專(zhuān)利名稱(chēng)：二元慢化型高能中子劑量?jī)x的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種對(duì)核技術(shù)應(yīng)用的高能中子劑量的測(cè)量裝置。
(二)
背景技術(shù)：
國(guó)內(nèi)現(xiàn)行如BH3105為代表的中子周?chē)鷦┝慨?dāng)量0r(10))率儀是用單慢化球 單熱中子靈敏的計(jì)數(shù)器作探頭，該類(lèi)型的中子能量在1(T6-1MeV范圍內(nèi)時(shí)，湖摘 周?chē)鷦┝慨?dāng)量(fT(lO))被高估了，最大可高估有6倍；而中子能量小于10_6MeV 和6-10MeV之間的測(cè)得tr(10)被高估了，最大可高估不到六分之一，中子能量大 于lOMeV時(shí)，高估更加嚴(yán)重。用于測(cè)量高能中子的改進(jìn)型朋3105D中子劑量?jī)x能 量上限擴(kuò)寬到100MeV，重量可達(dá)20多公斤，且它們的H、10)的能量響應(yīng)同樣是 不盡人意。
采用多計(jì)數(shù)器測(cè)量如法國(guó)生產(chǎn)的Dineutron型tf(lO)測(cè)量?jī)x己投入市場(chǎng)， 重量約3公斤，由于能量響應(yīng)得到一定的改善，取得了一定的市場(chǎng)占有率。它是 采用兩個(gè)大小不同直徑的慢化探頭組合，實(shí)現(xiàn)了一次采樣一次給出結(jié)果的測(cè)量過(guò) 程，它是利用兩個(gè)探頭響應(yīng)差異進(jìn)行估算，使中子能量響應(yīng)有所改善，中子能量 在熱中子-10MeV范圍的tf(10)能量響應(yīng)可以縮小在0.4-2之間，但存在明顯的 角響應(yīng)問(wèn)題?；诙嗵綔y(cè)技術(shù)的基礎(chǔ)研究將向兩方面深化，其一是用不同類(lèi)型探 測(cè)器的中子劑量?jī)x表進(jìn)行研究，如用TEPC和3He計(jì)數(shù)器的組合劑量分析，研究 的結(jié)果表明，中子能量在熱中子-10MeV范圍的能量響應(yīng)可進(jìn)一步縮小到0. 7-1. 4 之間。其二是單球多元計(jì)數(shù)區(qū)能譜型研究，即在一個(gè)球內(nèi)安裝了多個(gè)探測(cè)器或多 個(gè)類(lèi)型探測(cè)器，把球分成多元或多個(gè)計(jì)數(shù)區(qū)，通過(guò)研究各計(jì)數(shù)區(qū)的響應(yīng)與能量之 間的關(guān)系，可利用"少道"解譜求得中子能譜，從而得到較為理想的H、10)，當(dāng) 中子能量拓寬到20MeV時(shí)的能量響應(yīng)也可以達(dá)到0.7-1.4之間；與前者相比，后 者可以實(shí)現(xiàn)一次采樣一次給出結(jié)果的測(cè)量技術(shù)，顯而易見(jiàn)的優(yōu)勢(shì)是后者，但后者 的數(shù)據(jù)獲取與處理系統(tǒng)較為復(fù)雜，可攜性較差。
我國(guó)在中子劑量測(cè)量的基礎(chǔ)研究已有一些成果，但也存在著不足之處。表現(xiàn) 在(l)用單球單計(jì)數(shù)測(cè)量高能中子時(shí)存在能量響應(yīng)問(wèn)題；(2)多球譜儀可較好地 分析所需要的防護(hù)量，但使用不便；(3)單球二元或多元計(jì)數(shù)區(qū)中子能譜型設(shè)計(jì)能較好地分析中子能量小于20MeV的防護(hù)量，但分析高能中子存在缺陷。
