连通。而且优选地，每个压板21上的夹紧凹槽22被紧密排列或依次邻接，以便所组合的中子探测管紧密排列，从而有利地减少探测死区。

[0132] 特别地，相邻压板21上相对的夹紧凹槽22的尺寸和形状被设置成，使得相对的夹紧凹槽22可沿整个周向夹紧待组合中子探测管1一端绝缘套13上径向通气孔134两侧的区域。由于中子探测管1绝缘套13的各个区段优选皆为圆柱或圆筒形，因此每述压板堆叠中的压板21的夹紧凹槽相应优选为半圆形凹槽。但是，这并不是必须的。一般而言，夹紧凹槽22形状可根据绝缘套13上被夹紧区域的形状相应设置。

[0133] 每个压板堆叠中的压板21至少包括顶层压板211和底层压板213，在顶层压板211的底面上和/或底层压板213的顶面上形成有通气凹槽23，其平行于阵列组合装置2的横向方向延伸且跨过相应顶层压板211上和/或底层压板213上所有的夹紧凹槽22。在图8至图11所示的实施例中，优选仅在顶层压板211的底面上形成有通气凹槽23。

[0134] 每个压板堆叠中的压板21可进一步包括一个或多个中层压板212。每个中层压板22中形成有一个通气通槽24，该通气通槽平行于阵列组合装置2的横向方向延伸，且在竖直方向上贯穿该中层压板的顶面和底面。中层压板212的通气通槽24与顶层压板211和/或底层压板213中的通气凹槽23共同组合限定了每个压板堆叠中的通气腔室，以便对每只中子探测管进行充排气操作。

[0135] 进一步地，在形成有通气凹槽23的顶层压板211和/或底层压板213的其它表面上形成有通向外部气源或周围环境的通气口25，该通气口经由通气凹槽23（以及可能的通气通槽24）与每只待组合中子探测管1的至少一个通气孔134流体连通。额外地或替代性地，在中层压板212之一上也可形成有通向外部气源或周围环境的通气口25，该通气口经由该压板堆叠中的通气腔室与每只待组合中子探测管1的至少一个通气孔134流体连通。

[0136] 优选地，每个压板堆叠中的每个压板21皆具有平行于阵列组合装置2轴向方向延伸的两个侧梁部分214和桥接于两个侧梁部分214的横梁部分215；而且每个压板21的所有夹紧凹槽22都形成在其横梁部分215中。压板堆叠中的压板21通过其侧梁部分214沿竖直方向延伸的叠装螺孔216用螺栓（未示出）相互连接固定在一起。或者替代性地，压板堆叠中的压板21通过施加于其侧梁部分28的粘结剂相互粘结固定在一起。

[0137] 优选地，本发明的阵列组合装置2可进一步包括沿其轴向方向延伸的板座26，其中所述压板堆叠中的至少一个以轴向位置可调的方式安装在板座26上，以实现对中子探测管1的整体拉伸或适应不同长度的中子探测管1，保证中子探测管1保持平直。优选地，底层压板213的每个侧梁部分214中形成有沿阵列组合装置2的轴向方向延伸的轴向槽217和用于调节该压板堆叠在板座26上的轴向位置的调节螺孔218；而板座26上设置有：向上插入轴向槽217中的螺栓或导向销（未示出），用以对所述压板堆叠的轴向移动进行导向；以及沿轴向拧入调节螺孔218中的调节螺栓261，以通过旋转调节螺栓261来调节该压板堆叠在板座26上的轴向位置。

[0138] 在本发明的一个实施例中，阵列组合装置2中压板堆叠的数量具体为两个。这两个压板堆叠沿阵列组合装置2的轴向方向间隔地安装在板座25上，分别用于夹紧中子探测管1的相应端。

[0139] 在本发明的另一些实施例中，阵列组合装置2还可包括更多的压板堆叠，例如4个、6个、8个或更多个，这些压板堆叠优选成对配置，以便夹紧相应中子探测管1的两端。

