專(zhuān)利名稱(chēng)：?jiǎn)吻蚨嘤?jì)數(shù)器探頭不等分測(cè)量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及中子劑量監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，具體涉及一種中子劑量?jī)x表和能譜儀表的單球多計(jì)數(shù)器探頭不等分測(cè)量方法。
背景技術(shù)：
幾十年來(lái)已開(kāi)發(fā)了多種多樣的中子劑量?jī)x表和能譜儀表，就中子劑量?jī)x來(lái)說(shuō)，無(wú)論是采用哪一種探測(cè)器，對(duì)探頭采取怎樣的設(shè)計(jì)，或?qū)?shù)據(jù)處理方法進(jìn)行各種改進(jìn)，如果是采用單計(jì)數(shù)器單慢化體，沒(méi)有一種儀表能令人滿(mǎn)意，主要表現(xiàn)在劑量能量響應(yīng)不理想。原因在于中子輻射場(chǎng)的能量范圍往往比較寬，中子的注量劑量轉(zhuǎn)換因子隨中子能量變化幾乎有兩個(gè)量級(jí)的差異，采用的計(jì)數(shù)器大多數(shù)是熱中子靈敏的，對(duì)快中子靈敏度低，所以引起劑量?jī)x很難有較好的能量響應(yīng)，因此設(shè)計(jì)中子劑量(率)儀的探頭最好采用多個(gè)計(jì)數(shù)器。
對(duì)于場(chǎng)所能譜儀而言，設(shè)計(jì)者的出發(fā)點(diǎn)是監(jiān)測(cè)中子能譜方面的信息，而不考慮輻射防護(hù)量方面的監(jiān)測(cè)信息。實(shí)驗(yàn)型場(chǎng)所能譜儀僅僅局限在實(shí)驗(yàn)室中使用，應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)十分不便；可攜式場(chǎng)所能譜儀也有不足之處，ROSPEC中子能譜儀因采用質(zhì)子反沖法測(cè)量中子，測(cè)量的中子能量在50keV～4.5MeV，難以進(jìn)一步拓寬；商用REM500中子巡測(cè)儀是一種比較理想的可攜式場(chǎng)所劑量?jī)x，但未能給出平均能量和中子注量能譜等有關(guān)監(jiān)測(cè)信息。
綜上所述，在研制和開(kāi)發(fā)中子劑量監(jiān)測(cè)儀表時(shí)，一方面要考慮傳統(tǒng)中子劑量?jī)x的測(cè)量快捷使用方便的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)要克服劑量能量響應(yīng)不理想這一缺點(diǎn)；另一方面要吸收?qǐng)鏊茏V儀可以獲取中子能譜方面信息的特點(diǎn)，同時(shí)要克服場(chǎng)所能譜儀在使用上的不便，把二者有機(jī)的結(jié)合起來(lái)，取長(zhǎng)補(bǔ)短，研究一種可行的探頭設(shè)計(jì)，即改善目前中子劑量?jī)x能量響應(yīng)不理想的狀況，同時(shí)可以計(jì)算所測(cè)量輻射場(chǎng)的能譜。
日本名古屋大學(xué)研制了細(xì)長(zhǎng)圓柱形的位置靈敏3He正比計(jì)數(shù)器(position-sensitive3He proportional counter)，并把這種計(jì)數(shù)器應(yīng)用到場(chǎng)所能譜儀的研究中。當(dāng)中子照射探頭時(shí)，中子的慢化程度隨球體內(nèi)深度變化而變化，基于中子位置靈敏計(jì)數(shù)器具有位置靈敏的特點(diǎn)，把三個(gè)熱中子位置靈敏的計(jì)數(shù)器按兩兩垂直的方法安裝在一個(gè)半徑為12.5cm的慢化球體內(nèi)來(lái)測(cè)量球體內(nèi)熱中子分布。數(shù)據(jù)處理時(shí)日本名古屋大學(xué)對(duì)球體劃分采用球徑向等分法，即把球分割成5個(gè)球殼，每個(gè)球殼厚度相同，每個(gè)球殼內(nèi)有6小段計(jì)數(shù)器(最內(nèi)層為3小段計(jì)數(shù)器)，把每個(gè)球殼內(nèi)的各小段計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)求和作為一個(gè)計(jì)數(shù)區(qū)，這樣可得5個(gè)區(qū)的計(jì)數(shù)，對(duì)所得到的5個(gè)計(jì)數(shù)區(qū)的能注量響應(yīng)函數(shù)進(jìn)行計(jì)算。在球半徑方向每個(gè)區(qū)分別為0～2.5cm(1區(qū))、2.5～5cm(2區(qū))、5～7.5cm(3區(qū))、7.5～10cm(4區(qū))和10～12.5cm(5區(qū))，對(duì)應(yīng)的球體的半徑分別為2.5cm、5cm、7.5cm、10cm和12.5cm。