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

背景技術(shù)：

塑料閃爍體一般由聚苯乙烯做基質(zhì)，兌入其它有機(jī)添加劑作閃爍物質(zhì)，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(yīng)能力強(qiáng)、機(jī)械性能穩(wěn)定、成本低廉等優(yōu)點而廣泛應(yīng)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(lǐng)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(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)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(zhì)鋰的塑料閃爍體，以及使用這種摻鋰塑料閃爍體測量熱中子的方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種摻雜中子靈敏物質(zhì)鋰的塑料閃爍體，由聚苯 乙烯作基質(zhì)，兌入閃爍物質(zhì)和移波劑，其中，在所述聚苯乙烯基質(zhì)中摻入含有鋰的原料，含有鋰的原料的摻入量占塑料閃爍體總質(zhì)量的7％-12％。

進(jìn)一步，如上所述的摻雜中子靈敏物質(zhì)鋰的塑料閃爍體，其中，所述的含有鋰的原料包括氧化鋰、含鋰的鹽，在制備塑料閃爍體的過程中，將含有鋰的原料按相應(yīng)比例摻入聚苯乙烯基質(zhì)中充分混合。

上述摻雜中子靈敏物質(zhì)鋰的塑料閃爍體測量熱中子的方法，將摻鋰塑料閃爍體與光電倍增管連接，并密封在不透明的外殼內(nèi)，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鋰的原料發(fā)生核反應(yīng)，核反應(yīng)放出的α粒子將全部能量損失在摻鋰塑料閃爍體中，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(yīng)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(zhuǎn)換系數(shù)可得到中子劑量當(dāng)量。

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

附圖說明

圖1為摻鋰塑料閃爍體結(jié)構(gòu)及核反應(yīng)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(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。

閃爍體探測器的主要組成部分有閃爍體、光學(xué)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(lǐng)域的公知結(jié)構(gòu)。其中塑料閃爍體的主要結(jié)構(gòu)一般由聚苯乙烯做基質(zhì)，兌入其它有機(jī)添加劑作閃爍物質(zhì)，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(zhì)發(fā)生核反應(yīng)，將塑料閃爍體中嵌入一定比例的中子敏感物質(zhì)后，入射中子與其反應(yīng)，反應(yīng)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(zhuǎn)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(yīng)的反應(yīng)能一定，光子數(shù)量也就正比于中子數(shù)量。

如圖1所示，⁶Li與中子發(fā)生n+⁶Li＝α+³H+4.8Mev的核反應(yīng)，⁶Li與中子的反應(yīng)截面較高，和熱中子的截面是910靶，因此含有⁶Li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，加入含鋰的微粒。本發(fā)明在塑料閃爍體的聚苯乙烯基質(zhì)中摻入含有鋰的原料，含有鋰的原料的摻入量占塑料閃爍體總質(zhì)量的7％-12％。所述的含有鋰的原料可選取氧化鋰、含鋰的鹽，例如氯化鋰等，將含有鋰的原料按相應(yīng)比例摻入聚苯乙烯基質(zhì)中充分混合。

如圖2所示，將摻鋰塑料閃爍體1與光導(dǎo)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(nèi)，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鋰的原料發(fā)生核反應(yīng)，由于α粒子的極短射程，核反應(yīng)放出的α粒子會將全部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α粒子損失的能量，即核反應(yīng)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(zhuǎn)換系數(shù)可得到中子劑量當(dāng)量等輻射防護(hù)量。

實施例

摻鋰塑料閃爍體由摻入含有鋰的原料的聚苯乙烯作基質(zhì)，兌入閃爍物質(zhì)和移波劑而成，具體制備方法為以含有相應(yīng)比例的氧化鋰的聚苯乙烯作基質(zhì)加入第一溶質(zhì)對三聯(lián)甲苯和第二溶質(zhì)PoPo后聚合制成摻鋰塑料閃爍體塊，然后經(jīng)切割成型獲得摻鋰塑料閃爍體。

如圖1所示，為中子入射到摻鋰塑料閃爍體中所發(fā)生的反應(yīng)；將摻鋰塑料閃爍體與光學(xué)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(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2所示。將探頭置于測量環(huán)境中，入射中子與摻鋰塑料閃爍體中的鋰發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)能傳遞給第一溶質(zhì)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(zhì)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(dǎo)傳輸?shù)焦怆姳对龉?，轉(zhuǎn)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)量是正比于中子與鋰發(fā)生核反應(yīng)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)量與摻鋰的比例、光電倍增管型號和光電倍增管工作狀態(tài)有關(guān)，在摻鋰比例確定、光電倍增管型號確定和光電倍增管電路設(shè)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(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進(jìn)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(quán)利要求及其同等技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。