专利名称：一种圆柱形高能中子探头的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及核辐射探测技术领域，具体涉及一种用于测量高能中子的探头。
背景技术：
目前常用的中子测量手段主要是使用热中子探测器，如3He计数器、6LiF、BF3计数器等，它们对热中子有较高的探测效率，随着中子能量的升高，其探测效率会急剧下降，即它们与中子的反应截面与中子速度成反比，为将能量高于O. 025eV的中子慢化，须使用含轻核较多的材料制成慢化体，目前最常用的是使用聚乙烯制成的慢化体，这种慢化体适用的中子能量范围一般是O. 025eV 20MeV。因此，目前常用的中子测量手段所适用的能量范围也是 O. 025eV 20MeV。常见的中子监测仪表监测的是能量在热中子 20MeV的中子，探测器使用的一般都是热中子探测器，如3He计数器、6Li玻璃、BF3计数器等，这些探测器对热中子有较大的反应截面，随着中子能量的升高，其探测效率急剧下降，即它们与中子的反应截面与中子速度成反比，为了拓展仪器的能量响应范围，常见的中子监测仪表都使用单聚乙烯慢化体或聚乙烯加含硼聚乙烯结构，以便提高快中子的探测效率，而当中子能量大于20MeV时，由于上述两种聚乙烯慢化体结构体积方面的原因，慢化体不足以将中子慢化至热中子，中子监测仪表的能量响应开始明显下降，而偏离国际辐射防护委员会(ICRP)推荐的响应曲线。因此，当用普通的中子监测仪表测量高能加速器周围的辐射场时，必然会造成不同程度上的过低估计。
实用新型内容针对现有技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种圆柱形慢化体，可以将O. 025eV IOOOMeV的高能中子有效慢化至热中子能区，并可以方便地与圆柱形的热中子探测器组合，形成高能中子探头，适用于O. 025eV IOOOMeV的高能中子测量工作。本实用新型为解决上述技术问题所采用的技术方案如下所描述一种圆柱形高能中子探头，包括慢化体及正比计数器，其特征在于所述慢化体为圆柱形结构，包括聚乙烯材质的最外层，在最外层的内表面设置由铅金属制成的中间层，在中间层的内表面设置含硼聚乙烯材质的最内层，所述慢化体的中心内置正比计数器。进一步，所述的正比计数器为3He或BF3正比计数器。进一步，所述3He或BF3正比计数器为圆柱形。进一步,所述最外层的径向厚度为70-77mm,中间层的径向厚度为8_13mm,最内层的径向厚度为17-25mm。进一步,所述最内层的内部圆柱形空间的横截面半径为15mm。进一步，所述慢化体的横截面直径为220mm-260mm。进一步，所述最外层的高度方向的厚度为45_52mm，中间层的高度方向的厚度为8-13mm,最内层的高度方向的厚度为7_15mm。[0013]再进一步，所述慢化体的长度为240mm-280mm。本实用新型的有益效果如下本实用新型通过在圆柱形慢化体的外表面设置由聚乙烯制成的最外层，在最外层的内表面设置由铅金属制成的中间层，在中间层的内表面设置由含硼聚乙烯制成的最内层，并在圆柱形慢化体的中心内置3He或BF3正比计数器，因此可以将O. 025eV IOOOMeV的高能中子有效慢化至热中子能区，并可以方便地与圆柱形的热中子探测器组合，形成高能中子探头，适用于O. 025eV IOOOMeV的高能中子测量工作，并能有效测量中子辐射场中的高能成份，同时，基本不改变仪器原有的对低能成份的探测能力，能广泛应用于中子的辐射监测工作。
图1是本实用新型的圆柱形高能中子探头的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例来对本实用新型进行描述。常见的中子监测仪表监测的是能量在热中子 20MeV的中子，探测器使用的一般都是热中子探测器，如3He计数器、6Li玻璃、BF3计数器等，这些探测器对热中子有较大的反应截面，随着中子能量的升高，其探测效率急剧下降，为了拓展仪器的能量响应范围，常见的中子监测仪表都使用单聚乙烯慢化体或聚乙烯加含硼聚乙烯结构，以便提高快中子的探测效率，而当中子能量大于20MeV时，由于上述两种聚乙烯慢化体结构体积方面的原因，慢化体不足以将中子慢化至热中子，因此，当用普通的中子监测仪表测量高能加速器周围的辐射场时，必然会造成不同程度上的过低估计。中子与重金属的(n，xn)核反应属于有阈反应，以铅为例，中子与铅的(n，xn)核反应的阈值为4MeV。当中子能量小于4MeV时，铅层对中子的影响较�。梢院雎圆患啤５敝凶幽芰看笥�4MeV时，因(n，xn)反应，使中子能量迅速降低，达到可与探测器进行反应的程度，因此，铅层的存在可提高计数器对高能中子的能量响应。当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。即铅层对低能中子几乎是透明的，因此，它的存在不会影响雷姆仪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，将一部分能量传递给铅核，从而使高能中子慢化到能被3He或BF3E比计数器记录下来。