每個(gè)計(jì)數(shù)區(qū)域?qū)?yīng)兩個(gè)計(jì)數(shù)段，1區(qū)到5區(qū)的計(jì)數(shù)段分別為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。這種等分法的測(cè)量結(jié)果用解譜軟件計(jì)算所得的解譜結(jié)果與中子源能譜吻合的不夠理想。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是要提供一種能夠使解譜結(jié)果與中子源能譜吻合的比較好，同時(shí)可以使中子劑量?jī)x表的能量響應(yīng)有所提高的單球多計(jì)數(shù)器探頭的不等分測(cè)量方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種單球多計(jì)數(shù)器探頭不等分測(cè)量方法，該方法是把三個(gè)細(xì)長(zhǎng)圓柱形熱中子位置靈敏計(jì)數(shù)器按兩兩垂直的方向相互等間距的安裝在一個(gè)慢化球體內(nèi)，測(cè)量球體內(nèi)熱中子的分布，在數(shù)據(jù)處理時(shí)采用不等分方法在半徑方向?qū)⑶蝮w分為“外薄內(nèi)厚”的若干個(gè)球殼區(qū)域，其中，最外層球殼的厚度大于5mm，各層的厚度采用等差的方法確定，把每個(gè)球殼內(nèi)的各小段計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)求和，應(yīng)用解譜軟件對(duì)各計(jì)數(shù)區(qū)的能注量響應(yīng)函數(shù)進(jìn)行計(jì)算，得到解譜結(jié)果。
通過(guò)實(shí)際測(cè)量表明，采用這種不等分測(cè)量方法所得的解譜結(jié)果與等分方法相比，不等分法的解譜結(jié)果與中子源能譜吻合的比較好，而且使中子劑量?jī)x表的能量響應(yīng)由原來(lái)的±100％提高到±30％，可以改善目前使用的中子劑量?jī)x能量響應(yīng)問(wèn)題。


圖1為探頭的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為等分法的中子注量能量響應(yīng)曲線(xiàn)。
圖3為不等分法的中子注量能量響應(yīng)曲線(xiàn)。
圖中1.計(jì)數(shù)器2.慢化球體具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)描述。
本發(fā)明所涉及的單球多計(jì)數(shù)器探頭不等分測(cè)量方法，是把三個(gè)細(xì)長(zhǎng)圓柱形熱中子位置靈敏3He正比計(jì)數(shù)器1按兩兩垂直的方向相互等間距的安裝在一個(gè)慢化球體2內(nèi)，慢化球體2直徑一般選擇在15～30cm之間為宜。因?yàn)?，?dāng)球體直徑小于15cm時(shí)，注量能量響應(yīng)不夠理想；當(dāng)球體直徑大于30cm時(shí)，已不容易攜帶。本實(shí)施例選用直徑為25cm的聚乙烯球形慢化體2，三個(gè)計(jì)數(shù)器1相互之間的軸心間隔距離為1.4cm，測(cè)量球體內(nèi)熱中子的分布。在數(shù)據(jù)處理時(shí)采用不等分方法在半徑方向?qū)⑶蝮w分為“外薄內(nèi)厚”的幾個(gè)區(qū)域，各層的厚度采用等差的方法確定，由于位置靈敏計(jì)數(shù)器的分辨率約為5mm，加之位置靈敏計(jì)數(shù)器的端效應(yīng)的影響，因此，最外層球殼的厚度應(yīng)大于5mm。本實(shí)施例中最外層球殼的厚度選用1.5cm，各層球殼之間的厚度差為0.5cm，將慢化球體分為“外薄內(nèi)厚”的5個(gè)球殼區(qū)域，分別是0～3.5cm的1區(qū)、3.5～6.5cm的2區(qū)、6.5～9cm的3區(qū)、9～11cm的4區(qū)和11～12.5cm的5區(qū)，令坐標(biāo)原點(diǎn)在球心，1區(qū)到5區(qū)的計(jì)數(shù)段分別為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，把每個(gè)球殼內(nèi)的各小段計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)求和，應(yīng)用解譜軟件對(duì)5個(gè)計(jì)數(shù)區(qū)的能注量響應(yīng)函數(shù)進(jìn)行計(jì)算，得到解譜結(jié)果。
本實(shí)施例在實(shí)際測(cè)量中選擇了252Cf和Am-Be兩種中子參考輻射場(chǎng)，測(cè)量5個(gè)計(jì)數(shù)區(qū)域的凈計(jì)數(shù)率，利用UMG軟件包中的MXD-FC31和GRV-FC31兩種解譜軟件分析輻射防護(hù)量，計(jì)算出注量率、周?chē)鷦┝慨?dāng)量率、單位注量平均周?chē)鷦┝慨?dāng)量和劑量當(dāng)量平均能量，其結(jié)果與參考值的偏差未超過(guò)±15％，從解譜結(jié)果來(lái)分析，表明不等分法的解譜結(jié)果要優(yōu)于等分法的解譜結(jié)果。
等分法和不等分法的注量能量響應(yīng)如圖2和3所示。圖3該與圖2有明顯的差異，主要表現(xiàn)在(1)5區(qū)注量能量響應(yīng)由雙峰變?yōu)閱握{(diào)遞減，這與多球測(cè)量方法的裸露探測(cè)器注量能量響應(yīng)相似；(2)4區(qū)注量能量響應(yīng)由原來(lái)的單一峰變?yōu)殡p峰(極值點(diǎn)分別為1.8×10-5MeV和0.56MeV)，這與多球測(cè)量方法的4.5cm直徑球注量能量響應(yīng)相似(極值點(diǎn)分別約為2.5×10-6MeV和5.0×10-2MeV)；而1-3區(qū)注量能量響應(yīng)變化不明顯，1區(qū)、2區(qū)和3區(qū)的注量能量響應(yīng)均為單一峰(峰值分別為2.2MeV、2.2MeV和1.8MeV)，這與多球測(cè)量方法球體直徑分別為10cm、8cm和6cm探測(cè)器的注量能量響應(yīng)十分相似(峰值分別約為3.9MeV、1.6MeV和0.6MeV)。多球測(cè)量方法使用多球中子能譜儀進(jìn)行中子能譜測(cè)量，慢化球體的個(gè)數(shù)一般在5～18個(gè)之間，每個(gè)球的直徑也是采用等差方法，球中心置一熱中子探測(cè)元件，例如6LiI、硼塑料和鋰塑料或鋰玻璃閃爍體、BF3正比計(jì)數(shù)器、3He正比計(jì)數(shù)器等，該種測(cè)量技術(shù)比較成熟，且被廣泛的應(yīng)用于輻射防護(hù)方面的中子能譜測(cè)量中。不等分測(cè)量方法的中子注量能量響應(yīng)曲線(xiàn)與多球測(cè)量方法的注量能量響應(yīng)曲線(xiàn)的相似之處，正好說(shuō)明了不等分測(cè)量方法的優(yōu)越性所在。
權(quán)利要求
1.一種單球多計(jì)數(shù)器探頭不等分測(cè)量方法，該方法是把三個(gè)細(xì)長(zhǎng)圓柱形熱中子位置靈敏計(jì)數(shù)器(1)按兩兩垂直的方向相互等間距的安裝在一個(gè)慢化球體(2)內(nèi)，測(cè)量球體內(nèi)熱中子的分布，其特征在于在數(shù)據(jù)處理時(shí)采用不等分方法在半徑方向?qū)⑶蝮w分為“外薄內(nèi)厚”的若干個(gè)球殼區(qū)域，其中，最外層球殼的厚度大于5mm，各層的厚度采用等差的方法確定，把每個(gè)球殼內(nèi)的各小段計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)求和，應(yīng)用解譜軟件對(duì)各計(jì)數(shù)區(qū)的能注量響應(yīng)函數(shù)進(jìn)行計(jì)算，得到解譜結(jié)果。
2.如權(quán)利要求1所述的一種單球多計(jì)數(shù)器探頭不等分測(cè)量方法，其特征在于所說(shuō)的球體共被分成“外薄內(nèi)厚”的5個(gè)球殼區(qū)域，最外層球殼的厚度為1.5cm，各層球殼之間的厚度差為0.5cm。
全文摘要
本發(fā)明涉及中子劑量監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，具體涉及一種中子劑量?jī)x表和能譜儀表的單球多計(jì)數(shù)器探頭不等分測(cè)量方法。該方法是把三個(gè)細(xì)長(zhǎng)圓柱形熱中子位置靈敏計(jì)數(shù)器按兩兩垂直的方向相互等間距的安裝在一個(gè)慢化球體內(nèi)，測(cè)量球體內(nèi)熱中子的分布，在數(shù)據(jù)處理時(shí)采用不等分方法在半徑方向?qū)⑶蝮w分為“外薄內(nèi)厚”的若干個(gè)球殼區(qū)域，其中，最外層球殼的厚度大于5mm，各層的厚度采用等差的方法確定，把每個(gè)球殼內(nèi)的各小段計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)求和，應(yīng)用解譜軟件對(duì)各計(jì)數(shù)區(qū)的能注量響應(yīng)函數(shù)進(jìn)行計(jì)算，得到解譜結(jié)果。該方法所得的解譜結(jié)果與中子源能譜吻合的比較好，可以改善目前使用的中子劑量?jī)x能量響應(yīng)問(wèn)題。
文檔編號(hào)G01T3/00GK1837855SQ20051005678
公開(kāi)日2006年9月27日 申請(qǐng)日期2005年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月25日
發(fā)明者李桃生, 楊連珍, 侯雪莉, 馬吉增 申請(qǐng)人:中國(guó)輻射防護(hù)研究院