專(zhuān)利名稱(chēng)：一種中子周?chē)鷦┝慨?dāng)量測(cè)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及核輻射探測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種中子周?chē)鷦┝慨?dāng)量測(cè)量裝置。
背景技術(shù)：
中子周?chē)鷦┝慨?dāng)量測(cè)量裝置是用來(lái)測(cè)量中子輻射場(chǎng)中中子周?chē)鷦┝慨?dāng)量的一種裝置，它一般由探頭和信號(hào)采集處理系統(tǒng)兩部分組成。探頭一般由慢化體和探測(cè)器組成，探測(cè)器一般使用的是有源探測(cè)器，通常包括他正比計(jì)數(shù)管、BF3正比計(jì)數(shù)管或fiLiI閃爍體探測(cè)器等。中子與探測(cè)器內(nèi)的靈敏物質(zhì)作用后產(chǎn)生脈沖信號(hào)，信號(hào)采集處理系統(tǒng)將這些脈沖信號(hào)進(jìn)行適當(dāng)處理后計(jì)數(shù)，并將計(jì)數(shù)率換算成中子周?chē)鷦┝慨?dāng)量率。因?yàn)閱挝蛔⒘康牟煌芰恐凶訉?duì)應(yīng)周?chē)鷦┝慨?dāng)量是有很大差異的，因此要求中子周?chē)鷦┝慨?dāng)量測(cè)量裝置對(duì)不同能量的中子的響應(yīng)與ICRP等國(guó)際組織推薦的中子注量-周?chē)鷦┝慨?dāng)量轉(zhuǎn)換系數(shù)隨著能量有著相同的變化趨勢(shì)，但是由于一般的輻射場(chǎng)中中子能量的范圍很寬，要想在整個(gè)能量范圍內(nèi)使中子周?chē)鷦┝慨?dāng)量裝置的響應(yīng)完全符合轉(zhuǎn)換系數(shù)推薦值的變化趨勢(shì)是不可能的，因此人們只能使它們的變化趨勢(shì)盡量一致，而它們的變化趨勢(shì)的符合程度就稱(chēng)之為能量響應(yīng)性能。國(guó)內(nèi)現(xiàn)行的中子周?chē)鷦┝慨?dāng)量測(cè)量裝置的探頭多為單探測(cè)器單慢化體的結(jié)構(gòu)，這種探頭結(jié)構(gòu)的中子周?chē)鷦┝慨?dāng)量測(cè)量裝置存在的缺點(diǎn)是能量響應(yīng)性能不盡如人意，可能出現(xiàn)某一能量段中子周?chē)鷦┝慨?dāng)量被嚴(yán)重高估而另一能量段的中子周?chē)鷦┝慨?dāng)量被嚴(yán)重低估的情況。多球中子譜儀也可以用于中子輻射場(chǎng)中中子周?chē)鷦┝慨?dāng)量的分析，且由于它是首先對(duì)中子輻射場(chǎng)中的能量分布信息進(jìn)行分析進(jìn)而分析中子周?chē)鷦┝慨?dāng)量的，所以它的能量響應(yīng)性能較好，但是測(cè)量和數(shù)據(jù)分析過(guò)程較復(fù)雜且耗時(shí)較長(zhǎng)，使用起來(lái)非常不方便。為了解決中子周?chē)鷦┝慨?dāng)量測(cè)量裝置能量響應(yīng)性能不好的問(wèn)題，中子周?chē)鷦┝慨?dāng)量裝置逐漸向多探測(cè)器的方向發(fā)展。目前市場(chǎng)上可以見(jiàn)到的基于多探測(cè)器的中子周?chē)鷦┝慨?dāng)量測(cè)量裝置最常見(jiàn)的是法國(guó)生產(chǎn)的Dineutron型中子周?chē)鷦┝慨?dāng)量?jī)x，它采用的是雙探測(cè)器雙慢化體的探頭結(jié)構(gòu)，利用兩個(gè)探測(cè)器的響應(yīng)的差異來(lái)對(duì)中子周?chē)鷦┝慨?dāng)量率進(jìn)行估算，能量響應(yīng)性能有一定的改善，在熱中子 IOMeV的能量范圍內(nèi)可以使能量響應(yīng)縮小到 0. 4-2倍的范圍之內(nèi)，但還是不盡如人意；另有加拿大BTI公司生產(chǎn)的ROSPEC便攜式中子譜儀，采用多個(gè)不同類(lèi)型的生物等效正比計(jì)數(shù)管和3He正比計(jì)數(shù)管的組合來(lái)進(jìn)行中子注量能譜的測(cè)量從而可以分析出周?chē)鷦┝慨?dāng)量的信息，測(cè)量范圍為熱中子 4. 