一种双辐射场的热中子参考辐射装置的制作方法

1.本发明属于中子物理与中子应用技术领域，尤其涉及一种双辐射场的热中子参考辐射装置。


背景技术：

2.双辐射场的热中子参考辐射装置是一类能够产生热中子参考辐射的装置，用于与热中子相关的计量学工作及其它研究工作，主要包括：开展热中子探测器或热中子成像等技术提供实验平台。双辐射场的热中子参考辐射装置由放射性核素中子源、慢化材料、辐射防护材料组成。构建方式是将放射性核素中子源嵌入到慢化材料中，放射性核素中子产生的快中子通过适当的慢化成为热中子，从而产生热中子参考辐射。常用的放射性核素中子源有
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am-be中子源、
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am-b中子源、
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pu-be中子源和
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pu-be中子源等。热中子参考辐射产生的区域称作辐射场，表征整个辐射场性能的指标为：热中子注量率、热中子占比以及均匀性。不考虑中子源强度的差异，大部分同类型装置的综合性能接近。目前，在国际同类型装置中，“热中子占比”较高的是德国ptb实验室的双辐射场的热中子参考辐射装置，所述装置采用石墨作为慢化材料，辐射场的热中子占比为98.9％，热中子注量率为80/cm-2
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，但是辐射场的均匀性差。


