本發(fā)明屬于輻射測(cè)量領(lǐng)域，具體涉及一種摻雜中子靈敏物質(zhì)钚的塑料閃爍體及其測(cè)量熱中子的方法。

背景技術(shù)：

塑料閃爍體一般由聚苯乙烯做基質(zhì)，兌入其它有機(jī)添加劑作閃爍物質(zhì)，再加上移波劑制成，它具有探測(cè)效率高、光產(chǎn)額高，信號(hào)脈沖寬度窄，可加工性能好、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)、機(jī)械性能穩(wěn)定、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)而廣泛應(yīng)用于輻射測(cè)量工作中，但由于塑料閃爍體的主要成分是C、H、O，它們與中子相互作用的截面較低，一般不能直接用于中子的監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，為此，探測(cè)中子時(shí)還需摻雜或嵌入其他材料以增大光信號(hào)輸出，如在塑料閃爍體嵌入一層ZnS:Ag膜就可用于快中子測(cè)量。

由于ZnS:Ag膜不透光，因此在塑料閃爍體中嵌入ZnS:Ag膜的方法會(huì)丟失很多的光子，造成探測(cè)效率和靈敏度下降。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供一種可用于熱中子測(cè)量的摻雜中子靈敏物質(zhì)钚的塑料閃爍體，以及使用這種摻钚塑料閃爍體測(cè)量熱中子的方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種摻雜中子靈敏物質(zhì)钚的塑料閃爍體，由聚苯 乙烯作基質(zhì)，兌入閃爍物質(zhì)和移波劑，其中，在所述聚苯乙烯基質(zhì)中摻入含有钚的原料，含有钚的原料的摻入量占塑料閃爍體總質(zhì)量的5％-10％。

進(jìn)一步，如上所述的摻雜中子靈敏物質(zhì)钚的塑料閃爍體，其中，所述的含有钚的原料包括二氧化钚、三氯化钚，在制備塑料閃爍體的過程中，將含有钚的原料按相應(yīng)比例摻入聚苯乙烯基質(zhì)中充分混合。

上述摻雜中子靈敏物質(zhì)钚的塑料閃爍體測(cè)量熱中子的方法，將摻钚塑料閃爍體與光電倍增管連接，并密封在不透明的外殼內(nèi)，形成探頭；將探頭置于測(cè)量環(huán)境中，入射中子與塑料閃爍體中的含有钚的原料發(fā)生核反應(yīng)，核反應(yīng)放出能量全部損失在摻钚塑料閃爍體中，使材料處于激發(fā)態(tài)，退激時(shí)放出光子，光子數(shù)量正比于α粒子損失的能量，即核反應(yīng)的數(shù)量，也就正比于入射中子數(shù)，記錄光電倍增管在單位時(shí)間的電脈沖信號(hào)量即可計(jì)算出中子的注量，從而實(shí)現(xiàn)中子注量的測(cè)量，乘以注量-劑量轉(zhuǎn)換系數(shù)可得到中子劑量當(dāng)量。

本發(fā)明的有益效果如下：本發(fā)明將中子敏感物質(zhì)钚摻入塑料閃爍體中，含钚的材料可以有效的測(cè)量中子。這種采用摻钚塑料閃爍體測(cè)量熱中子的方法造價(jià)低廉，應(yīng)用范圍廣，其探測(cè)效率遠(yuǎn)高于在塑料閃爍體中嵌入ZnS:Ag膜的方法。

附圖說明

圖1為摻钚塑料閃爍體結(jié)構(gòu)及核反應(yīng)示意圖；

圖2為塑料閃爍體探測(cè)器的原理圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。

閃爍體探測(cè)器的主要組成部分有閃爍體、光學(xué)收集系統(tǒng)、探測(cè)光的光電器件(如光電倍增管)，以及給光電倍增管各電極供電的分壓器，它們被封閉在一個(gè)不透明的外殼里，統(tǒng)稱探頭，這屬于本領(lǐng)域的公知結(jié)構(gòu)。其中塑料閃爍體的主要結(jié)構(gòu)一般由聚苯乙烯做基質(zhì)，兌入其它有機(jī)添加劑作閃爍物質(zhì)，再加上移波劑制成，這些材料含C、H、O與熱中子基本不發(fā)生作用，因此一般的塑料閃爍體不能直接用于測(cè)量熱中子。

