專利名稱：一種寬能譜中子劑量率監(jiān)測器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及核安全監(jiān)測技術領域，具體涉及一種中子劑量率監(jiān)測器。
背景技術：
A-B型中子"雷姆"計數(shù)器由三氟化硼(BF3)正比計數(shù)管，以及包裹于BF3 正比計數(shù)管之外的內(nèi)慢化體、吸收體和外慢化體構成，具有抗強電磁干擾、耐Y 場等優(yōu)點，已廣泛應用于國內(nèi)外各種加速器以及核反應堆中，用于中子劑量率的 監(jiān)測。目前的A-B型中子"雷姆"計數(shù)器普遍存在角響應小，適用能區(qū)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(tǒng)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(shù)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(shù)管記錄下來。

實用新型內(nèi)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(jiān)測器。
本實用新型寬能譜中子劑量率監(jiān)測器包括球形3He正比計數(shù)管，以及由內(nèi)而 外依次逐層包裹正比計數(shù)管的內(nèi)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(yōu)化，內(nèi)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氮酯泡沫等材料。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(shù)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(jiān)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(shù)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
3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(fā)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(fā)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(shù)管記錄下來。
作為優(yōu)化，各包裹層的厚度為，內(nèi)慢化體0. 5cm 4cm;吸收體0. lcm 2cm; 重金屬慢化體0. lcm 2cm;外慢化體2cm 15cm。
作為優(yōu)化，吸收體上均勻設有孔洞。作為進一步優(yōu)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(shù)器的基礎上，針對其存在的嚴重缺陷，采用球形3He正比計數(shù)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(qū) 更寬的寬能譜中子劑量率監(jiān)測器。本實用新型適用范圍廣，可應用于國內(nèi)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(jiān)測領域提供了寬能譜的中子劑量 率監(jiān)測手段。


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，l一3He正比球形計數(shù)管；2—慢化體；3 一吸收體；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 一標準曲線。
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，本實用新型釆用球型正比計數(shù)管及結構，以實現(xiàn)4n方向測量。 3He正比球形計數(shù)管1以外依次包裹有均為球形結構的內(nèi)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(shù)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(nèi)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(jīng)驗證，按本實施例方法制作的中子劑量率監(jiān)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-l. 6GeV。
本實用新型包裹3He正比球形計數(shù)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(shù)管各層次的厚度和材料為，1.9cm厚以聚乙烯材 料制作的內(nèi)慢化體；0.6cm厚以含硼橡膠材料制作的吸收體；0.6cm厚以鴇材料 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。
權利要求1.一種寬能譜中子劑量率監(jiān)測器，其特征在于，包括球形3He正比計數(shù)管，以及由內(nèi)而外依次逐層包裹正比計數(shù)管的內(nèi)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。
2. 根據(jù)權利要求1所述的寬能譜中子劑量率監(jiān)測器，其特征在于，所述 內(nèi)慢化體和外慢化體均采用含氫材料制作；所述吸收體由含硼或鎘的材料制 作；所述重金屬慢化體由鉛或鉤材料制作。
3. 根據(jù)權利要求1所述的寬能譜中子劑量率監(jiān)測器，其特征在于，各包 裹層的厚度為，內(nèi)慢化體0.5cm 4cm;吸收體0. lcm 2cm;重金屬慢化體 0. lcm 2cm，夕卜慢化體2cm 15cm。
4. 根據(jù)權利要求1所述的寬能譜中子劑量率監(jiān)測器，其特征在于，包裹 3He正比球形計數(shù)管各層次的厚度和材料為，1. 9cm厚以聚乙烯材料制作的內(nèi) 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。
5. 根據(jù)權利要求1所述的寬能譜中子劑量率監(jiān)測器，其特征在于，包裹. 3He正比球形計數(shù)管各層次的厚度和材料為，1.9cm厚以聚乙烯材料制作的內(nèi) 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。
6. 根據(jù)1 5任一權利要求所述的寬能譜中子劑量率監(jiān)測器，其特征在 于，所述吸收體上均勻設有孔洞。
7. 根據(jù)權利要求6所述的寬能譜中子劑量率監(jiān)測器，其特征在于，吸收 體上所設置的孔洞大小為每個孔洞的面積為0. 9 1. 0平方厘米。
8. 根據(jù)權利要求6所述的寬能譜中子劑量率監(jiān)測器，其特征在于，所述 吸收體上所有孔洞面積之和為吸收體表面積的30% 40% 。
9. 根據(jù)權利要求7所述的寬能譜中子劑量率監(jiān)測器，其特征在于，所述 吸收體上所有孔洞面積之和為吸收體表面積的30% 40%。
專利摘要本實用新型公開了一種能量響應范圍大，空間響應范圍廣的寬能譜中子劑量率監(jiān)測器，包括球形³He正比計數(shù)管，以及由內(nèi)而外依次逐層包裹正比計數(shù)管的內(nèi)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。
文檔編號G01T3/00GK201413644SQ20092015961
公開日2010年2月24日 申請日期2009年6月11日 優(yōu)先權日2009年6月11日
發(fā)明者吳青彪, 張清江, 王慶斌, 馬忠劍 申請人:中國科學院高能物理研究所