专利名称：一种中子周围剂量当量测量装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及核辐射探测技术领域，具体涉及一种中子周围剂量当量测量装置。
背景技术：
中子周围剂量当量测量装置是用来测量中子辐射场中中子周围剂量当量的一种装置，它一般由探头和信号采集处理系统两部分组成。探头一般由慢化体和探测器组成，探测器一般使用的是有源探测器，通常包括他正比计数管、BF3正比计数管或fiLiI闪烁体探测器等。中子与探测器内的灵敏物质作用后产生脉冲信号，信号采集处理系统将这些脉冲信号进行适当处理后计数，并将计数率换算成中子周围剂量当量率。因为单位注量的不同能量中子对应周围剂量当量是有很大差异的，因此要求中子周围剂量当量测量装置对不同能量的中子的响应与ICRP等国际组织推荐的中子注量-周围剂量当量转换系数随着能量有着相同的变化趋势，但是由于一般的辐射场中中子能量的范围很宽，要想在整个能量范围内使中子周围剂量当量装置的响应完全符合转换系数推荐值的变化趋势是不可能的，因此人们只能使它们的变化趋势尽量一致，而它们的变化趋势的符合程度就称之为能量响应性能。国内现行的中子周围剂量当量测量装置的探头多为单探测器单慢化体的结构，这种探头结构的中子周围剂量当量测量装置存在的缺点是能量响应性能不尽如人意，可能出现某一能量段中子周围剂量当量被严重高估而另一能量段的中子周围剂量当量被严重低估的情况。多球中子谱仪也可以用于中子辐射场中中子周围剂量当量的分析，且由于它是首先对中子辐射场中的能量分布信息进行分析进而分析中子周围剂量当量的，所以它的能量响应性能较好，但是测量和数据分析过程较复杂且耗时较长，使用起来非常不方便。为了解决中子周围剂量当量测量装置能量响应性能不好的问题，中子周围剂量当量装置逐渐向多探测器的方向发展。目前市场上可以见到的基于多探测器的中子周围剂量当量测量装置最常见的是法国生产的Dineutron型中子周围剂量当量仪，它采用的是双探测器双慢化体的探头结构，利用两个探测器的响应的差异来对中子周围剂量当量率进行估算，能量响应性能有一定的改善，在热中子 IOMeV的能量范围内可以使能量响应缩小到 0. 4-2倍的范围之内，但还是不尽如人意；另有加拿大BTI公司生产的ROSPEC便携式中子谱仪，采用多个不同类型的生物等效正比计数管和3He正比计数管的组合来进行中子注量能谱的测量从而可以分析出周围剂量当量的信息，测量范围为热中子 4. 5MeV，能量响应有较大的改善，但是测量的能量范围较小，而且中子周围剂量当量率的数据是要通过解中子注量能谱才能得到的，数据处理较为复杂。
发明内容
本发明针对目前中子周围剂量当量测量装置能量响应性能普遍不好的问题，提供一种在保证测量的能量范围较大的情况下，能量响应性能有较大改善的中子周围剂量当量
测量装置。
—种中子周围剂量当量测量装置，包括探头和信号采集与处理系统，所述探头包括固定在圆柱体外壳内的第一慢化体球壳、第二慢化体球壳、第三慢化体球壳，第一慢化体球壳、第二慢化体球壳及第三慢化体球壳的球心在经过外壳的中轴线的平面上，第一慢化体球壳、第二慢化体球壳及第三慢化体球壳的中心空穴内分别嵌入第一探测器、第二探测器及第三探测器，信号采集处理系统根据第一探测器和第三探测器的计数率的比值确定一个修正系数，用所述修正系数将第二探测器的计数率换算成周围剂量当量率，从而获得中子周围剂量当量率数据。本发明将第一探测器、第二探测器及第三探测器采集到的数据被送入到后续的数据处理系统中进行分析，利用第一探测器和第三探测器的计数率的比值确定的修正系数将第二探测器的计数率换算成周围剂量当量率，这种中子周围剂量当量率数据的获取方法可以使中子周围剂量能量响应性能有较大改善，在热中子 HMeV的能量范围内的能量响应可以缩小到0.7 1.3之间。
图1是本发明中子周围剂量当量测量装置中探头的结构示意图。图中1-第一慢化体球壳，2-第二慢化体球壳，3-第三慢化体球壳，4-第一探测器，5-第二探测器，6-第三探测器，7-外壳。
具体实施例方式下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。本发明中子周围剂量当量测量装置包括探头和信号采集与处理系统，探头输出的探测信号传输到信号采集与处理系统进行处理并得出周围剂量当量率结果记录和显示出来。请参考图1，所述探头包括第一慢化体球壳1、第二慢化体球壳2、第三慢化体球壳 3，第一慢化体球壳1、第二慢化体球壳2及第三慢化体球壳3固定在圆柱体外壳7内，其中第一慢化体球壳1、第二慢化体球壳2及第三慢化体球壳3的球心在经过外壳7的中轴线的平面上，这样可以保证测量时第一探测器4、第二探测器5或第三探测器6离被测源的距离尽量一致。第一慢化体球壳1、第二慢化体球壳2及第三慢化体球壳3的中心空穴内分别嵌入第一探测器4、第二探测器5及第三探测器6。本实施例所述外壳7可由铝合金制成；第一慢化体球壳1、第二慢化体球壳2及第三慢化体球壳3的材料可采用含氢较多的对中子有较好慢化作用的聚乙烯材料；第一慢化体球壳1的厚度可取为60 100mm，第二慢化体球壳2的厚度可取为40 60mm，第三慢化体球壳3的厚度可取为20 40mm。第一探测器4、第二探测器5或第三探测器6可以是3He正比计数管探测器、BF3正比计数管探测器或fiLiI闪烁体探测器，其中第一探测器4、第二探测器5或第三探测器6可以是同一种探测器，也可以是不同类型的探测器；第一探测器4、第二探测器5或第三探测器6分别嵌入到第一慢化体球壳1、第二慢化体球壳2及第三慢化体球壳3的中心空穴当中时尽量不留空隙，已尽量避免影响第一探测器4、第二探测器5或第三探测器6的响应。