中國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)號(hào)為CN2124498、 CN101256241、 CN1981211以及CN201047875 的專(zhuān)利申請(qǐng)文件中；核電子學(xué)與探測(cè)技術(shù)，1991, (04)中刊登的"鎘吸收層球形 中子劑量?jī)x能響研究"；核動(dòng)力工程，2008， (03)中刊登的"寬能區(qū)中子雷姆儀 結(jié)構(gòu)研究"等公開(kāi)出版物中所公開(kāi)報(bào)道的技術(shù)方案，均屬于測(cè)量中子注量或劑量 大小，在設(shè)計(jì)上均采用了慢化體和中子計(jì)數(shù)器，有些添加了一些金屬補(bǔ)償。但是 他們屬于單慢化體和單計(jì)數(shù)器(探測(cè)器)或單慢化體和多計(jì)數(shù)器未加金屬層的設(shè) 計(jì)測(cè)量方式，與本發(fā)明申請(qǐng)采用單慢化體和多計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)有明顯的差異。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種使用方便、重量輕、角響應(yīng)好和能量響應(yīng)得到改 善的二元慢化型高能中子劑量?jī)x。 本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的-
本發(fā)明的二元慢化型中子劑量?jī)x的組成包括 一個(gè)慢化球體l，在慢化球體 內(nèi)安置探測(cè)器，探測(cè)器分成中心計(jì)數(shù)區(qū)2和外圍計(jì)數(shù)區(qū)3兩個(gè)探測(cè)器計(jì)數(shù)單元， 中心計(jì)數(shù)區(qū)安置一個(gè)探測(cè)器，外圍計(jì)數(shù)區(qū)按照等立體角方法把多個(gè)探測(cè)器安置在 慢化球體內(nèi)某一半徑的球面上。
本發(fā)明的二元慢化型中子劑量?jī)x的組成還可以包括
1、 在兩個(gè)單元之間添加一層重金屬層4,所述的重金屬是對(duì)高能中子具有 較高的(n、 2n)核反應(yīng)截面的金屬，是鉛、銅、鉤、鉭、金或鉑中的一種。
2、 所述的重金屬層4的厚度在0.2-1.5cro之間，優(yōu)先考慮形狀是球殼狀。
3、 所述的重金屬優(yōu)先考慮鉛材料。
4、 所述的慢化球體1是由含豐富的氫材料加工而成，對(duì)中子有較好的慢化 效果，所述的含豐富的氫材料是聚乙烯材料。
5、 所述的探測(cè)器是采用熱中子靈敏的BF3正比計(jì)數(shù)器、或力e正比計(jì)數(shù)器、 或熱釋光對(duì)探測(cè)器或"夾層"式半導(dǎo)體探測(cè)器。
6、 中心計(jì)數(shù)區(qū)2和外圍計(jì)數(shù)區(qū)3的探測(cè)器是同類(lèi)探測(cè)器。
7、 中心計(jì)數(shù)區(qū)2和外圍計(jì)數(shù)區(qū)3的探測(cè)器是不同類(lèi)探測(cè)器。 本發(fā)明在探頭設(shè)計(jì)上，慢化體為一直徑為18-30cm之間均可的如聚乙烯球，在慢化球體內(nèi)安裝了多個(gè)中子靈敏的探測(cè)器，探測(cè)器可采用熱中子靈敏的如BF3 正比計(jì)數(shù)器、或3He正比計(jì)數(shù)器、或熱釋光對(duì)探測(cè)器或"夾層"式半導(dǎo)體探測(cè)器 等。在探測(cè)器的布局上采用分區(qū)方法，即把慢化球體分成兩個(gè)計(jì)數(shù)單元(簡(jiǎn)稱(chēng)二 元)，分別稱(chēng)中心區(qū)和外圍區(qū)，在每個(gè)區(qū)內(nèi)放置一個(gè)探測(cè)器或多個(gè)探測(cè)器?；?慢化球體具有對(duì)稱(chēng)性的特點(diǎn)，中心區(qū)可安置一個(gè)數(shù)據(jù)采集點(diǎn)如一個(gè)探測(cè)器，外圍 區(qū)可按照等立體角方法把多探測(cè)器安置在慢化球體內(nèi)某一半徑的球面上，例如安 置6或12個(gè)等多個(gè)探測(cè)器?？衫弥亟饘俚?n， 2n)核反應(yīng)，在兩個(gè)單元之間添 加重金屬層如鉛和(或)鎢等，這樣，使測(cè)量的能量上限可擴(kuò)展到10GeV量級(jí)，其 分析的中子輻射場(chǎng)能量范圍可跨十二個(gè)量級(jí)(1(T11-10GeV)。理想的金屬層是球殼 狀，金屬層的厚度0.2-1.5cm之間均可，球殼的內(nèi)半徑可取1.0-3.2cm。 通過(guò)對(duì)獲取的數(shù)據(jù)分析，可得周?chē)鷦┝慨?dāng)量率。
