[實用新型]一種寬能譜中子劑量率監測器

有效

• 申請號: 200920159611.5
• 申請日: 2009-06-11
• 公開（公告）號: CN201413644Y
• 公開（公告）日: 2010-02-24
• 發明（設計）人: 王慶斌;馬忠劍;張清江;吳青彪
• 申請（專利權）人: 中國科學院高能物理研究所
• 主分類號: G21C17/10
• 分類號: G21C17/10;G01T3/00
• 代理公司: 北京知本村知識產權代理事務所
• 代理人: 周自清

技術領域

本實用新型涉及核安全監測技術領域，具體涉及一種中子劑量率監測器。

背景技術

A-B型中子“雷姆”計數器由三氟化硼(BF₃)正比計數管，以及包裹于BF₃正比計數管之外的內慢化體、吸收體和外慢化體構成，具有抗強電磁干擾、耐γ場等優點，已廣泛應用于國內外各種加速器以及核反應堆中，用于中子劑量率的監測。目前的A-B型中子“雷姆”計數器普遍存在角響應小，適用能區范圍窄等缺點。尤其在各向同性的高能加速器輻射場中，傳統探測器能量響應具有很強的角度依賴性；并且當中子能量大于20MeV時，普通A-B型中子“雷姆”計數器的慢化作用，不足以使較高能量的中子慢化到被BF3正比計數管記錄下來。

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題是提供一種空間響應范圍廣，能量響應范圍大的寬能譜中子劑量率監測器。

本實用新型寬能譜中子劑量率監測器包括球形3He正比計數管，以及由內而外依次逐層包裹正比計數管的內慢化體、吸收體、重金屬慢化體和外慢化體，各包裹層均為球形結構。

作為優化，內慢化體和外慢化體均采用含氫材料制作，例如聚乙烯、石墨、石蠟、液氫、聚甲基丙烯酸甲酯或聚氨酯泡沫等材料。吸收體由含硼或鎘的材料制作，例如含硼聚乙烯、含硼橡膠、含鎘聚乙烯或含鎘橡膠材料。重金屬慢化體由鉛或鎢材料制作。

本實用新型的核心部件3He正比計數管及其外的多層包裹結構均采用球形結構，改善了中子劑量率監測器的角響應性能，可提高探測效率。另外，由于在原有的A-B雷姆計數器中增加一定厚度的重金屬慢化體，可以極大地拓寬本裝置的能量響應范圍。例如，當重金屬慢化體為鉛層時，能量較低的中子通過鉛層時，與鉛核發生彈性散射，不損失能量，也就是說，這層鉛對低能中子幾乎是“透明”的，因此，它的存在不會影響對低能中子原有的能量響應；當較高能量的中子通過鉛層時，與鉛核作用發生非彈性散射，而將一部分能量傳遞給鉛核，從而使高能中子慢化到能被正比計數管記錄下來。

作為優化，各包裹層的厚度為，內慢化體0.5cm～4cm；吸收體0.1cm～2cm；重金屬慢化體0.1cm～2cm；外慢化體2cm～15cm。

作為優化，吸收體上均勻設有孔洞。作為進一步優化，每個孔洞的面積為0.9～1平方厘米，所有孔洞面積之和為吸收體表面積的30％～40％。

本實用新型針對高能加速器脈沖輻射場的特點，在原有A-B中子“雷姆”計數器的基礎上，針對其存在的嚴重缺陷，采用球形3He正比計數管及包裹其外的多層球形結構，并增加了鉛或者鎢的重金屬慢化體層，設計出角響應更大、能區更寬的寬能譜中子劑量率監測器。本實用新型適用范圍廣，可應用于國內外各種類型的高能加速器，填補了在線測量高能中子劑量率的空白，提高了我國在該技術領域的科研與技術應用水平，為我國核安全監測領域提供了寬能譜的中子劑量率監測手段。

附圖說明

圖1是本實用新型實施例剖面結構示意圖；

圖2是本實用新型能量響應曲線示意圖。

圖中標號所表示的部件或部位為，1-3He正比球形計數管；2-慢化體；3-吸收體；4-重金屬慢化體；5-外慢化體；6-實施例一的能量響應曲線；7-標準曲線。

具體實施方式

以下結合附圖對本實用新型作進一步說明。

如圖1所示，本實用新型采用球型正比計數管及結構，以實現4π方向測量。3He正比球形計數管1以外依次包裹有均為球形結構的內慢化體2、吸收體3、重金屬慢化體4和外慢化體5。

圖2所示為本實用新型實施例一的能量響應曲線6與國際輻射防護委員會給出的標準曲線7的對比。圖中橫坐標表示的是入射中子的能量(GeV)，縱坐標表示的是單位入射中子對應的注量。

本實用新型包裹3He正比球形計數管各層次的厚度和所用材料的最佳實施方式為：1.9cm厚以聚乙烯材料制作的內慢化體；0.6cm厚以含硼橡膠材料制作的吸收體；0.6cm厚以鉛材料制作的重金屬慢化體和6.5cm厚以聚乙烯材料制作的外慢化體。經驗證，按本實施例方法制作的中子劑量率監測器達到了最佳的能量響應范圍和最佳的空間響應范圍，能量響應范圍為0.025eV-1.6GeV。

本實用新型包裹3He正比球形計數管各層次的厚度和所用材料的另一實施方式為：包裹3He正比球形計數管各層次的厚度和材料為，1.9cm厚以聚乙烯材料制作的內慢化體；0.6cm厚以含硼橡膠材料制作的吸收體；0.6cm厚以鎢材料制作的重金屬慢化體和6.5cm厚以聚乙烯材料制作的外慢化體。