单球多计数器探头不等分测量方法技术

本发明专利技术涉及中子剂量监测领域，具体涉及一种中子剂量仪表和能谱仪表的单球多计数器探头不等分测量方法。该方法是把三个细长圆柱形热中子位置灵敏计数器按两两垂直的方向相互等间距的安装在一个慢化球体内，测量球体内热中子的分布，在数据处理时采用不等分方法在半径方向将球体分为“外薄内厚”的若干个球壳区域，其中，最外层球壳的厚度大于５ｍｍ，各层的厚度采用等差的方法确定，把每个球壳内的各小段计数器的计数求和，应用解谱软件对各计数区的能注量响应函数进行计算，得到解谱结果。该方法所得的解谱结果与中子源能谱吻合的比较好，可以改善目前使用的中子剂量仪能量响应问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及中子剂量监测领域，具体涉及一种中子剂量仪表和能谱仪表的。
技术介绍
几十年来已开发了多种多样的中子剂量仪表和能谱仪表，就中子剂量仪来说，无论是采用哪一种探测器，对探头采取怎样的设计，或对数据处理方法进行各种改进，如果是采用单计数器单慢化体，没有一种仪表能令人满意，主要表现在剂量能量响应不理想。原因在于中子辐射场的能量范围往往比较宽，中子的注量剂量转换因子随中子能量变化几乎有两个量级的差异，采用的计数器大多数是热中子灵敏的，对快中子灵敏度低，所以引起剂量仪很难有较好的能量响应，因此设计中子剂量(率)仪的探头最好采用多个计数器。对于场所能谱仪而言，设计者的出发点是监测中子能谱方面的信息，而不考虑辐射防护量方面的监测信息。实验型场所能谱仪仅仅局限在实验室中使用，应用于现场十分不便；可携式场所能谱仪也有不足之处，ROSPEC中子能谱仪因采用质子反冲法测量中子，测量的中子能量在50keV～4.5MeV，难以进一步拓宽；商用REM500中子巡测仪是一种比较理想的可携式场所剂量仪，但未能给出平均能量和中子注量能谱等有关监测信息。综上所述，在研制和开发中子剂量监测仪表时，一方面要考虑传统中子剂量仪的测量快捷使用方便的优点，同时要克服剂量能量响应不理想这一缺点；另一方面要吸收场所能谱仪可以获取中子能谱方面信息的特点，同时要克服场所能谱仪在使用上的不便，把二者有机的结合起来，取长补短，研究一种可行的探头设计，即改善目前中子剂量仪能量响应不理想的状况，同时可以计算所测量辐射场的能谱。日本名古屋大学研制了细长圆柱形的位置灵敏3He正比计数器(position-sensitive3He proportional counter)，并把这种计数器应用到场所能谱仪的研究中。当中子照射探头时，中子的慢化程度随球体内深度变化而变化，基于中子位置灵敏计数器具有位置灵敏的特点，把三个热中子位置灵敏的计数器按两两垂直的方法安装在一个半径为12.5cm的慢化球体内来测量球体内热中子分布。数据处理时日本名古屋大学对球体划分采用球径向等分法，即把球分割成5个球壳，每个球壳厚度相同，每个球壳内有6小段计数器(最内层为3小段计数器)，把每个球壳内的各小段计数器的计数求和作为一个计数区，这样可得5个区的计数，对所得到的5个计数区的能注量响应函数进行计算。在球半径方向每个区分别为0～2.5cm(1区)、2.5～5cm(2区)、5～7.5cm(3区)、7.5～10cm(4区)和10～12.5cm(5区)，对应的球体的半径分别为2.5cm、5cm、7.5cm、10cm和12.5cm。每个计数区域对应两个计数段，1区到5区的计数段分别为0～2.5cm和0～-2.5cm、2.5～5cm和-2.5～-5cm、5～7.5cm和-5～-7.5cm、7.5～10cm和-7.5～-10cm以及10～12.5cm和-10～-12.5cm。这种等分法的测量结果用解谱软件计算所得的解谱结果与中子源能谱吻合的不够理想。
技术实现思路