(四)


圖l是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是圖1的A-A剖視圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖舉例對(duì)本發(fā)明做更詳細(xì)地描述
結(jié)合圖1和圖2, 二元慢化型中子劑量?jī)x的組成包括一個(gè)慢化型球1和多個(gè) 探測(cè)器的中子劑量?jī)x二元設(shè)計(jì)， 一個(gè)慢化球體l內(nèi)安置了多個(gè)探測(cè)器，把多個(gè)探 測(cè)器分成兩個(gè)計(jì)數(shù)單元(簡(jiǎn)稱(chēng)二元)，分別稱(chēng)中心計(jì)數(shù)區(qū)2和外圍計(jì)數(shù)區(qū)3;中心 區(qū)可安置一個(gè)探測(cè)器，外圍區(qū)可按照等立體角方法把多個(gè)探測(cè)器安置在慢化球體 內(nèi)某一半徑的球面上；慢化球1是由含豐富的氫材料加工而成，對(duì)中子有較好的 慢化效果如聚乙烯等材料，在兩個(gè)單元之間添加一定厚度重金屬層4如鉛和(或) 鉤等。
慢化型球體1是一直徑為18-30cm之間均可的、含豐富氫材料的聚合物材料 加工而成，優(yōu)先考慮聚乙烯。
在一個(gè)球體內(nèi)安置多個(gè)探測(cè)器，且把多個(gè)探測(cè)器分成兩個(gè)計(jì)數(shù)單元，即中心 計(jì)數(shù)區(qū)2和外圍計(jì)數(shù)區(qū)3，這些探測(cè)器是采用熱中子靈敏的如BF3正比計(jì)數(shù)器、 或3He正比計(jì)數(shù)器、或熱釋光對(duì)探測(cè)器或"夾層"式半導(dǎo)體探測(cè)器等，中心計(jì)數(shù) 區(qū)2和外圍計(jì)數(shù)區(qū)3的探測(cè)器可以是同類(lèi)，也可以不是同類(lèi)。重金屬指對(duì)高能中子具有較高的(n、 2n)核反應(yīng)截面，如鉛、銅、鎢、鉭、 金和鉑等一些元素，重金屬層厚度在0.2-1.5cm之間，優(yōu)先考慮鉛材料，且首先 金屬層是球殼狀。
為了獲得周?chē)鷦┝慨?dāng)量率，可把外圍計(jì)數(shù)區(qū)3的幾個(gè)探測(cè)器測(cè)得數(shù)率相加， 通過(guò)中心計(jì)數(shù)區(qū)2和外圍計(jì)數(shù)區(qū)3比值關(guān)系，確定一個(gè)周?chē)鷦┝慨?dāng)量的修正因子， 可以使中子能量劑量響應(yīng)得到改善。中子能量在熱中子-10GeV范圍的能量響應(yīng) 可到0.65-1.5之間。
本發(fā)明正是以改善中子能量劑量響應(yīng)和擴(kuò)寬中子探測(cè)上限為出發(fā)點(diǎn)，探索了 單探頭多探測(cè)器的中子劑量監(jiān)測(cè)方法，提出采用二元分區(qū)的假設(shè)，通過(guò)理論計(jì)算 和分析證實(shí)了該假設(shè)的可行性。
權(quán)利要求
