專(zhuān)利名稱(chēng):高能量γ射線刻度源裝置的制作方法
本實(shí)用新型屬于一種簡(jiǎn)便的用于刻度γ射線探測(cè)器的高能量γ射線源裝置。
通?？潭圈蒙渚€探測(cè)器的單能γ放射源的能量都在3MeV以下，要刻度高能量條件下的探測(cè)器的性能，就需在加速器或反應(yīng)堆上利用核反應(yīng)的方法來(lái)得到適用的γ射線源。但是，在加速器上能得到的單色γ射線能量是很有限的；在反應(yīng)堆上用熱中子俘獲可產(chǎn)生各種能量的γ射線［參見(jiàn)雅列瑟克(Jarizyk)等的″能量高至11MeV反應(yīng)堆高強(qiáng)度分列γ射線源″(The Nuclear Reactor as A High Intensity Source For Dis－crete Gamma Rays up to 11MeV)，Nucl.Instr.and Meth.13(1961)287和李景文等的″高強(qiáng)度單色γ射線源裝置″《原子核物理》6(1984)15］。但是由于周?chē)镜状螅o使用帶來(lái)很大困難，并因有賴(lài)于反應(yīng)堆而顯得很不方便。
本實(shí)用新型目的是公開(kāi)一種簡(jiǎn)便的用Am－Be之類(lèi)的放射性中子源產(chǎn)生5～10MeV能量范圍的單色γ射線源裝置。
利用Am－Be中子源產(chǎn)生γ射線的基本原理是通過(guò)中子與原子核的(n，γ)反應(yīng)發(fā)射特征單色γ射線，其能量在5～10MeV之間。Am－Be中子源通過(guò)(a，n)反應(yīng)后主要發(fā)射4.43MeV的γ射線，發(fā)射高能量γ射線的幾率很小。241Am本身發(fā)射的γ射線的能量都在1MeV以下，因此Am－Be中子源本身發(fā)射的γ射線不影響5MeV以上的γ射線的使用。通過(guò)(n，a)反應(yīng)也能獲得單色γ射線，但強(qiáng)度小。由于熱中子的俘獲截面遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其它能量的中子，若將Am－Be中子源發(fā)射的中子通過(guò)石蠟慢化，使熱中子俘獲成為主要的效應(yīng)，然后選擇合適的輻射體，則可得到適用的單色γ射線。
附圖1是高能量γ射線刻度源裝置示意圖。由圖可知，中子源［3］置于裝置的中心，選用γ射線本底較小的中子源，如Am－Be中子源或Pu－Be中子源。中子源［3］周?chē)禽椛潴w［4］，輻射體樣品如鐵、鎳或二氯化鎂，它們俘獲熱中子產(chǎn)生特征γ射線。中子源與輻射體之間是慢化層［1］。輻射體［4］四周和頂上放置石蠟或聚乙烯作為反射層［2］，用來(lái)反射熱中子，并能減小中子散射引起的本底。在靠近探測(cè)器的一側(cè)放置一塊鉍板作為過(guò)濾器［5］，以濾除低能量γ射線。圖中［6］為γ射線探測(cè)器。
實(shí)施例1中子源［3］為Am－Be中子源，源強(qiáng)為105n／s，慢化層［1］是1cm厚的石蠟，輻射體［4］是2cm厚的鐵，反射層［2］是5cm厚的石蠟，過(guò)濾器［5］是1cm厚的鉍板。
為測(cè)試γ射線的性能，使用φ45×45mm3的同軸Ge(Li)探測(cè)器，它對(duì)60Co的1332keVγ射線的能量分辨為3.7keV。測(cè)量中使用的多道分析器的道寬約為10keV，對(duì)所得到的γ射線的能量使用1173，1332(60Co)，1461(天然40K)和4430(Am－Be源本身)keV的γ源進(jìn)行能量粗刻，再由核能級(jí)定出準(zhǔn)確能量值。為減少低能γ射線的堆疊，在Ge(Li)探頭的外面罩以厚為5mm的鉛和3mm厚的鐵組成的″帽子″，外加一層厚約5mm的由碳化硼和環(huán)氧樹(shù)脂混合而形成的凝固體作為對(duì)中子的防護(hù)體。
圖2是記錄5小時(shí)后得到的γ射線譜，圖形右邊是7640keV的三根譜線，圖中P，S，D分別表示全能峰，逃逸峰和雙逃逸峰。圖2的左邊是Am－Be源本身發(fā)射的4.43MeV的三條射線，它們的半寬度約為80keV，這樣大的寬度估計(jì)主要來(lái)源于碳核發(fā)射中子的反沖效應(yīng)，這條γ射線的強(qiáng)度約為7640keVγ射線的20倍。與此同時(shí)，在能量更低處，還有一條由氫核俘獲中子形成氘核而發(fā)射出的2223keV的單能γ射線，這在測(cè)量中看得十分清楚，它的能量分辨小于多道道寬(10keV)。
用探測(cè)效率已知的NaI(T1)閃爍探測(cè)器粗略估計(jì)7631和7645KeV這兩條射線的總強(qiáng)度為5×102光子／秒。
