[發明專利]一種具有能量補償的中子個人劑量計

有效

• 申請號: 201110051774.3
• 申請日: 2011-03-04
• 公開（公告）號: CN102176047A
• 公開（公告）日: 2011-09-07
• 發明（設計）人: 魏可新;宋明哲;武昌平;陳軍;王志強;侯金兵;駱海龍
• 申請（專利權）人: 中國原子能科學研究院
• 主分類號: G01T3/00
• 分類號: G01T3/00;G01T7/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于輻射劑量測量技術，具體涉及一種具有能量補償的中子個人劑量計。

背景技術

中子個人劑量研究是一個很重要的科研領域，科研和應用價值都很高。中子個人劑量監測應用的場合包括核動力堆、實驗堆、核燃料循環、核軍事、核技術應用等等，而且隨著我國經濟和科學技術的發展，中子應用輻射場的不斷建立，中子個人劑量計必定會得到更加廣泛的應用。

利用固體徑跡探測器進行中子個人劑量測量，是一種普遍采用的技術，固體徑跡探測器可以測量多種粒子，測量反沖質子是其中之一。目前國際、國內上大多采用這種技術，即通過探測反沖質子來實現對中子劑量的測量。目前的個人劑量計一般是將γ監測和中子監測同時進行的，但通常使用的方法是在劑量計中直接放置CR-39固體徑跡探測器等中子探測元件。劑量計的材料一般使用普通的聚乙烯等塑料材料，這樣在中子探測元件周圍覆蓋了數毫米厚的塑料層，利用塑料中的氫提供反沖質子。目前使用的個人劑量計典型的結構如圖1所示，在劑量計外殼1(聚乙烯層)內設有γ探測元件2和中子探測元件3。

這樣的結構可以實現對中子劑量的測量，但也存在著很大的問題，主要表現為能量響應不好，即對能量在100keV以下的中子基本沒有響應，對能量在300keV以下的中子響應也很低，具體中子能量響應如圖2所示，這勢必對劑量監測的準確性帶來很大影響。而作為一種好的劑量計應該關心全能區的響應，對于中子個人劑量計，從熱中子到15MeV都應該具有較為連續平坦的能量響應。

發明內容

本發明的目的在于針對現有中子個人劑量計的上述缺陷，提供一種具有能量補償的中子個人劑量計，從而改善中子個人劑量計的能量響應特性。

本發明的技術方案如下：一種具有能量補償的中子個人劑量計，包括劑量計外殼，以及γ探測元件和固體徑跡探測器，其中，所述的劑量計外殼采用含硼聚乙烯材料。

更進一步，如上所述的具有能量補償的中子個人劑量計，其中，所述的含硼聚乙烯材料中¹⁰B的含量不低于2％。

進一步，如上所述的具有能量補償的中子個人劑量計，其中，在含硼聚乙烯材料的劑量計外殼中設有空氣容腔，所述的固體徑跡探測器設置在空氣容腔內。

更進一步，如上所述的具有能量補償的中子個人劑量計，其中，所述的空氣容腔中空氣層的厚度不小于3mm。

進一步，如上所述的具有能量補償的中子個人劑量計，其中，包括兩組γ探測元件，分別設置在含硼聚乙烯材料的劑量計外殼內部兩側。

本發明的有益效果如下：本發明采用了兩種形式的轉換體，一是空氣層，二是含硼材料。通過這些轉換體的應用，實現了能量補償的效果。外殼材料在塑料材料含H基礎上增加了¹⁰B的成分，這樣不僅有反沖質子，還提供了¹⁰B核反應的帶電粒子；空氣容腔提供足夠厚度的空氣轉換層，可以提供空氣中N的核反應中的質子，進一步提高了能量補償的效果。兩組γ射線元件的測量位置設計，滿足了劑量計一般同時監測中子和γ射線劑量的要求。

附圖說明

圖1為現有的中子個人劑量計的結構原理圖；

圖2為現有的中子個人劑量計典型的中子能量響應示意圖；

圖3為本發明的中子個人劑量計的結構原理圖；

圖4為本發明的中子個人劑量計的中子能量響應示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明進行詳細的描述。

劑量計測量反沖質子實際上是利用了以下的核反應：

n+H→n+p

其中的H由聚乙烯等塑料來提供，那么如果通過劑量計材料的改變，可以利用其他的核反應，產生額外的帶電粒子，就可以提高劑量計對低能量中子的響應。

這種物質應該對于低能端的中子反應截面較大，一般來講這樣的材料主要有³He、⁶Li、¹⁰B、Au等。³He是惰性氣體，很難使用。Au的成本也高而且組織等效性差，不適合做劑量計材料。因此，⁶Li和¹⁰B可以作為主要的考慮對象，但考慮到劑量計的可加工性等問題，使用塑料材料是最為可行的，而以上兩種物質能夠較容易形成塑料的¹⁰B更為容易實現，因此本發明采用含硼聚乙烯材料作為劑量計的主要材料，以期達到低能端能量補償的效果。利用¹⁰B測量中子主要利用以下核反應：