1、一種二元慢化型高能中子劑量?jī)x，包括一個(gè)慢化球體(1)，在慢化球體內(nèi)安置探測(cè)器，其特征是探測(cè)器分成中心計(jì)數(shù)區(qū)(2)和外圍計(jì)數(shù)區(qū)(3)兩個(gè)探測(cè)器計(jì)數(shù)單元，中心計(jì)數(shù)區(qū)安置一個(gè)探測(cè)器，外圍計(jì)數(shù)區(qū)按照等立體角方法把多個(gè)探測(cè)器安置在慢化球體內(nèi)某一半徑的球面上。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的二元慢化型高能中子劑量?jī)x，其特征是在兩個(gè)單元之間添加一層重金屬層(4)，所述的重金屬是對(duì)高能中子具有較高的(n、 2n)核反應(yīng)截面的金屬，是鉛、銅、鎢、鉭、金或鉑中的一種。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的二元慢化型高能中子劑量?jī)x，其特征是所述的 重金屬層(4)的厚度在0.2-1.5cm之間，形狀是球殼狀。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的二元慢化型高能中子劑量?jī)x，其特征是所述的 重金屬為鉛。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1-4任何一項(xiàng)所述的二元慢化型高能中子劑量?jī)x，其特征 是所述的探測(cè)器是采用熱中子靈敏的BF3正比計(jì)數(shù)器、3He正比計(jì)數(shù)器、熱釋 光對(duì)探測(cè)器或"夾層"式半導(dǎo)體探測(cè)器。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的二元慢化型高能中子劑量?jī)x，其特征是中心計(jì) 數(shù)區(qū)(2)和外圍計(jì)數(shù)區(qū)(3)的探測(cè)器是同類(lèi)探測(cè)器。
7、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的二元慢化型高能中子劑量?jī)x，其特征是中心計(jì) 數(shù)區(qū)(2)和外圍計(jì)數(shù)區(qū)(3)的探測(cè)器是不同類(lèi)探測(cè)器。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1-4任何一項(xiàng)所述的二元慢化型高能中子劑量?jī)x，其特征 是所述的慢化球體(1)是由含豐富的氫材料加工而成，對(duì)中子有較好的慢化 效果，所述的含豐富的氫材料是聚乙烯材料。
9、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的二元慢化型高能中子劑量?jī)x，其特征是所述的慢化球體(1)是由含豐富的氫材料加工而成，對(duì)中子有較好的慢化效果，所述 的含豐富的氫材.料是聚乙烯材料。
全文摘要
本發(fā)明提供的是一種二元慢化型高能中子劑量?jī)x。包括一個(gè)慢化球體(1)，在慢化球體內(nèi)安置探測(cè)器，探測(cè)器分成中心計(jì)數(shù)區(qū)(2)和外圍計(jì)數(shù)區(qū)(3)兩個(gè)探測(cè)器計(jì)數(shù)單元，中心計(jì)數(shù)區(qū)安置一個(gè)探測(cè)器，外圍計(jì)數(shù)區(qū)按照等立體角方法把多個(gè)探測(cè)器安置在慢化球體內(nèi)某一半徑的球面上。在兩個(gè)單元之間添加一層重金屬層(4)。本發(fā)明能解決目前高能中子劑量?jī)x的能量響應(yīng)不理想的問(wèn)題，具有使用方便、重量輕、角響應(yīng)好和能量響應(yīng)得到改善等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01T3/00GK101419290SQ20081020959
公開(kāi)日2009年4月29日 申請(qǐng)日期2008年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月4日
發(fā)明者樂(lè)智希, 宮存潰, 李桃生, 焦南杰, 鄭玉宏, 強(qiáng) 顏 申請(qǐng)人:哈爾濱工程大學(xué)