本专利技术的目的是要提供一种能够使解谱结果与中子源能谱吻合的比较好，同时可以使中子剂量仪表的能量响应有所提高的单球多计数器探头的不等分测量方法。本专利技术的技术方案如下一种，该方法是把三个细长圆柱形热中子位置灵敏计数器按两两垂直的方向相互等间距的安装在一个慢化球体内，测量球体内热中子的分布，在数据处理时采用不等分方法在半径方向将球体分为“外薄内厚”的若干个球壳区域，其中，最外层球壳的厚度大于5mm，各层的厚度采用等差的方法确定，把每个球壳内的各小段计数器的计数求和，应用解谱软件对各计数区的能注量响应函数进行计算，得到解谱结果。通过实际测量表明，采用这种不等分测量方法所得的解谱结果与等分方法相比，不等分法的解谱结果与中子源能谱吻合的比较好，而且使中子剂量仪表的能量响应由原来的±100％提高到±30％，可以改善目前使用的中子剂量仪能量响应问题。附图说明图1为探头的结构示意图。图2为等分法的中子注量能量响应曲线。图3为不等分法的中子注量能量响应曲线。图中1.计数器2.慢化球体具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作详细描述。本专利技术所涉及的，是把三个细长圆柱形热中子位置灵敏3He正比计数器1按两两垂直的方向相互等间距的安装在一个慢化球体2内，慢化球体2直径一般选择在15～30cm之间为宜。因为，当球体直径小于15cm时，注量能量响应不够理想；当球体直径大于30cm时，已不容易携带。本实施例选用直径为25cm的聚乙烯球形慢化体2，三个计数器1相互之间的轴心间隔距离为1.4cm，测量球体内热中子的分布。在数据处理时采用不等分方法在半径方向将球体分为“外薄内厚”的几个区域，各层的厚度采用等差的方法确定，由于位置灵敏计数器的分辨率约为5mm，加之位置灵敏计数器的端效应的影响，因此，最外层球壳的厚度应大于5mm。本实施例中最外层球壳的厚度选用1.5cm，各层球壳之间的厚度差为0.5cm，将慢化球体分为“外薄内厚”的5个球壳区域，分别是0～3.5cm的1区、3.5～6.5cm的2区、6.5～9cm的3区、9～11cm的4区和11～12.5cm的5区，令坐标原点在球心，1区到5区的计数段分别为0～3.5cm和0～-3.5cm、3.5～6.5cm和-3.5～-6.5cm、6.5～9cm和-6.5～-9cm、9～11cm和-9～-11cm以及11～12.5cm和-11～-12.5cm，把每个球壳内的各小段计数器的计数求和，应用解谱软件对5个计数区的能注量响应函数进行计算，得到解谱结果。本实施例在实际测量中选择了252Cf和Am-Be两种中子参考辐射场，测量5个计数区域的净计数率，利用UMG软件包中的MXD-FC31和GRV-FC31两种解谱软件分析辐射防护量，计算出注量率、周围剂量当量率、单位注量平均周围剂量当量和剂量当量平均能量，其结果与参考值的偏差未超过±15％，从解谱结果来分析，表明不等分法的解谱结果要优于等分法的解谱结果。等分法和不等分法的注量能量响应如图2和3所示。图3该与图2有明显的差异，主要表现在(1)5区注量能量响应由双峰变为单调递减，这与多球测量方法的裸露探测器注量能量响应相似；(2)4区注量能量响应由原来的单一峰变为双峰(极值点分别为1.8×10-5MeV和0.56MeV)，这与多球测量方法的4.5cm直径球注量能量响应相似(极值点分别约为2.5×10-6MeV和5.0×10-2MeV)；而1-3区注量能量响应变化不明显，1区、2区和3区的注量能量响应均为单一峰(峰值分别为2.2MeV、2.2MeV和1.8MeV)，这与多球测量方法球体直径分别为10cm、8cm和6cm探测器的注量能量响应十分相似(峰值分别约为3.9MeV、1.6MeV和0.6MeV)。多球测量方法使用多球中子能谱仪进行中子能谱测量，慢化球体的个数一般在5～18个之间，每个球的直径也是采用等差方法，球中心置一热中子探测元件，例如6LiI、硼塑料和锂塑料或锂玻璃闪烁体、BF3正比计数器、3He正比计数器等，该种测量技术比较成熟，且被广泛的应用于辐射防护方面的中子能谱测量中。不等分测量方法的中子注量能量响应曲线与多球测量方法的注量能量响应曲线的相似之处，正好说明了不等分测量方法的优本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单球多计数器探头不等分测量方法，该方法是把三个细长圆柱形热中子位置灵敏计数器（１）按两两垂直的方向相互等间距的安装在一个慢化球体（２）内，测量球体内热中子的分布，其特征在于：在数据处理时采用不等分方法在半径方向将球体分为“外薄内厚”的若干个球壳区域，其中，最外层球壳的厚度大于５ｍｍ，各层的厚度采用等差的方法确定，把每个球壳内的各小段计数器的计数求和，应用解谱软件对各计数区的能注量响应函数进行计算，得到解谱结果。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李桃生，杨连珍，侯雪莉，马吉增，
申请(专利权)人：中国辐射防护研究院，
类型：发明
国别省市：14[中国|山西]