技术实现要素：

3.本发明实施例提供了一种双辐射场的热中子参考辐射装置，旨在解决现有参考辐射装置中辐射场的均匀性差的问题。
4.为解决上述问题，本发明实施例提供了一种双辐射场的热中子参考辐射装置，该双辐射场的热中子参考辐射装置包括：第一保护层、第二保护层、中子源板、第一慢化层、第一均整透镜、第一辐射场、第一反射层、第二慢化层、第二均整透镜、第二辐射场以及第二反射层；
5.第一保护层设置在第二保护层之内，第一保护层内竖直设置中子源板；
6.中子源板向第一慢化层释放快中子群，快中子群经过第一慢化层慢化为热中子群，产生的热中子经过第一均整透镜得到均匀的热中子群，产生的均匀的热中子群经过第一反射层的反射得到含有热中子通量均匀且热中子注量率高的第一辐射场；
7.中子源板向第二慢化层释放快中子，快中子经过第二慢化层慢化为热中子占比高的热中子群，产生的热中子占比高的热中子群经过第二均整透镜得到均匀的热中子占比高的热中子群，产生的均匀的热中子占比高的热中子群经过第二反射层得到含有热中子通量均匀且热中子占比高的第二辐射场。
8.本发明实施例提供的双辐射场的热中子参考辐射装置的有益效果在于：一方面，中子源板向第一慢化层释放快中子群，快中子群经过第一慢化层慢化为热中子群，产生的热中子经过第一均整透镜得到均匀的热中子群，产生的均匀的热中子群经过第一反射层的反射得到含有热中子通量均匀且热中子注量率高的第一辐射场；另一方面，中子源板向第
二慢化层释放快中子，快中子经过第二慢化层慢化为热中子占比高的热中子群，产生的热中子占比高的热中子群经过第二均整透镜得到均匀的热中子占比高的热中子群，产生的均匀的热中子占比高的热中子群经过第二反射层得到含有热中子通量均匀且热中子占比高的第二辐射场。本发明实施例基于第一均整透镜和第二均整透镜对该双辐射场的热中子参考辐射装置的进行调整，在不影响双辐射场的热中子注量率和热中子占比的情况下，提高了第一辐射场的均匀性和第二辐射场的均匀性。
附图说明
9.图1为本发明实施例提供的双辐射场的热中子参考辐射装置的结构示意图；
10.图2为本发明实施例提供的中子源板的结构示意图；
11.图3为本发明实施例提供的中子源层的结构示意图；
12.图4为本发明实施例提供的另一种双辐射场的热中子参考辐射装置的结构示意图；
13.图5为本发明实施例提供的又一种双辐射场的热中子参考辐射装置的结构示意图；
14.图6为本发明实施例提供的保护板的结构示意图。
具体实施方式
15.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅以解释本发明，并不用于限定本发明。
16.下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
17.结合附图1，本发明实施例提供了一种双辐射场的热中子参考辐射装置，包括：第一保护层1、第二保护层2、中子源板3、第一慢化层4、第一均整透镜5、第一辐射场6、第一反射层7、第二慢化层8、第二均整透镜9、第二辐射场10以及第二反射层11。
18.第一保护层1内竖直设置中子源板3，第一保护层1设置在第二保护层2 之内。
19.中子源板3向第一慢化层4释放快中子群，快中子群经过第一慢化层4慢化为热中子群，产生的热中子经过第一均整透镜5得到均匀的热中子群，产生的均匀的热中子群经过第一反射层7的反射得到含有热中子通量均匀且热中子注量率高的第一辐射场6。
20.中子源板3向第二慢化层8释放快中子，快中子经过第二慢化层8慢化为热中子占比高的热中子群，产生的热中子占比高的热中子群经过第二均整透镜 9得到均匀的热中子占比高的热中子群，产生的均匀的热中子占比高的热中子群经过第二反射层11得到含有热中子通量均匀且热中子占比高的第二辐射场 10。
21.上述发明实施例提供了一种双辐射场的热中子参考辐射装置，一方面，中子源板向第一慢化层释放快中子群，快中子群经过第一慢化层慢化为热中子群，产生的热中子经过第一均整透镜得到均匀的热中子群，产生的均匀的热中子群经过第一反射层的反射得到含有热中子通量均匀且热中子注量率高的第一辐射场；另一方面，中子源板向第二慢化层释放快中子，快中子经过第二慢化层慢化为热中子占比高的热中子群，产生的热中子占比高的热中子群经过第二均整透镜得到均匀的热中子占比高的热中子群，产生的均匀的热中
子占比高的热中子群经过第二反射层得到含有热中子通量均匀且热中子占比高的第二辐射场。本发明实施例基于第一均整透镜和第二均整透镜对该双辐射场的热中子参考辐射装置的进行调整，在不影响双辐射场的热中子注量率和热中子占比的情况下，提高了第一辐射场的均匀性和第二辐射场的均匀性。
22.在本实施例中，本发明具体实施例与国际上建立热中子参考辐射装置的部分机构所得到的数据进行比较，结果如下：
23.机构均匀性方差ptb10％jaea-frs5％kriss1％cmi5％infn-lnf1％第一辐射场0.1％第二辐射场1.3％
24.上表中的机构为：德国国家技术物理研究所(ptb)、法国核安全和辐射防护研究院(irsn)、日本原子能开发机构(jaea)、韩国标准科学研究院(kriss)、捷克计量研究院(cmi)、意大利国家核物理研究院(infn-lnf)。通过对比，可以得到该参考辐射场的参考辐射装置的第一辐射场的热中子均匀性方差为 0.1％，相较于国际上建立的热中子参考辐射装置在辐射场的变化更小，更均匀。
25.结合附图2，作为本发明实施例提供的一种具体实施方式，中子源板3包括：第一石墨慢化层31、中子源层32以及第二石墨慢化层33。
26.在本实施例中，第一石墨慢化层31和第二石墨慢化层33对中子源层32 产生的快中子能够起到一定的慢化作用，方便安装。
27.可选的，作为本发明实施例提供的一种具体实施方式，中子源层32包括：两个及两个以上的中子源32a；其中两个及两个以上的中子源32a以中子源层 32上的中点为中心对称设置在中子源层32上。
28.可选的，中子源层32可以采用源石墨板。
29.结合附图3，中子源层32可以对称镶嵌12个
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am-be中子源。
30.在本实施例中，中子源设置在靠近中子源层32的边缘位置。在使用两个及两个以上的中子源32a时，所有的中子源32a同时产生中子，会使得中子源层 32中部的中子过度密集，将中子源32a设置在靠近中子源层32的边缘位置能有效降低中部的中子密集程度，使中子源层32产生的中子群更加均匀。
31.可选的，中子源32a可以采用球形中子源或底面直径与高相等的圆柱形中子源。
32.在本实施例中，球形中子源和底面直径与高相等的圆柱形中子源的各向同性较好，产生的中子更加均匀。
33.结合附图4和附图5，作为本发明实施例提供的一种具体实施方式，双辐射场的热中子参考辐射装置还包括保护板12。
34.保护板12正面设有滑轨，保护板12通过滑轨与第二保护层2连接。
35.当卸下第二反射层11时，保护板12用于密封第二保护层2。
36.在本实施例中，当需要更换样品的中子源进行更换时，将第二反射层11 拉开的同时用保护板12进行遮挡保护，即可方便安全进行样品更换。
37.结合附图6，保护板12的结构由内至外为聚乙烯层121、镉层122以及铅层123。
38.在本实施例中，聚乙烯层121、镉层122以及铅层123能够有效吸收慢化快中子，起到防护作用。
39.可选的，作为本发明实施例提供的一种具体实施方式，第一慢化层4为石墨慢化层。
40.可选的，作为本发明实施例提供的一种具体实施方式，第二慢化层8为重水慢化层。
41.可选的，作为本发明实施例提供的一种具体实施方式，第一均整透镜5、第二均整透镜9均为凸透镜。
42.在本实施例中，凸透镜为球冠状的平凸镜，球冠面向第一辐射场6、第二辐射场10。
43.在本实施例中，球冠状的平凸镜中心设置有连接孔。其中，连接孔能起到将球冠状的平凸镜连接到第一慢化层4或第二慢化层8。
44.可选的，作为本发明实施例提供的一种具体实施方式，凸透镜的材质为高密度聚乙烯。
45.在本实施例中，高密度聚乙烯对热中子的俘获更低，使用高密度聚乙烯制成的凸透镜，能够降低对热中子的俘获，在不影响辐射场热中子占比和注量率的情况下，改变第一辐射场6和第二辐射场10热中子的均匀性。
46.可选的，作为本发明实施例提供的一种具体实施方式，第二反射层11侧壁上设有滑轨，第二反射层11通过滑轨与第二保护层2嵌合。
47.可选的，作为本发明实施例提供的一种具体实施方式，第二辐射场10为第二反射层11与第二保护层2嵌合形成的空腔。
48.以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。