[發(fā)明專利]打孔鎘片補(bǔ)償3He正比計(jì)數(shù)器中子能量響應(yīng)的方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310445518.1
• 申請(qǐng)日: 2013-09-26
• 公開（公告）號(hào): CN104516008A
• 公開（公告）日: 2015-04-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉建忠;王勇;劉倍;徐園;劉惠英
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)輻射防護(hù)研究院
• 主分類號(hào): G01T1/18
• 分類號(hào): G01T1/18
• 代理公司: 北京天悅專利代理事務(wù)所(普通合伙)11311
• 代理人: 田明;任曉航

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于輻射測(cè)量領(lǐng)域，具體涉及一種打孔鎘片補(bǔ)償³He正比計(jì)數(shù)器中子能量響應(yīng)的方法。

背景技術(shù)

正比計(jì)數(shù)器(proportional?counter)是一種測(cè)量放射性強(qiáng)度的裝置，由充氣的管或小室作探頭，當(dāng)對(duì)探頭施加的電壓在一定范圍內(nèi)時(shí)，射線在管內(nèi)引起電離所產(chǎn)生的脈沖大小與射線的能量成正比，與探頭相連的電子系統(tǒng)就能夠分析不同能量的射線、測(cè)量不同能量射線的強(qiáng)度。

³He正比計(jì)數(shù)器以其探測(cè)效率高、使用方便而廣泛應(yīng)用于中子的測(cè)量活動(dòng)中。³He正比計(jì)數(shù)器是以³He（n,p）T反應(yīng)對(duì)中子進(jìn)行探測(cè)的，³He氣體與中子的反應(yīng)截面與中子能量相關(guān)，以熱中子為最高（5330靶），隨著中子能量的升高，反應(yīng)截面呈下降趨勢(shì)。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，³He正比計(jì)數(shù)器在低能段的響應(yīng)明顯高于國(guó)際放射委員會(huì)（ICRP）74號(hào)出版物給出的注量劑量轉(zhuǎn)換曲線，如不加以補(bǔ)償，會(huì)給實(shí)際測(cè)量工作帶來(lái)較大的誤差。ICRP74號(hào)出版物給出的注量劑量轉(zhuǎn)換曲線和未經(jīng)補(bǔ)償?shù)?sup>3He正比計(jì)數(shù)器能量響應(yīng)曲線對(duì)比如圖1所示，從圖1中可明顯看出，兩條在中子能量低能段有較大的差異。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種打孔鎘片補(bǔ)償³He正比計(jì)數(shù)器中子能量響應(yīng)的方法，該方法能夠?qū)崿F(xiàn)低能補(bǔ)償，有效改善³He正比計(jì)數(shù)器對(duì)低能中子的響應(yīng)。

為達(dá)到以上目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種打孔鎘片補(bǔ)償³He正比計(jì)數(shù)器中子能量響應(yīng)的方法，包括以下步驟：在³He正比計(jì)數(shù)器外包裹一層鎘的薄片，所述的鎘薄片表面打有一定數(shù)量的孔洞。

進(jìn)一步，所述的鎘薄片的厚度在1～5㎜范圍內(nèi)，優(yōu)選的厚度在2.5～3㎜范圍內(nèi)。

進(jìn)一步，所述的孔洞的直徑為2～10㎜，優(yōu)選的孔洞的直徑為4～5㎜。

進(jìn)一步，所述的孔洞的總面積占整個(gè)鎘薄片面積的10～20%，優(yōu)選的，所述的孔洞的總面積占整個(gè)鎘薄片面積的14～15%。

進(jìn)一步，所述的鎘薄片直接包裹在正比計(jì)數(shù)器外。

進(jìn)一步，所述的鎘薄片與正比計(jì)數(shù)器間填充有慢化材料，所述的鎘薄片與³He正比計(jì)數(shù)器之間的距離不超過(guò)30㎜。

進(jìn)一步，使用金屬鎘制成薄片，其厚度用蒙卡的方法計(jì)算后確定，并將鎘片加工成與探測(cè)器相似形狀，孔的直徑和數(shù)量也用蒙卡的方法計(jì)算后確定。

本發(fā)明的效果在于：采用本發(fā)明所述的方法，實(shí)現(xiàn)了低能補(bǔ)償，有效改善³He正比計(jì)數(shù)器對(duì)低能中子的響應(yīng)。

附圖說(shuō)明

圖1是注量劑量轉(zhuǎn)換曲線和未經(jīng)補(bǔ)償?shù)哪芰宽憫?yīng)曲線對(duì)比圖；

圖2是本發(fā)明具體實(shí)施例1中鎘筒的形狀示意圖；

圖3是本發(fā)明具體實(shí)施例1中注量劑量轉(zhuǎn)換曲線和補(bǔ)償后的能量響應(yīng)曲線對(duì)比圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。

實(shí)現(xiàn)低能補(bǔ)償有兩種方法：一是降低探測(cè)器在低能段中子的響應(yīng)；二是降低低能段中子的數(shù)量。本發(fā)明是采用第二種方法達(dá)到補(bǔ)償?shù)哪康摹?/p>

鎘（Cd）與熱中子的反應(yīng)截面很高，達(dá)20000b，因此含有鎘的材料能有效吸收低能段中子，本發(fā)明所述的方法是在³He正比計(jì)數(shù)器外包裹一層鎘的薄片，為使³He正比計(jì)數(shù)器的低能段響應(yīng)不至于過(guò)低，鎘薄片(以下簡(jiǎn)稱鎘片)表面打有一定數(shù)量的孔洞。

鎘片的厚度、孔的數(shù)量和直徑等參數(shù)可以用實(shí)驗(yàn)或模擬計(jì)算兩種方法確定。由于通過(guò)實(shí)驗(yàn)的方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且只能在有限的幾個(gè)能量點(diǎn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，因此本專利的各項(xiàng)參數(shù)是由模擬計(jì)算的方式給出的。常用的蒙卡模擬計(jì)算程序都能使用，如MCNP、Geant4、FLUKA等，本專利的參數(shù)是使用MCNP計(jì)算得到的，程序的版本是4C。首先在儀器適用的中子能量范圍，計(jì)算經(jīng)過(guò)慢化后到達(dá)鎘片處的中子注量，在MCNP輸入文件中調(diào)整鎘片厚度使所有的熱中子都會(huì)被吸收。在鎘片上打孔，在輸入文件中調(diào)整孔的直徑大小和數(shù)量多少，在結(jié)果中挑選一個(gè)最優(yōu)的方案，使其響應(yīng)與ICRP74號(hào)出版物給出的注量劑量轉(zhuǎn)換曲線盡量貼近。

本實(shí)施例中，根據(jù)³He正比計(jì)數(shù)器的形狀，按照上述計(jì)算得到的厚度、孔洞直徑和數(shù)量，將鎘片加工成能罩住³He正比計(jì)數(shù)器的形狀和大小，孔洞應(yīng)均勻分布在鎘片上。