所以，铅层的存在能够提高中子测量仪表对高能中子的能量响应。本实用新型利用聚乙烯、重金属、含硼聚乙烯三种材料组成三元圆柱形慢化体，慢化体中心内置一个圆柱形3He或BF3正比计数器，慢化体和3He或BF3正比计数器共同组成闻能中子探头。如图1所示，本实用新型的圆柱形高能中子探头，包括慢化体及正比计数器，所述慢化体包括最外层1，在最外层I的内表面设置由铅金属制成的中间层2，在中间层2的内表面设置最内层3，慢化体的中心内置3He或BF3正比计数器4。本实用新型的慢化体为圆柱形结构，内置在慢化柱中心的3He或BF3正比计数器4也为圆柱形，慢化柱的最外层I采用聚乙烯制成，最内层3采用含硼聚乙烯制成，中间层2为铅层，采用铅金属制成。因为慢化体为圆柱形，所以要分别从圆柱的半径方向和圆柱的高度方向对各个层的厚度进行说明，首先，圆柱的半径方向最外层I的径向厚度为70-77mm,中间层2的径向厚度为8_13mm,最内层3的径向厚度为17_25mm,最内层3的内部圆柱形空间的横截面半径为15mm,整个慢化体的横截面直径为220mm-260mm ;其次，圆柱的高度方向最外层I的高度方向的厚度为45-52mm，中间层2的高度方向的厚度为8_13mm，最内层3的高度方向的厚度为7-15mm，整个圆柱慢化体的长度为240mm-280mm。在实际中应根据情况，考虑慢化体的细致构造和材料密度、成分等的具体差异，各个层的厚度在上述范围内可供选择。在一个实施例中，本实用新型的慢化柱，能量范围为20MeV IOOOMeV的中子与铅层相互作用，通过非弹性碰撞的方式损失能量，使中子能量降到20MeV以下，采用聚乙烯制成的最外层和采用含硼聚乙烯制成最内层进一步将中子能量降到O. 025eV后进入3He或BF3正比计数器，被3He或BF3正比计数器记录，完成测量流程。应用上述的慢化柱高能中子探头，可有效测量中子辐射场中的高能成份，同时，基本不改变仪器原有的对低能成份的探测能力，可广泛应用于中子的辐射监测工作。需要注意的是，上述具体实施例仅仅是示例性的，在本实用新型的上述教导下，本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行各种改进和变形，而这些改进或者变形均落在本实用新型的保护范围内。本领域技术人员应该明白，上面的具体描述只是为了解释本实用新型的目的，并非用于限制本实用新型。本实用新型的保护范围由权利要求及其等同物限定。
权利要求1.一种圆柱形高能中子探头，包括慢化体及正比计数器，其特征在于所述慢化体为圆柱形结构，包括聚乙烯材质的最外层(1)，在最外层(I)的内表面设置由铅金属制成的中间层(2)，在中间层(2)的内表面设置含硼聚乙烯材质的最内层(3)，所述慢化体的中心内置正比计数器(4)。
2.根据权利要求1所述的一种圆柱形高能中子探头，其特征在于所述的正比计数器(4)为3He或BF3正比计数器。
3.根据权利要求2所述的一种圆柱形高能中子探头，其特征在于所述3He或BF3EK 计数器(4)为圆柱形。
4.根据权利要求3所述的一种圆柱形高能中子探头，其特征在于所述最外层(I)的径向厚度为70-77mm，中间层(2)的径向厚度为8_13mm，最内层(3)的径向厚度为17_25mm。
5.根据权利要求4所述的一种圆柱形高能中子探头，其特征在于所述最内层(3)的内部圆柱形空间的横截面半径为15_。
6.根据权利要求5所述的一种圆柱形高能中子探头，其特征在于所述慢化体的横截面直径为220mm-260mm。
7.根据权利要求3所述的一种圆柱形高能中子探头，其特征在于所述最外层(I)的高度方向的厚度为45-52mm，中间层(2)的高度方向的厚度为8_13mm，最内层(3)的高度方向的厚度为7-15mm。
8.根据权利要求7所述的一种圆柱形高能中子探头，其特征在于所述慢化体的长度为 240mm-280mm。
专利摘要本实用新型涉及一种圆柱形高能中子探头，包括圆柱形结构的慢化体及内置在慢化体中心的圆柱形3He或BF3正比计数器，所述慢化体包括采用聚乙烯制成的最外层(1)，在最外层(1)的内表面设置由铅金属制成的中间层(2)，在中间层(2)的内表面设置采用含硼聚乙烯制成的最内层(3)，因此可以将0.025eV～1000MeV的高能中子有效慢化至热中子能区，并可以方便地与圆柱形的热中子探测器组合，形成高能中子探头，适用于0.025eV～1000MeV的高能中子测量工作，并能有效测量中子辐射场中的高能成份，同时，基本不改变仪器原有的对低能成份的探测能力，能广泛应用于中子的辐射监测工作。
文档编号G01T3/00GK202837557SQ20122036159
公开日2013年3月27日 申请日期2012年7月25日 优先权日2012年7月25日
发明者刘建忠, 王勇, 于伟跃, 姚小丽, 杨绍文 申请人:中国辐射防护研究院
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