中子来源有哪些？

1，α粒子诱导反应

α粒子被低原子序数元素（Li，B，Be，O，F，C，Si等）吸收并

产生中子。

（α，N）反应随机产生（不是时间相关的），他们表现出宽能谱。

2，自发裂变

偶数钚的同位素（238Pu，240pu，和242pu）自发裂变（SF）率分别达到1100，471，和800 SF /克秒。

SF中子有时间相关性（几个中子同时产生），每裂变中子的平均数在2.16到2.26之间。

铀同位素和奇数钚同位素自发裂变率低得多（0.0003至0.006 SF /克秒）。

Cm和Cf同位素自发裂变明显。

3，诱发裂变

用外部中子源轰击（239Pu，235U，和238U）而发生裂变，从而产生中子。

像SF中子，它们有一个宽能谱，并且是与时间相关的。

如何探测中子？

中子有质量但没有电荷。所以中子不能直接在探测器中产生电离，因此不能直接检测。这意味着中子探测器必须依赖于入射中子的转换过程与核相互作用产生二次带电粒子。

最常用的是3He正比计数器，基于以下核反应：

也可以用BF3探测器，基于10B元素的裂变反应：

此类探测器系统构成如下：

气体正比计数器仅仅对热中子有比较大的反应截面，与高能中子的反应概率很小。所以，通常在中子源与计数器之间增加慢化剂，将中子能量降低为热中子再进行测量。常用的慢化剂是富含H的材料（比如聚乙烯）。

下图是3He中子探测器的热中子能谱。因为所有中子都已经慢化为热中子，所以中子的初始能量信息丢失。所有感兴趣的事件积分为一个峰值，即反应能量（765千电子伏）。

如果设置一个消除伽玛干涉和那些与探测器管壁作用产生的事件的甄别器，所需要的结果仅仅是简单的中子总计数。

中子符合计数

一个中子探测和计数的常见应用是，通过测量裂变材料的自发裂变中子来确定核素的丰度。

当裂变材料包含在高密度物质中，裂变产物的Gamma射线很可能非常弱，而不能精确测量。此时，中子探测是唯一可行的测量方案。

一般来说中子和伽马探测技术是互补的。

不幸的是，对于大多数测量需要，不能简单地计数所有检测到的中子，并从该结果确定样品中存在的裂变物质的数量。放射性裂变物质的衰变产生α粒子，反过来通过轻元素的（α，N）反应产生中子。对于许多感兴趣的材料，绝大多数检测到的中子将来自（α，N）反应，而不是来自裂变材料的自发裂变。

用能量辨别来区分不同来源的中子是不可能的，因此，传统的能谱学技术不能使用。然而，（α，n）中子与这些裂变中子的特征时间分布不同，可作为一种测量方法。具体来说，裂变事件会产生多个中子（通常同时产生两个，有时三个），（α，N）中子单独和随机生产。这样，符合计数技术可用来区分随机的（α，n）中子和瞬发裂变中子。

一个中子符合系统的示意图如下图所示。

3He管探测器的输出先通过快速处理PAD电路（前置放大器P，放大器A，甄别器D）和逻辑或运算，然后输入到中子符合分析器处理。

符合逻辑识别那些发生在极短时间内的中子计数：裂变中子，紧密间隔人（α，N）中子，偶然符合事件。

一旦一个中子已被探测到，探测到另一个中子的概率随时间呈指数近似减小。如下列方程：

死亡时间是中子在被3He管吸收或逃脱计数器之前的特征生存时间。中子死亡时间范围通常是10到128微秒。

从一个物体中在一定时间内检测随机中子的概率是常数。如何确定检测到的中子事件是否有时间相关性？对每个检测到的中子事件，设定两个相等的时间符合逻辑采样窗口。

第一个计数窗口被打开的时间段等于1.267 td后。在此时间内的计数是由多个裂变中子触发事件，其他的裂变，或（α，n）反应产生的。第二个计数窗口是延迟大约4000微秒后打开，记录的是随机中子事件。4000微秒的延时保证了与中子触发计数没有时间相关性。第一个时间窗口记录的是符合事件和随机事件，第二个时间窗口记录的是随机事件，两个计数之差即是真实的符合事件数。

多重计数

中子符合计数提供两个测量值（真实符合计数和总计数）。但是在某些情况下，有三个（或更多）需要确定的未知变量：240Pu有效质量，（α，n）-（SF，N）的比值，或倍增因子。

在多重计数中，可以得到第三个测量参数-多重计数分布，因此可以计算以上三个未知数。

中子符合分析仪的一个特殊版本的移位寄存器执行必要的数据收集。软件将记录的多重事件的直方图分析为单事件（总计数），双事件（或实数）和三事件率。

这些都是用于解释模型来得到产品材料的未知变量 -- 等效质量，α和倍增因子。通常倍增因子 ~ 1，然后可以计算等效质量，α和ε，检测效率。

另外，可以调用特殊的算法来降低探测限和宇宙射线引起的废物中的层裂事件造成的低水平偏置。

无源中子计数器

当中子符合计数器是用来测量238Pu，240Pu，和 242Pu时，这些同位素的自发裂变中子被探测和计数。由于不用外部中子源来诱发裂变，此类系统被称为无源中子计数器。

有源中子计数器

235U，238U和239Pu不产生自发裂变中子，无源中子计数器无法测量。因此，铀分析需要利用外部中子源诱导裂变产生。这种测量系统叫作有源中子计数器。例如使用 Am Li 源，Cf252源，或脉冲中子发生器的井型有源中子计数器。