實(shí)施例2實(shí)施條件與實(shí)施例1基本相同，唯一不同點(diǎn)是將鐵輻射體換成8mm厚的鎳板。圖3是測(cè)量2小時(shí)得到譜形的高能部分，鎳俘獲熱中子以后產(chǎn)生γ射線中強(qiáng)度最大(8998keV)的一條γ射線。它占高能γ射線總數(shù)的40％。根據(jù)有關(guān)資料［Nucl.Data 3A(1967)367］得知，每俘獲100個(gè)中子該射線的數(shù)目為26。圖中7640keV是周?chē)F材料引起的本底。
實(shí)施例3Am－Be源中子轟擊氯產(chǎn)生γ射線。氯俘獲熱中子發(fā)射的γ射線，在核反應(yīng)γ譜學(xué)的測(cè)量中，被用作能量和強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)，它的γ射線的能量已被精確測(cè)定，測(cè)量誤差為0.2keV。
用MgCl2結(jié)晶粉末作為輻射體，總量1公斤，裝成6個(gè)小塑料袋圍在包有2cm厚石蠟的Am－Be中子源周?chē)?，MgCl2外面仍加有5cm厚的石蠟層，在靠探測(cè)器的一面有1cm厚的鉍過(guò)濾器。圖4是記錄3小時(shí)得到的γ能譜圖的高能部分。由圖可知，在氯的熱中子俘獲反應(yīng)所產(chǎn)生的γ射線中，強(qiáng)度大于2.75γ／100n的高能γ射線都已顯示出來(lái)。它們分別是8575.65keV(2.79)，7790.40keV(8.43)，7414.01keV(10.2)，6627.95keV(4.43)，6619.76keV(7.92)，6111.00keV(19.8)，5715.40keV(5.35)，括號(hào)內(nèi)數(shù)值表示每俘獲100個(gè)中子產(chǎn)生的γ射線數(shù)目。對(duì)鎂俘獲中子產(chǎn)生的γ射線，其主要能量為3.92MeV。
綜上所述，利用中子強(qiáng)度為105n／s的Am－Be或Pu－Be中子源輻照鐵、鎳、二氯化鎂等樣品得到強(qiáng)度適用的、單色性好的8998keV、7638keV和6111keV高能量γ射線，可以用來(lái)作為γ射線探測(cè)器如Ge(Li)、HPGe和NaI(T1)的線性、能量分辨和相對(duì)效率的刻度。這樣一套刻度源裝置，不但具有γ射線能量單色性好、強(qiáng)度適用、能量高的優(yōu)點(diǎn)，而且裝置簡(jiǎn)單，使用方便，不依賴(lài)于反應(yīng)堆。本實(shí)用新型也為放射性中子源開(kāi)辟了一種新的用途。
權(quán)利要求
1.一種高能量γ射線刻度源裝置，由中子源、慢化層、輻射體組成，其特征在于利用放射性中子源，經(jīng)慢化層慢化為熱中子與輻射體引起熱中子俘獲產(chǎn)生單色特征γ射線，用于刻度γ射線探測(cè)器。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的高能量γ射線刻度源裝置，其特征在于裝有反射層和過(guò)濾器。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1或2所述的高能量γ射線刻度源裝置，其特征在于其中的放射性中子源是Am－Be中子源或Pu－Be中子源。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1或2所述的高能量γ射線刻度源裝置，其特征在于其中的中子慢化材料是石蠟或聚乙烯。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1或2所述的高度能γ射線刻度源裝置，其特征在于其中的輻射俘獲材料是鐵、鎳或二氯化鎂。
6.根據(jù)權(quán)利要求
1或2所述的高能量γ射線刻度源裝置，其特征在于其中的反射層是石蠟或聚乙烯，過(guò)濾器是鉍板。
專(zhuān)利摘要
本實(shí)用新型涉及一種高能量γ射線刻度源裝置。它是利用Am-Be等放射性中子源，經(jīng)過(guò)慢化，在鐵、鎳和二氯化鎂輻射樣品上產(chǎn)生熱中子俘獲反應(yīng)獲得能量在5～10MeV的單色γ射線，用以刻度Ge(Li)，HPGe和NaI(Tl)等γ射線探測(cè)器的能量線性、能量分辨以及相對(duì)效率。
文檔編號(hào)G01T3/00GK86204889SQ86204889
公開(kāi)日1987年6月24日 申請(qǐng)日期1986年7月4日
發(fā)明者葉宗垣, 李景文, 躍鋼, 施德棠 申請(qǐng)人:中國(guó)原子能科學(xué)研究院導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan