[發明專利]一種寬能譜的BF3

有效

• 申請號: 202010097815.1
• 申請日: 2020-02-17
• 公開（公告）號: CN111257922B
• 公開（公告）日: 2023-03-10
• 發明（設計）人: 方開洪;韓亞飛;王強
• 申請（專利權）人: 蘭州大學
• 主分類號: G01T3/00
• 分類號: G01T3/00
• 代理公司: 北京力量專利代理事務所(特殊普通合伙) 11504
• 代理人: 韓慧穎

本發明屬于核技術應用領域，尤其涉及一種寬能譜的BF₃長中子計數器，所述的長中子計數器平均能量響應為3.01cm²，平均相對偏差為6.87％。用MCNP5程序控制模擬計算結果在0.78％的統計誤差范圍內，模擬了離點源150cm處長中子計數器的相對探測效率：在1KeV～15.2MeV能量范圍內為2.05*10^?3～2.62*10^?3，平均相對探測效率ε為2.31*10^?3，平均偏差為6.84％。長中子計數器克服了現有技術中的中子計數器能量下限較高及5MeV以上能量響應急劇下降，能量響應平坦范圍不夠長等問題，可以滿足多數加速器中子源高通量率的監視或放射性同位素中子源的中子注量率標定。

技術領域

本發明屬于核技術應用領域，尤其涉及用一種寬能譜的BF₃長中子計數器測量系統。

背景技術

長中子計數器的中子探測效率隨中子能量變化恒定且n、γ甄別性能高，是能測量多個能量量級范圍中子注量率的一種簡單、可靠、方向性強的中子探測裝置，被廣泛用于中子注量率測量的次級標準，在中子計量傳遞方面起著重要作用。

BF₃正比計數管結構基本上和測量γ射線的G-M管一樣，BF₃管內充的是BF₃氣體，熱中子通過¹⁰Be(n,α)⁷Li反應產生α和⁷Li原子核帶電粒子并引起電子離子對，再經氣體放大輸出電信號來進行探測，一般用BF₃或³He正比計數管外包圍石蠟或聚乙烯慢化體來構成長中子計數器探測系統。

最經典的長中子計數器源于Hanson、Mckibben和De Pangher等人設計的類型，其描述中，一個長中子計數器是由一個³He或BF₃慢中子探測器在精心設計的慢化體中，從幾千電子伏特到幾兆電子伏特的能量，靈敏度幾乎相同。

國內也對長中子計數器進行了不斷的研究和改進，現有的長中子計數器性能較早期有了較大提高。例如：原北京核儀器廠研制出了一種BNIF-1的傳統長中子計數器，其結構和尺寸如說明書附圖圖1所示。在該長中子計數器，所用BF₃計數管為不銹鋼外殼，外徑27mm，厚0.5mm，充¹⁰B豐度約95％的BF₃氣體，壓力為50cm汞柱。但是，該傳統長中子計數器存在以下問題，例如能量下限較高及5MeV以上能量響應急劇下降，能量響應平坦范圍不夠長。

14MeV能量的D-T中子場是國際標準組織推薦的參考中子場；中國科學院核能安全技術研究所正在建設的一種高強度中子發生器其產量為10¹³ns^-1；在上述類似的場景中為了檢測如此高能量、高強度的中子注量率，需要設計一種具有低靈敏度并在較寬的能量范圍內(尤其是高能)具有相對平坦的響應的長中子計數器，改進5MeV以上能量響應急劇下降的問題。

為了優化長中子計數器的幾何形狀何探測效率，本專利設計采用了蒙特卡洛模擬，開發了一種改進的長中子計數器測量系統，所述的測量系統包括長中子計數器和電子學儀器系統，所述的測量系統中的長中子計數器相較于BNIF-1長中子計數器具有更寬的能量響應范圍，且響應功能更平坦。而且因為需要監視高通量率而使長計數器的靈敏度偏小化，即在高能量范圍一定誤差內有恒定的較低的探測效率。

參考文獻

1.汲長松,黃道榮,王婷婷,張慶威.BNIF-1長中子計數器探測效率的刻度[J].同位素,2015,28(02):93-97

2.Hanson A.O.McKibben J.L.A neutron detector having uniformsensitivity from 10 keV to 3 MeV.Phys.Rev.72,673–677(1947).