经过优化设计，优选的一种实施例的参数如下第一慢化体球壳1的厚度取为75mm,第二慢化体球壳2的厚度取为50mm，第三慢化体球壳3的厚度取为20mm，第一探测器 4、第二探测器5及第三探测器6均采用外直径为32mm的3He正比计数管，3He正比计数管内充有4个大气压的3He气体和2个大气压的Kr气体。使用时，中子与第一探测器4、第二探测器5及第三探测器6内的灵敏物质作用后产生脉冲信号，信号采集处理系统将这些脉冲信号进行甄别成形处理后计数，信号采集处理系统根据第一探测器4和第三探测器6的计数率的比值确定一个修正系数，用所述修正系数将第二探测器5的计数率换算成周围剂量当量率，从而获得中子周围剂量当量率数据。这种中子周围剂量当量率数据的获取方法可以使中子周围剂量能量响应性能有较大改善，在热中子 14MeV的能量范围内的能量响应可以缩小到0. 7 1. 3之间。其中，所述修正系数的确定方法如下首先根据模拟计算得到三个慢化体球壳中的三个探测器(第一探测器4、第二探测器5及第三探测器6)在不同能量下的单位注量响应礼、R2和民，从而可以确定第一探测器4与第三探测器6的单位注量响应的比值(设为k)与能量E的关系
R1(E)k(E) =
R3(E)它可以看作是中子能量E的函数，经计算发现在能量从热中子 14MeV的范围内k 是随着E单调递增的。在使用时，可以得到第一探测器4的计数率(M1)和第三探测器6(M3) 的计数率之比，设为kM，可以根据上述函数求出k = kM时的E的值Em，R2 m)为第二探测器 5对于能量为&的中子的单位注量响应，同样可以根据ICRP推荐的不同能量中子的单位注量-周围剂量当量转换系数W (E)得到能量为&的单位注量中子对应的周围剂量当量
φ (Em) Ο则修正系数(设为k。。)可以通过下式来确定-"R2(EM)由此信号采集处理系统即可实现根据第一探测器4和第三探测器6的计数率的比值(kM)确定一个修正系数(kc。)。由第二探测器5的计数率换算成中子周围剂量当量率的公式可为
#(10) = kcoM2#(10)为中子周围剂量当量率，M2为第二探测器5的计数率。以上所述，仅为本发明的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局限于此，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
权利要求
1.一种中子周围剂量当量测量装置，包括探头和信号采集与处理系统，其特征在于 所述探头包括固定在圆柱体外壳(7)内的第一慢化体球壳(1)、第二慢化体球壳( 及第三慢化体球壳(3)，第一慢化体球壳(1)、第二慢化体球壳( 及第三慢化体球壳(3)的球心在经过外壳(7)的中轴线的平面上，第一慢化体球壳(1)、第二慢化体球壳( 及第三慢化体球壳(3)的中心空穴内分别嵌入第一探测器G)、第二探测器( 及第三探测器(6)， 信号采集处理系统根据第一探测器(4)和第三探测器(6)的计数率的比值确定一个修正系数，用所述修正系数将第二探测器(5)的计数率换算成周围剂量当量率，从而获得中子周围剂量当量率数据。
2.如权利要求1所述的中子周围剂量当量测量装置，其特征在于第一慢化体球壳 (1)、第二慢化体球壳( 及第三慢化体球壳C3)的材料采用含氢较多的对中子有较好慢化作用的聚乙烯材料。
3.如权利要求1所述的中子周围剂量当量测量装置，其特征在于第一探测器、第二探测器( 或第三探测器(6)为3He正比计数管探测器、BF3正比计数管探测器或6LiI闪烁体探测器。
4.如权利要求1所述的中子周围剂量当量测量装置，其特征在于第一慢化体球壳(1) 的厚度为60 100mm，第二慢化体球壳( 的厚度为40 60mm，第三慢化体球壳( 的厚度为20 40mm。
5.如权利要求1所述的中子周围剂量当量测量装置，其特征在于第一探测器、第二探测器(5)及第三探测器(6)均采用外直径为32mm的3He正比计数管，3He正比计数管内充有4个大气压的3He气体和2个大气压的Kr气体。
全文摘要
一种中子周围剂量当量测量装置，包括探头和信号采集与处理系统，探头包括固定在圆柱体外壳内的第一慢化体球壳、第二慢化体球壳、第三慢化体球壳，第一慢化体球壳、第二慢化体球壳及第三慢化体球壳的球心在经过外壳的中轴线的平面上，第一慢化体球壳、第二慢化体球壳及第三慢化体球壳的中心空穴内分别嵌入第一探测器、第二探测器及第三探测器，信号采集处理系统根据第一探测器和第三探测器的计数率的比值确定一个修正系数，用所述修正系数将第二探测器的计数率换算成周围剂量当量率，从而获得中子周围剂量当量率数据。本发明可使中子周围剂量能量响应性能有较大改善，在热中子～14MeV的能量范围内的能量响应可缩小到0.7～1.3之间。
文档编号G01T3/00GK102338881SQ20101023031
公开日2012年2月1日 申请日期2010年7月16日 优先权日2010年7月16日
发明者刘单, 夏文明, 左亮周, 廖武, 王益元, 程翀, 许浒, 贾铭椿, 钟秋林 申请人:中国船舶重工集团公司第七一九研究所
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