5MeV，能量響應(yīng)有較大的改善，但是測(cè)量的能量范圍較小，而且中子周?chē)鷦┝慨?dāng)量率的數(shù)據(jù)是要通過(guò)解中子注量能譜才能得到的，數(shù)據(jù)處理較為復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)目前中子周?chē)鷦┝慨?dāng)量測(cè)量裝置能量響應(yīng)性能普遍不好的問(wèn)題，提供一種在保證測(cè)量的能量范圍較大的情況下，能量響應(yīng)性能有較大改善的中子周?chē)鷦┝慨?dāng)量
測(cè)量裝置。
—種中子周?chē)鷦┝慨?dāng)量測(cè)量裝置，包括探頭和信號(hào)采集與處理系統(tǒng)，所述探頭包括固定在圓柱體外殼內(nèi)的第一慢化體球殼、第二慢化體球殼、第三慢化體球殼，第一慢化體球殼、第二慢化體球殼及第三慢化體球殼的球心在經(jīng)過(guò)外殼的中軸線的平面上，第一慢化體球殼、第二慢化體球殼及第三慢化體球殼的中心空穴內(nèi)分別嵌入第一探測(cè)器、第二探測(cè)器及第三探測(cè)器，信號(hào)采集處理系統(tǒng)根據(jù)第一探測(cè)器和第三探測(cè)器的計(jì)數(shù)率的比值確定一個(gè)修正系數(shù)，用所述修正系數(shù)將第二探測(cè)器的計(jì)數(shù)率換算成周?chē)鷦┝慨?dāng)量率，從而獲得中子周?chē)鷦┝慨?dāng)量率數(shù)據(jù)。本發(fā)明將第一探測(cè)器、第二探測(cè)器及第三探測(cè)器采集到的數(shù)據(jù)被送入到后續(xù)的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中進(jìn)行分析，利用第一探測(cè)器和第三探測(cè)器的計(jì)數(shù)率的比值確定的修正系數(shù)將第二探測(cè)器的計(jì)數(shù)率換算成周?chē)鷦┝慨?dāng)量率，這種中子周?chē)鷦┝慨?dāng)量率數(shù)據(jù)的獲取方法可以使中子周?chē)鷦┝磕芰宽憫?yīng)性能有較大改善，在熱中子 HMeV的能量范圍內(nèi)的能量響應(yīng)可以縮小到0.7 1.3之間。


圖1是本發(fā)明中子周?chē)鷦┝慨?dāng)量測(cè)量裝置中探頭的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1-第一慢化體球殼，2-第二慢化體球殼，3-第三慢化體球殼，4-第一探測(cè)器，5-第二探測(cè)器，6-第三探測(cè)器，7-外殼。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合本發(fā)明中的附圖，對(duì)本發(fā)明中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。本發(fā)明中子周?chē)鷦┝慨?dāng)量測(cè)量裝置包括探頭和信號(hào)采集與處理系統(tǒng)，探頭輸出的探測(cè)信號(hào)傳輸?shù)叫盘?hào)采集與處理系統(tǒng)進(jìn)行處理并得出周?chē)鷦┝慨?dāng)量率結(jié)果記錄和顯示出來(lái)。請(qǐng)參考圖1，所述探頭包括第一慢化體球殼1、第二慢化體球殼2、第三慢化體球殼 3，第一慢化體球殼1、第二慢化體球殼2及第三慢化體球殼3固定在圓柱體外殼7內(nèi)，其中第一慢化體球殼1、第二慢化體球殼2及第三慢化體球殼3的球心在經(jīng)過(guò)外殼7的中軸線的平面上，這樣可以保證測(cè)量時(shí)第一探測(cè)器4、第二探測(cè)器5或第三探測(cè)器6離被測(cè)源的距離盡量一致。第一慢化體球殼1、第二慢化體球殼2及第三慢化體球殼3的中心空穴內(nèi)分別嵌入第一探測(cè)器4、第二探測(cè)器5及第三探測(cè)器6。本實(shí)施例所述外殼7可由鋁合金制成；第一慢化體球殼1、第二慢化體球殼2及第三慢化體球殼3的材料可采用含氫較多的對(duì)中子有較好慢化作用的聚乙烯材料；第一慢化體球殼1的厚度可取為60 100mm，第二慢化體球殼2的厚度可取為40 60mm，第三慢化體球殼3的厚度可取為20 40mm。