本發(fā)明屬于輻射測量領域，具體涉及一種摻雜中子靈敏物質钚的塑料閃爍體及其測量熱中子的方法。

背景技術：

塑料閃爍體一般由聚苯乙烯做基質，兌入其它有機添加劑作閃爍物質，再加上移波劑制成，它具有探測效率高、光產(chǎn)額高，信號脈沖寬度窄，可加工性能好、環(huán)境適應能力強、機械性能穩(wěn)定、成本低廉等優(yōu)點而廣泛應用于輻射測量工作中，但由于塑料閃爍體的主要成分是C、H、O，它們與中子相互作用的截面較低，一般不能直接用于中子的監(jiān)測領域，為此，探測中子時還需摻雜或嵌入其他材料以增大光信號輸出，如在塑料閃爍體嵌入一層ZnS:Ag膜就可用于快中子測量。

由于ZnS:Ag膜不透光，因此在塑料閃爍體中嵌入ZnS:Ag膜的方法會丟失很多的光子，造成探測效率和靈敏度下降。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術中存在的問題，提供一種可用于熱中子測量的摻雜中子靈敏物質钚的塑料閃爍體，以及使用這種摻钚塑料閃爍體測量熱中子的方法。

本發(fā)明的技術方案如下：一種摻雜中子靈敏物質钚的塑料閃爍體，由聚苯 乙烯作基質，兌入閃爍物質和移波劑，其中，在所述聚苯乙烯基質中摻入含有钚的原料，含有钚的原料的摻入量占塑料閃爍體總質量的5％-10％。

進一步，如上所述的摻雜中子靈敏物質钚的塑料閃爍體，其中，所述的含有钚的原料包括二氧化钚、三氯化钚，在制備塑料閃爍體的過程中，將含有钚的原料按相應比例摻入聚苯乙烯基質中充分混合。

上述摻雜中子靈敏物質钚的塑料閃爍體測量熱中子的方法，將摻钚塑料閃爍體與光電倍增管連接，并密封在不透明的外殼內，形成探頭；將探頭置于測量環(huán)境中，入射中子與塑料閃爍體中的含有钚的原料發(fā)生核反應，核反應放出能量全部損失在摻钚塑料閃爍體中，使材料處于激發(fā)態(tài)，退激時放出光子，光子數(shù)量正比于α粒子損失的能量，即核反應的數(shù)量，也就正比于入射中子數(shù)，記錄光電倍增管在單位時間的電脈沖信號量即可計算出中子的注量，從而實現(xiàn)中子注量的測量，乘以注量-劑量轉換系數(shù)可得到中子劑量當量。

本發(fā)明的有益效果如下：本發(fā)明將中子敏感物質钚摻入塑料閃爍體中，含钚的材料可以有效的測量中子。這種采用摻钚塑料閃爍體測量熱中子的方法造價低廉，應用范圍廣，其探測效率遠高于在塑料閃爍體中嵌入ZnS:Ag膜的方法。

附圖說明

圖1為摻钚塑料閃爍體結構及核反應示意圖；

圖2為塑料閃爍體探測器的原理圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發(fā)明進行詳細的描述。

閃爍體探測器的主要組成部分有閃爍體、光學收集系統(tǒng)、探測光的光電器件(如光電倍增管)，以及給光電倍增管各電極供電的分壓器，它們被封閉在一個不透明的外殼里，統(tǒng)稱探頭，這屬于本領域的公知結構。其中塑料閃爍體的主要結構一般由聚苯乙烯做基質，兌入其它有機添加劑作閃爍物質，再加上移波劑制成，這些材料含C、H、O與熱中子基本不發(fā)生作用，因此一般的塑料閃爍體不能直接用于測量熱中子。

中子能與很多物質發(fā)生核反應，將塑料閃爍體中嵌入一定比例的中子敏感物質后，入射中子與其反應，反應能傳遞給塑料閃爍體材料使其激發(fā)，退激時放出光子，光子經(jīng)移波劑傳輸?shù)焦怆姳对龉?，轉換成電信號并放大后被后續(xù)電路記錄。光子數(shù)量與材料吸收的能量成正比，而核反應的反應能一定，光子數(shù)量也就正比于中子數(shù)量。

如圖1所示，²³⁹Pu在中子的轟擊下發(fā)生裂變，放出大約170Mev的能量，主要分配給兩個裂變碎片A和B，因此含有钚的材料能有效測量中子，方法是在制備原塑料閃爍體的同時，加入含钚的微粒。本發(fā)明在塑料閃爍體的聚苯乙烯基質中摻入含有钚的原料，含有钚的原料的摻入量占塑料閃爍體總質量的5％-10％。所述的含有钚的原料可選取二氧化钚、三氯化钚等等，將含有钚的原料按相應比例摻入聚苯乙烯基質中充分混合。

如圖2所示，將摻钚塑料閃爍體1與光導2連接，然后再與光電倍增管連接，并密封在不透明的外殼內，形成探頭，圖中，K為光陰極，F(xiàn)為聚焦極，D₁～D₁₀為打拿極，A為陽極。將探頭置于測量環(huán)境中，入射中子與塑料閃爍體中的含有钚的原料發(fā)生核反應，钚核裂變生成的裂變碎片會將能量損失在塑料閃爍體中，使材料處于激發(fā)態(tài)，退激時必然會放出光子，光子數(shù)量正比于裂變反應的數(shù)量，即核反應的數(shù)量，也就正比于入射中子數(shù)，從而實現(xiàn)中 子注量的測量，乘以注量-劑量轉換系數(shù)可得到中子劑量當量等輻射防護量。

實施例

摻钚塑料閃爍體由摻入含有钚的原料的聚苯乙烯作基質，兌入閃爍物質和移波劑而成，具體制備方法為以含有相應比例的二氧化钚的聚苯乙烯作基質加入第一溶質對三聯(lián)甲苯和第二溶質PoPo后聚合制成摻钚塑料閃爍體塊，然后經(jīng)切割成型獲得摻钚塑料閃爍體。

如圖1所示，為中子入射到摻钚塑料閃爍體中所發(fā)生的反應；將摻钚塑料閃爍體與光學收集系統(tǒng)、探測光的光電器件(如光電倍增管)，以及給光電倍增管各電極供電的分壓器封閉在一個不透明的外殼里，形成探頭，探頭內部結構如圖2所示。將探頭置于測量環(huán)境中，入射中子與摻钚塑料閃爍體中的钚發(fā)生反應，反應能傳遞給第一溶質對三聯(lián)甲苯使其激發(fā)，其退激時發(fā)射波長350-400nm的熒光，第二溶質PoPo吸收該熒光發(fā)射波長較長的光，主峰位波長在423nm，光子經(jīng)光導傳輸?shù)焦怆姳对龉?，轉換成電脈沖信號后被信號放大電路放大并記錄，而這個電脈沖的數(shù)量是正比于中子與钚發(fā)生核反應的次數(shù)的，也就正比于入射中子數(shù)量，記錄單位時間的電脈沖信號量即可計算出中子的注量，實現(xiàn)中子注量的測量。一個中子最終形成的脈沖數(shù)量與摻钚的比例、光電倍增管型號和光電倍增管工作狀態(tài)有關，在摻钚比例確定、光電倍增管型號確定和光電倍增管電路設計完成的情況下，可用蒙特卡羅的方法模擬計算并通過實驗驗證的方法來得到。

顯然，本領域的技術人員可以對本發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權利要求及其同等技術的范圍之內，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內。