中子探测

中子探测是对进入位置良好的探测器的中子进行有效探测。有效的中子探测有两个关键方面：硬件和软件。检测硬件是指使用的中子检测器类型（当今最常见的是闪烁检测器）和检测设置中使用的电子设备。此外，硬件设置还定义了关键的实验参数，如源探测器距离、立体角和探测器屏蔽。检测软件由执行诸如图形分析等任务的分析工具组成，以测量撞击探测器的中子的数量和能量。

气体比例探测器可用于探测中子。虽然中子通常不会引起电离，但添加具有高中子截面的核素可使探测器对中子做出响应。通常用于此目的的核素是氦3、锂6、硼10和铀235。由于这些材料最有可能与热中子（即，与周围环境达到平衡的中子）发生反应，因此它们通常被慢化材料包围以降低它们的能量并增加检测的可能性。

通常需要进一步改进以将中子信号与其他类型辐射的影响区分开来。由于热中子的能量相对较低，带电粒子反应是离散的（即，基本上是单能的并且位于能量的窄带宽内）而其他反应（例如伽马反应）将跨越很宽的能量范围，因此可以区分来源。

作为一类，气体电离探测器测量中子的数量（计数率），而不是能量。

氦的同位素3He提供了一种有效的中子探测器材料，因为3He通过吸收热中子发生反应，产生1H和3H离子。它对伽马射线的敏感性可以忽略不计，提供了一个非常有用的中子探测器。不幸的是，3He的供应仅限于作为氚衰变的副产品生产（其半衰期为12.3年）；氚要么作为武器计划的一部分作为核武器的助推器生产，要么作为反应堆运行的副产品生产。

由于元素硼不是气态，含有硼的中子探测器可以交替使用富含96%硼10（天然硼为20%10B，80%11B）的三氟化硼(BF3)。三氟化硼具有剧毒。该探测器的灵敏度约为35-40CPS/nv，而内衬硼的灵敏度约为4CPS/nv。这是因为在硼衬里中，n与硼反应并因此在层内产生离子对。因此产生的带电粒子（阿尔法和锂）会在该层内失去一些能量。低能带电粒子无法到达电离室的气体环境。因此，气体中产生的电离次数也较少。

而在BF3气体中，N与气体中的B发生反应。充满活力的Alpha和Li能够产生更多的电离并产生更多的脉冲。

或者，硼衬里充气正比计数器的反应与BF3充气正比探测器相似，不同之处在于壁涂有10B。在这种设计中，由于反应发生在表面上，因此只有一个两个粒子将逃逸到正比计数器中。

闪烁中子探测器包括液体有机闪烁体、晶体、塑料、玻璃和闪烁纤维。

中子探测用于不同的目的。每个应用对检测系统都有不同的要求。

• 反应堆仪表：由于反应堆功率基本上与中子通量成线性比例，中子探测器为核电和研究反应堆中的功率提供了重要的衡量标准。沸水反应堆可能有几十个中子探测器，每个燃料组件一个。热谱核反应堆中使用的大多数中子探测器都经过优化以探测热中子。
• 等离子体物理：中子探测用于聚变等离子体物理实验，如JET。例如，从等离子体中检测到的中子速率可以提供有关离子温度的信息。
• 粒子物理学：中子检测已被提议作为一种增强中微子检测器的方法。
• 材料科学：弹性和非弹性中子散射使实验者能够表征从ångströms到约1微米尺度的材料形态。
• 辐射安全：中子辐射是与中子源、太空旅行、加速器和核反应堆相关的危险。用于辐射安全的中子探测器必须考虑相对生物有效性（即中子造成的损害随能量变化的方式）。
• 宇宙射线探测：二次中子是宇宙射线在地球大气层中产生的粒子簇射的一个组成部分。专用的地面中子探测器，即中子监测器，用于监测宇宙射线通量的变化。
• 特殊核材料检测：特殊核材料(SNM)，如铀233和钚239通过自发裂变衰变，产生中子。中子探测器可用于监测商业中的SNM。