第一探測(cè)器4、第二探測(cè)器5或第三探測(cè)器6可以是3He正比計(jì)數(shù)管探測(cè)器、BF3正比計(jì)數(shù)管探測(cè)器或fiLiI閃爍體探測(cè)器，其中第一探測(cè)器4、第二探測(cè)器5或第三探測(cè)器6可以是同一種探測(cè)器，也可以是不同類(lèi)型的探測(cè)器；第一探測(cè)器4、第二探測(cè)器5或第三探測(cè)器6分別嵌入到第一慢化體球殼1、第二慢化體球殼2及第三慢化體球殼3的中心空穴當(dāng)中時(shí)盡量不留空隙，已盡量避免影響第一探測(cè)器4、第二探測(cè)器5或第三探測(cè)器6的響應(yīng)。經(jīng)過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)，優(yōu)選的一種實(shí)施例的參數(shù)如下第一慢化體球殼1的厚度取為75mm,第二慢化體球殼2的厚度取為50mm，第三慢化體球殼3的厚度取為20mm，第一探測(cè)器 4、第二探測(cè)器5及第三探測(cè)器6均采用外直徑為32mm的3He正比計(jì)數(shù)管，3He正比計(jì)數(shù)管內(nèi)充有4個(gè)大氣壓的3He氣體和2個(gè)大氣壓的Kr氣體。使用時(shí)，中子與第一探測(cè)器4、第二探測(cè)器5及第三探測(cè)器6內(nèi)的靈敏物質(zhì)作用后產(chǎn)生脈沖信號(hào)，信號(hào)采集處理系統(tǒng)將這些脈沖信號(hào)進(jìn)行甄別成形處理后計(jì)數(shù)，信號(hào)采集處理系統(tǒng)根據(jù)第一探測(cè)器4和第三探測(cè)器6的計(jì)數(shù)率的比值確定一個(gè)修正系數(shù)，用所述修正系數(shù)將第二探測(cè)器5的計(jì)數(shù)率換算成周?chē)鷦┝慨?dāng)量率，從而獲得中子周?chē)鷦┝慨?dāng)量率數(shù)據(jù)。這種中子周?chē)鷦┝慨?dāng)量率數(shù)據(jù)的獲取方法可以使中子周?chē)鷦┝磕芰宽憫?yīng)性能有較大改善，在熱中子 14MeV的能量范圍內(nèi)的能量響應(yīng)可以縮小到0. 7 1. 3之間。其中，所述修正系數(shù)的確定方法如下首先根據(jù)模擬計(jì)算得到三個(gè)慢化體球殼中的三個(gè)探測(cè)器(第一探測(cè)器4、第二探測(cè)器5及第三探測(cè)器6)在不同能量下的單位注量響應(yīng)禮、R2和民，從而可以確定第一探測(cè)器4與第三探測(cè)器6的單位注量響應(yīng)的比值(設(shè)為k)與能量E的關(guān)系
R1(E)k(E) =
R3(E)它可以看作是中子能量E的函數(shù)，經(jīng)計(jì)算發(fā)現(xiàn)在能量從熱中子 14MeV的范圍內(nèi)k 是隨著E單調(diào)遞增的。在使用時(shí)，可以得到第一探測(cè)器4的計(jì)數(shù)率(M1)和第三探測(cè)器6(M3) 的計(jì)數(shù)率之比，設(shè)為kM，可以根據(jù)上述函數(shù)求出k = kM時(shí)的E的值Em，R2 m)為第二探測(cè)器 5對(duì)于能量為&的中子的單位注量響應(yīng)，同樣可以根據(jù)ICRP推薦的不同能量中子的單位注量-周?chē)鷦┝慨?dāng)量轉(zhuǎn)換系數(shù)W (E)得到能量為&的單位注量中子對(duì)應(yīng)的周?chē)鷦┝慨?dāng)量
φ (Em) Ο則修正系數(shù)(設(shè)為k。。)可以通過(guò)下式來(lái)確定-"R2(EM)由此信號(hào)采集處理系統(tǒng)即可實(shí)現(xiàn)根據(jù)第一探測(cè)器4和第三探測(cè)器6的計(jì)數(shù)率的比值(kM)確定一個(gè)修正系數(shù)(kc。)。由第二探測(cè)器5的計(jì)數(shù)率換算成中子周?chē)鷦┝慨?dāng)量率的公式可為
