专利名称：二元慢化型高能中子剂量仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是一种对核技术应用的高能中子剂量的测量装置。
(二)
背景技术：
国内现行如BH3105为代表的中子周围剂量当量0r(10))率仪是用单慢化球 单热中子灵敏的计数器作探头，该类型的中子能量在1(T6-1MeV范围内时，湖摘 周围剂量当量(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之间的测得tr(10)被高估了，最大可高估不到六分之一，中子能量大 于lOMeV时，高估更加严重。用于测量高能中子的改进型朋3105D中子剂量仪能 量上限扩宽到100MeV，重量可达20多公斤，且它们的H、10)的能量响应同样是 不尽人意。
采用多计数器测量如法国生产的Dineutron型tf(lO)测量仪己投入市场， 重量约3公斤，由于能量响应得到一定的改善，取得了一定的市场占有率。它是 采用两个大小不同直径的慢化探头组合，实现了一次采样一次给出结果的测量过 程，它是利用两个探头响应差异进行估算，使中子能量响应有所改善，中子能量 在热中子-10MeV范围的tf(10)能量响应可以縮小在0.4-2之间，但存在明显的 角响应问题。基于多探测技术的基础研究将向两方面深化，其一是用不同类型探 测器的中子剂量仪表进行研究，如用TEPC和3He计数器的组合剂量分析，研究 的结果表明，中子能量在热中子-10MeV范围的能量响应可进一步缩小到0. 7-1. 4 之间。其二是单球多元计数区能谱型研究，即在一个球内安装了多个探测器或多 个类型探测器，把球分成多元或多个计数区，通过研究各计数区的响应与能量之 间的关系，可利用"少道"解谱求得中子能谱，从而得到较为理想的H、10)，当 中子能量拓宽到20MeV时的能量响应也可以达到0.7-1.4之间；与前者相比，后 者可以实现一次采样一次给出结果的测量技术，显而易见的优势是后者，但后者 的数据获取与处理系统较为复杂，可携性较差。
我国在中子剂量测量的基础研究已有一些成果，但也存在着不足之处。表现 在(l)用单球单计数测量高能中子时存在能量响应问题；(2)多球谱仪可较好地 分析所需要的防护量，但使用不便；(3)单球二元或多元计数区中子能谱型设计能较好地分析中子能量小于20MeV的防护量，但分析高能中子存在缺陷。
中国专利公开号为CN2124498、 CN101256241、 CN1981211以及CN201047875 的专利申请文件中；核电子学与探测技术，1991, (04)中刊登的"镉吸收层球形 中子剂量仪能响研究"；核动力工程，2008， (03)中刊登的"宽能区中子雷姆仪 结构研究"等公开出版物中所公开报道的技术方案，均属于测量中子注量或剂量 大小，在设计上均采用了慢化体和中子计数器，有些添加了一些金属补偿。但是 他们属于单慢化体和单计数器(探测器)或单慢化体和多计数器未加金属层的设 计测量方式，与本发明申请采用单慢化体和多计数器的设计结构有明显的差异。
发明内容
本发明的目的在于提供一种使用方便、重量轻、角响应好和能量响应得到改 善的二元慢化型高能中子剂量仪。 本发明的目的是这样实现的-
本发明的二元慢化型中子剂量仪的组成包括 一个慢化球体l，在慢化球体 内安置探测器，探测器分成中心计数区2和外围计数区3两个探测器计数单元， 中心计数区安置一个探测器，外围计数区按照等立体角方法把多个探测器安置在 慢化球体内某一半径的球面上。
本发明的二元慢化型中子剂量仪的组成还可以包括
1、 在两个单元之间添加一层重金属层4,所述的重金属是对高能中子具有 较高的(n、 2n)核反应截面的金属，是铅、铜、钩、钽、金或铂中的一种。
2、 所述的重金属层4的厚度在0.2-1.5cro之间，优先考虑形状是球壳状。
3、 所述的重金属优先考虑铅材料。
4、 所述的慢化球体1是由含丰富的氢材料加工而成，对中子有较好的慢化 效果，所述的含丰富的氢材料是聚乙烯材料。
5、 所述的探测器是采用热中子灵敏的BF3正比计数器、或力e正比计数器、 或热释光对探测器或"夹层"式半导体探测器。
6、 中心计数区2和外围计数区3的探测器是同类探测器。
7、 中心计数区2和外围计数区3的探测器是不同类探测器。 本发明在探头设计上，慢化体为一直径为18-30cm之间均可的如聚乙烯球，在慢化球体内安装了多个中子灵敏的探测器，探测器可采用热中子灵敏的如BF3 正比计数器、或3He正比计数器、或热释光对探测器或"夹层"式半导体探测器 等。在探测器的布局上采用分区方法，即把慢化球体分成两个计数单元(简称二 元)，分别称中心区和外围区，在每个区内放置一个探测器或多个探测器。基于 慢化球体具有对称性的特点，中心区可安置一个数据采集点如一个探测器，外围 区可按照等立体角方法把多探测器安置在慢化球体内某一半径的球面上，例如安 置6或12个等多个探测器。可利用重金属的(n， 2n)核反应，在两个单元之间添 加重金属层如铅和(或)钨等，这样，使测量的能量上限可扩展到10GeV量级，其 分析的中子辐射场能量范围可跨十二个量级(1(T11-10GeV)。理想的金属层是球壳 状，金属层的厚度0.2-1.5cm之间均可，球壳的内半径可取1.0-3.2cm。 通过对获取的数据分析，可得周围剂量当量率。
(四)
图l是本发明的结构示意图； 图2是图1的A-A剖视图。
具体实施方式
下面结合附图举例对本发明做更详细地描述
结合图1和图2, 二元慢化型中子剂量仪的组成包括一个慢化型球1和多个 探测器的中子剂量仪二元设计， 一个慢化球体l内安置了多个探测器，把多个探 测器分成两个计数单元(简称二元)，分别称中心计数区2和外围计数区3;中心 区可安置一个探测器，外围区可按照等立体角方法把多个探测器安置在慢化球体 内某一半径的球面上；慢化球1是由含丰富的氢材料加工而成，对中子有较好的 慢化效果如聚乙烯等材料，在两个单元之间添加一定厚度重金属层4如铅和(或) 钩等。
慢化型球体1是一直径为18-30cm之间均可的、含丰富氢材料的聚合物材料 加工而成，优先考虑聚乙烯。
在一个球体内安置多个探测器，且把多个探测器分成两个计数单元，即中心 计数区2和外围计数区3，这些探测器是采用热中子灵敏的如BF3正比计数器、 或3He正比计数器、或热释光对探测器或"夹层"式半导体探测器等，中心计数 区2和外围计数区3的探测器可以是同类，也可以不是同类。重金属指对高能中子具有较高的(n、 2n)核反应截面，如铅、铜、钨、钽、 金和铂等一些元素，重金属层厚度在0.2-1.5cm之间，优先考虑铅材料，且首先 金属层是球壳状。
为了获得周围剂量当量率，可把外围计数区3的几个探测器测得数率相加， 通过中心计数区2和外围计数区3比值关系，确定一个周围剂量当量的修正因子， 可以使中子能量剂量响应得到改善。中子能量在热中子-10GeV范围的能量响应 可到0.65-1.5之间。
本发明正是以改善中子能量剂量响应和扩宽中子探测上限为出发点，探索了 单探头多探测器的中子剂量监测方法，提出采用二元分区的假设，通过理论计算 和分析证实了该假设的可行性。
权利要求
1、一种二元慢化型高能中子剂量仪，包括一个慢化球体(1)，在慢化球体内安置探测器，其特征是探测器分成中心计数区(2)和外围计数区(3)两个探测器计数单元，中心计数区安置一个探测器，外围计数区按照等立体角方法把多个探测器安置在慢化球体内某一半径的球面上。
2、 根据权利要求1所述的二元慢化型高能中子剂量仪，其特征是在两个单元之间添加一层重金属层(4)，所述的重金属是对高能中子具有较高的(n、 2n)核反应截面的金属，是铅、铜、钨、钽、金或铂中的一种。
3、 根据权利要求2所述的二元慢化型高能中子剂量仪，其特征是所述的 重金属层(4)的厚度在0.2-1.5cm之间，形状是球壳状。
4、 根据权利要求3所述的二元慢化型高能中子剂量仪，其特征是所述的 重金属为铅。
5、 根据权利要求1-4任何一项所述的二元慢化型高能中子剂量仪，其特征 是所述的探测器是采用热中子灵敏的BF3正比计数器、3He正比计数器、热释 光对探测器或"夹层"式半导体探测器。
6、 根据权利要求5所述的二元慢化型高能中子剂量仪，其特征是中心计 数区(2)和外围计数区(3)的探测器是同类探测器。
7、 根据权利要求5所述的二元慢化型高能中子剂量仪，其特征是中心计 数区(2)和外围计数区(3)的探测器是不同类探测器。
8、 根据权利要求1-4任何一项所述的二元慢化型高能中子剂量仪，其特征 是所述的慢化球体(1)是由含丰富的氢材料加工而成，对中子有较好的慢化 效果，所述的含丰富的氢材料是聚乙烯材料。
9、 根据权利要求5所述的二元慢化型高能中子剂量仪，其特征是所述的慢化球体(1)是由含丰富的氢材料加工而成，对中子有较好的慢化效果，所述 的含丰富的氢材.料是聚乙烯材料。
全文摘要
本发明提供的是一种二元慢化型高能中子剂量仪。包括一个慢化球体(1)，在慢化球体内安置探测器，探测器分成中心计数区(2)和外围计数区(3)两个探测器计数单元，中心计数区安置一个探测器，外围计数区按照等立体角方法把多个探测器安置在慢化球体内某一半径的球面上。在两个单元之间添加一层重金属层(4)。本发明能解决目前高能中子剂量仪的能量响应不理想的问题，具有使用方便、重量轻、角响应好和能量响应得到改善等优点。
文档编号G01T3/00GK101419290SQ20081020959
公开日2009年4月29日 申请日期2008年12月4日 优先权日2008年12月4日
发明者乐智希, 宫存溃, 李桃生, 焦南杰, 郑玉宏, 强 颜 申请人:哈尔滨工程大学