中子能與很多物質(zhì)發(fā)生核反應(yīng)，將塑料閃爍體中嵌入一定比例的中子敏感物質(zhì)后，入射中子與其反應(yīng)，反應(yīng)能傳遞給塑料閃爍體材料使其激發(fā)，退激時(shí)放出光子，光子經(jīng)移波劑傳輸?shù)焦怆姳对龉?，轉(zhuǎn)換成電信號(hào)并放大后被后續(xù)電路記錄。光子數(shù)量與材料吸收的能量成正比，而核反應(yīng)的反應(yīng)能一定，光子數(shù)量也就正比于中子數(shù)量。

如圖1所示，²³⁹Pu在中子的轟擊下發(fā)生裂變，放出大約170Mev的能量，主要分配給兩個(gè)裂變碎片A和B，因此含有钚的材料能有效測(cè)量中子，方法是在制備原塑料閃爍體的同時(shí)，加入含钚的微粒。本發(fā)明在塑料閃爍體的聚苯乙烯基質(zhì)中摻入含有钚的原料，含有钚的原料的摻入量占塑料閃爍體總質(zhì)量的5％-10％。所述的含有钚的原料可選取二氧化钚、三氯化钚等等，將含有钚的原料按相應(yīng)比例摻入聚苯乙烯基質(zhì)中充分混合。

如圖2所示，將摻钚塑料閃爍體1與光導(dǎo)2連接，然后再與光電倍增管連接，并密封在不透明的外殼內(nèi)，形成探頭，圖中，K為光陰極，F(xiàn)為聚焦極，D₁～D₁₀為打拿極，A為陽(yáng)極。將探頭置于測(cè)量環(huán)境中，入射中子與塑料閃爍體中的含有钚的原料發(fā)生核反應(yīng)，钚核裂變生成的裂變碎片會(huì)將能量損失在塑料閃爍體中，使材料處于激發(fā)態(tài)，退激時(shí)必然會(huì)放出光子，光子數(shù)量正比于裂變反應(yīng)的數(shù)量，即核反應(yīng)的數(shù)量，也就正比于入射中子數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)中 子注量的測(cè)量，乘以注量-劑量轉(zhuǎn)換系數(shù)可得到中子劑量當(dāng)量等輻射防護(hù)量。

實(shí)施例

摻钚塑料閃爍體由摻入含有钚的原料的聚苯乙烯作基質(zhì)，兌入閃爍物質(zhì)和移波劑而成，具體制備方法為以含有相應(yīng)比例的二氧化钚的聚苯乙烯作基質(zhì)加入第一溶質(zhì)對(duì)三聯(lián)甲苯和第二溶質(zhì)PoPo后聚合制成摻钚塑料閃爍體塊，然后經(jīng)切割成型獲得摻钚塑料閃爍體。

如圖1所示，為中子入射到摻钚塑料閃爍體中所發(fā)生的反應(yīng)；將摻钚塑料閃爍體與光學(xué)收集系統(tǒng)、探測(cè)光的光電器件(如光電倍增管)，以及給光電倍增管各電極供電的分壓器封閉在一個(gè)不透明的外殼里，形成探頭，探頭內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2所示。將探頭置于測(cè)量環(huán)境中，入射中子與摻钚塑料閃爍體中的钚發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)能傳遞給第一溶質(zhì)對(duì)三聯(lián)甲苯使其激發(fā)，其退激時(shí)發(fā)射波長(zhǎng)350-400nm的熒光，第二溶質(zhì)PoPo吸收該熒光發(fā)射波長(zhǎng)較長(zhǎng)的光，主峰位波長(zhǎng)在423nm，光子經(jīng)光導(dǎo)傳輸?shù)焦怆姳对龉埽D(zhuǎn)換成電脈沖信號(hào)后被信號(hào)放大電路放大并記錄，而這個(gè)電脈沖的數(shù)量是正比于中子與钚發(fā)生核反應(yīng)的次數(shù)的，也就正比于入射中子數(shù)量，記錄單位時(shí)間的電脈沖信號(hào)量即可計(jì)算出中子的注量，實(shí)現(xiàn)中子注量的測(cè)量。一個(gè)中子最終形成的脈沖數(shù)量與摻钚的比例、光電倍增管型號(hào)和光電倍增管工作狀態(tài)有關(guān)，在摻钚比例確定、光電倍增管型號(hào)確定和光電倍增管電路設(shè)計(jì)完成的情況下，可用蒙特卡羅的方法模擬計(jì)算并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的方法來得到。

顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其同等技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。