#(10) = kcoM2#(10)為中子周?chē)鷦┝慨?dāng)量率，M2為第二探測(cè)器5的計(jì)數(shù)率。以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何屬于本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種中子周?chē)鷦┝慨?dāng)量測(cè)量裝置，包括探頭和信號(hào)采集與處理系統(tǒng)，其特征在于 所述探頭包括固定在圓柱體外殼(7)內(nèi)的第一慢化體球殼(1)、第二慢化體球殼( 及第三慢化體球殼(3)，第一慢化體球殼(1)、第二慢化體球殼( 及第三慢化體球殼(3)的球心在經(jīng)過(guò)外殼(7)的中軸線的平面上，第一慢化體球殼(1)、第二慢化體球殼( 及第三慢化體球殼(3)的中心空穴內(nèi)分別嵌入第一探測(cè)器G)、第二探測(cè)器( 及第三探測(cè)器(6)， 信號(hào)采集處理系統(tǒng)根據(jù)第一探測(cè)器(4)和第三探測(cè)器(6)的計(jì)數(shù)率的比值確定一個(gè)修正系數(shù)，用所述修正系數(shù)將第二探測(cè)器(5)的計(jì)數(shù)率換算成周?chē)鷦┝慨?dāng)量率，從而獲得中子周?chē)鷦┝慨?dāng)量率數(shù)據(jù)。
2.如權(quán)利要求1所述的中子周?chē)鷦┝慨?dāng)量測(cè)量裝置，其特征在于第一慢化體球殼 (1)、第二慢化體球殼( 及第三慢化體球殼C3)的材料采用含氫較多的對(duì)中子有較好慢化作用的聚乙烯材料。
3.如權(quán)利要求1所述的中子周?chē)鷦┝慨?dāng)量測(cè)量裝置，其特征在于第一探測(cè)器、第二探測(cè)器( 或第三探測(cè)器(6)為3He正比計(jì)數(shù)管探測(cè)器、BF3正比計(jì)數(shù)管探測(cè)器或6LiI閃爍體探測(cè)器。
4.如權(quán)利要求1所述的中子周?chē)鷦┝慨?dāng)量測(cè)量裝置，其特征在于第一慢化體球殼(1) 的厚度為60 100mm，第二慢化體球殼( 的厚度為40 60mm，第三慢化體球殼( 的厚度為20 40mm。
5.如權(quán)利要求1所述的中子周?chē)鷦┝慨?dāng)量測(cè)量裝置，其特征在于第一探測(cè)器、第二探測(cè)器(5)及第三探測(cè)器(6)均采用外直徑為32mm的3He正比計(jì)數(shù)管，3He正比計(jì)數(shù)管內(nèi)充有4個(gè)大氣壓的3He氣體和2個(gè)大氣壓的Kr氣體。
全文摘要
一種中子周?chē)鷦┝慨?dāng)量測(cè)量裝置，包括探頭和信號(hào)采集與處理系統(tǒng)，探頭包括固定在圓柱體外殼內(nèi)的第一慢化體球殼、第二慢化體球殼、第三慢化體球殼，第一慢化體球殼、第二慢化體球殼及第三慢化體球殼的球心在經(jīng)過(guò)外殼的中軸線的平面上，第一慢化體球殼、第二慢化體球殼及第三慢化體球殼的中心空穴內(nèi)分別嵌入第一探測(cè)器、第二探測(cè)器及第三探測(cè)器，信號(hào)采集處理系統(tǒng)根據(jù)第一探測(cè)器和第三探測(cè)器的計(jì)數(shù)率的比值確定一個(gè)修正系數(shù)，用所述修正系數(shù)將第二探測(cè)器的計(jì)數(shù)率換算成周?chē)鷦┝慨?dāng)量率，從而獲得中子周?chē)鷦┝慨?dāng)量率數(shù)據(jù)。本發(fā)明可使中子周?chē)鷦┝磕芰宽憫?yīng)性能有較大改善，在熱中子～14MeV的能量范圍內(nèi)的能量響應(yīng)可縮小到0.7～1.3之間。
文檔編號(hào)G01T3/00GK102338881SQ20101023031
公開(kāi)日2012年2月1日 申請(qǐng)日期2010年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月16日
發(fā)明者劉單, 夏文明, 左亮周, 廖武, 王益元, 程翀, 許滸, 賈銘椿, 鐘秋林 申請(qǐng)人:中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七一九研究所