专利名称：一种宽能谱中子剂量率监测器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及核安全监测技术领域，具体涉及一种中子剂量率监测器。
背景技术：
A-B型中子"雷姆"计数器由三氟化硼(BF3)正比计数管，以及包裹于BF3 正比计数管之外的内慢化体、吸收体和外慢化体构成，具有抗强电磁干扰、耐Y 场等优点，已广泛应用于国内外各种加速器以及核反应堆中，用于中子剂量率的 监测。目前的A-B型中子"雷姆"计数器普遍存在角响应小，适用能区范围窄等 缺点。尤其在各向同性的高能加速器辐射场中，传统探测器能量响应具有很强的 角度依赖性；并且当中子能量大于20MeV时，普通A-B型中子"雷姆"计数器的 慢化作用，不足以使较高能量的中子慢化到被BF3正比计数管记录下来。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种空间响应范围广，能量响应范围 大的宽能谱中子剂量率监测器。
本实用新型宽能谱中子剂量率监测器包括球形3He正比计数管，以及由内而 外依次逐层包裹正比计数管的内慢化体、吸收体、重金属慢化体和外慢化体，各 包裹层均为球形结构。
作为优化，内慢化体和外慢化体均采用含氢材料制作，例如聚乙烯、石墨、 石蜡、液氢、聚甲基丙烯酸甲酯或聚氮酯泡沫等材料。吸收体由含硼或镉的材料 制作，例如含硼聚乙烯、含硼橡胶、含镉聚乙烯或含镉橡胶材料。重金属慢化体 由铅或钨材料制作。
本实用新型的核心部件3He正比计数管及其外的多层包裹结构均采用球形 结构，改善了中子剂量率监测器的角响应性能，可提高探测效率。另外，由于在 原有的A-B雷姆计数器中增加一定厚度的重金属慢化体，可以极大地拓宽本装置
3的能量响应范围。例如，当重金属慢化体为铅层时，能量较低的中子通过铅层时， 与铅核发生弹性散射，不损失能量，也就是说，这层铅对低能中子几乎是"透明" 的，因此，它的存在不会影响对低能中子原有的能量响应；当较高能量的中子通 过铅层时，与铅核作用发生非弹性散射，而将一部分能量传递给铅核，从而使高 能中子慢化到能被正比计数管记录下来。
作为优化，各包裹层的厚度为，内慢化体0. 5cm 4cm;吸收体0. lcm 2cm; 重金属慢化体0. lcm 2cm;外慢化体2cm 15cm。
作为优化，吸收体上均匀设有孔洞。作为进一步优化，每个孔洞的面积为 0.9 1平方厘米，所有孔洞面积之和为吸收体表面积的30% 40%。
本实用新型针对高能加速器脉冲辐射场的特点，在原有A-B中子"雷姆"计 数器的基础上，针对其存在的严重缺陷，采用球形3He正比计数管及包裹其外的 多层球形结构，并增加了铅或者钨的重金属慢化体层，设计出角响应更大、能区 更宽的宽能谱中子剂量率监测器。本实用新型适用范围广，可应用于国内外各种 类型的高能加速器，填补了在线测量高能中子剂量率的空白，提高了我国在该技 术领域的科研与技术应用水平，为我国核安全监测领域提供了宽能谱的中子剂量 率监测手段。
图1是本实用新型实施例剖面结构示意图； 图2是本实用新型能量响应曲线示意图。 图中标号所表示的部件或部位为，l一3He正比球形计数管；2—慢化体；3 一吸收体；4—重金属慢化体；5—外慢化体；6—实施例一的能量响应曲线；7 一标准曲线。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步说明。