[0140] 在本发明的一些替代性实施例中，阵列组合装置2也可包括奇数个压板堆叠，例如1个、3个、5个或更多个。例如，在阵列组合装置2仅包括一个压板堆叠的情况下，阵列组合装置2中可能还需包括其它构件，以固定或支撑中子探测管1未被压板堆叠夹紧的那一端；此外，在待组合中子探测管1长度较短且具有一定钢性的情况下，中子探测管1未被压板堆叠夹紧的那一端甚至可能被悬置。再例如，在阵列组合装置2包括3个压板堆叠的情况下，其中两个压板堆叠可配对使用，而第3个压板堆叠单独使用；或者其中一个压板堆叠包含较多夹紧凹槽，用于夹紧中子探测管1的一端，而用另两个压板堆叠包含较少的夹紧凹槽，共同用来夹紧中子探测管1的另一端。至此，本领域技术人员应该认识到，在本发明的阵列组合装置2中，压板堆叠的设置是相对灵活的，并不仅仅限于包括两个压板堆叠的情况。

[0141] 在所组合的中子探测管的两端均具有通气孔的情况下，操作时，可将一个压板堆叠的通气口25直接连接到提供正比工作气体的外部气源上。这种情况下，中子探测管1是以流气工作方式工作。

[0142] 可选地，阵列组合装置2也可进一步包括外壳27。压板堆叠通过板座26固定在外壳27的气密性内腔中。外壳27的一端或两端设置有气密性缆线插座271和充排气阀门272。每支中子探测管1的两端或单端通过导线与插座271上的芯线连接，实现电压引入和信号引出。而在压板堆叠的通气口25与充排气阀门272之间无需设置任何专门的连接管路，通过外壳27内腔本身的空间即可实现压板堆叠的通气口25与充排气阀门272之间的流体连通。操作时，可通过充排气阀门272进行抽真空、充入正比工作气体等必要操作。这种情况下，中子探测管1是以非流气工作方式工作。

[0143] 不过，本领域技术人员也应认识到，在设置有外壳27的情况下，如果外壳27具有两个充排气阀门272，而且这两个充排气阀门272分别通过各自的管道连接到中子探测管两端压板堆叠的通气口上，那么中子探测管1也可在有外壳272的情况下以流气工作方式工作。显然，此时并不要求外壳27具有气密性内腔，也不要求缆线插座271是气密性的。

[0144] 中子探测设备的电路部分（如具体的接地方法、前置放大电路、外部高压电源等等）与传统单丝正比室中的情况类似，均是本技术领域技术人员公知且易于实施的，在此不予赘述。

[0145] 至此，本领域技术人员应该认识到，本发明的阵列组合装置2不但能够有利地组合本发明的中子探测管1，而且也可用于组合其它类型的正比计数管，只要这些正比计数管端部的绝缘套或绝缘塞具有轴向向外伸出阴极管的区段即可。更有利地，本发明的阵列组合装置2尤其适用于那些端部绝缘套或绝缘塞在其轴向向外伸出阴极管的区段上具有径向通气孔的中子探测管或其它类型的正比计数管。

[0146] 最后，本领域技术人员还应认识到，虽然本文已详尽地示出和描述了多个示例性的优选实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本申请公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

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快中子治疗的硼中子捕获增强作用-专利编号CN1112946C	2020-05-12	543
中子准直器-专利编号CN106531280A	2020-05-11	340
中子准直器-专利编号CN106531280B	2020-05-11	723
快中子治疗的硼中子捕获增强作用-专利编号CN1154073A	2020-05-13	143
用于硼中子俘获治疗的中子靶-专利编号CN108136200A	2020-05-12	185
一种中子准直器-专利编号CN105845190A	2020-05-11	389
一种中子导管-专利编号CN110580968A	2020-05-11	578
一种中子准直器-专利编号CN105845190B	2020-05-12	973
中子准直器-专利编号CN206259192U	2020-05-13	867
中子探测器-专利编号CN204945390U	2020-05-13	277

阳极丝对中性能改善的中子探测管和中子探测设备

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