如图1所示，本实用新型釆用球型正比计数管及结构，以实现4n方向测量。 3He正比球形计数管1以外依次包裹有均为球形结构的内慢化体2、吸收体3、 重金属慢化体4和外慢化体5。图2所示为本实用新型实施例一的能量响应曲线6与国际辐射防护委员会给 出的标准曲线7的对比。图中横坐标表示的是入射中子的能量(GeV)，纵坐标表 示的是单位入射中子对应的注量。
本实用新型包裹3He正比球形计数管各层次的厚度和所用材料的最佳实施 方式为1. 9cm厚以聚乙烯材料制作的内慢化体；0. 6cm厚以含硼橡胶材料制作 的吸收体；0. 6cm厚以铅材料制作的重金属慢化体和6. 5cm厚以聚乙烯材料制作 的外慢化体。经验证，按本实施例方法制作的中子剂量率监测器达到了最佳的能 量响应范围和最佳的空间响应范围，能量响应范围为0. 025eV-l. 6GeV。
本实用新型包裹3He正比球形计数管各层次的厚度和所用材料的另一实施 方式为包裹3He正比球形计数管各层次的厚度和材料为，1.9cm厚以聚乙烯材 料制作的内慢化体；0.6cm厚以含硼橡胶材料制作的吸收体；0.6cm厚以鸨材料 制作的重金属慢化体和6. 5cm厚以聚乙烯材料制作的外慢化体。
权利要求1.一种宽能谱中子剂量率监测器，其特征在于，包括球形3He正比计数管，以及由内而外依次逐层包裹正比计数管的内慢化体、吸收体、重金属慢化体和外慢化体，各包裹层均为球形结构。
2. 根据权利要求1所述的宽能谱中子剂量率监测器，其特征在于，所述 内慢化体和外慢化体均采用含氢材料制作；所述吸收体由含硼或镉的材料制 作；所述重金属慢化体由铅或钩材料制作。
3. 根据权利要求1所述的宽能谱中子剂量率监测器，其特征在于，各包 裹层的厚度为，内慢化体0.5cm 4cm;吸收体0. lcm 2cm;重金属慢化体 0. lcm 2cm，夕卜慢化体2cm 15cm。
4. 根据权利要求1所述的宽能谱中子剂量率监测器，其特征在于，包裹 3He正比球形计数管各层次的厚度和材料为，1. 9cm厚以聚乙烯材料制作的内 慢化体；0.6cm厚以含硼橡胶材料制作的吸收体；0.6cm厚以铅材料制作的重 金属慢化体和6. 5cm厚以聚乙烯材料制作的外慢化体。
5. 根据权利要求1所述的宽能谱中子剂量率监测器，其特征在于，包裹. 3He正比球形计数管各层次的厚度和材料为，1.9cm厚以聚乙烯材料制作的内 慢化体；0.6cm厚以含硼橡胶材料制作的吸收体；0.6cm厚以钨材料制作的重 金属慢化体和6. 5cm厚以聚乙烯材料制作的外慢化体。
6. 根据1 5任一权利要求所述的宽能谱中子剂量率监测器，其特征在 于，所述吸收体上均匀设有孔洞。
7. 根据权利要求6所述的宽能谱中子剂量率监测器，其特征在于，吸收 体上所设置的孔洞大小为每个孔洞的面积为0. 9 1. 0平方厘米。
8. 根据权利要求6所述的宽能谱中子剂量率监测器，其特征在于，所述 吸收体上所有孔洞面积之和为吸收体表面积的30% 40% 。
9. 根据权利要求7所述的宽能谱中子剂量率监测器，其特征在于，所述 吸收体上所有孔洞面积之和为吸收体表面积的30% 40%。
专利摘要本实用新型公开了一种能量响应范围大，空间响应范围广的宽能谱中子剂量率监测器，包括球形<sup>3</sup>He正比计数管，以及由内而外依次逐层包裹正比计数管的内慢化体、吸收体、重金属慢化体和外慢化体，各包裹层均为球形结构。
文档编号G01T3/00GK201413644SQ20092015961
公开日2010年2月24日 申请日期2009年6月11日 优先权日2009年6月11日
发明者吴青彪, 张清江, 王庆斌, 马忠剑 申请人:中国科学院高能物理研究所