[发明专利]含硼聚乙烯补偿3He正比计数器中子能量响应的方法

说明书

技术领域

本发明属于辐射测量领域，具体涉及一种含硼聚乙烯补偿³He正比计数器中子能量响应的方法。

背景技术

³He正比计数器以其探测效率高、使用方便而广泛应用于中子的测量活动中。³He正比计数器是以³He（n,p）T反应对中子进行探测的，³He气体与中子的反应截面与中子能量相关，以热中子为最高（5330靶），随着中子能量的升高，反应截面呈下降趋势。在实际应用过程中，³He正比计数器在低能段的响应明显高于国际放射委员会（ICRP）74号出版物给出的注量剂量转换曲线，如不加以补偿，会给实际测量工作带来较大的误差。ICRP74号出版物给出的注量剂量转换曲线和未经补偿的³He正比计数器能量响应曲线对比如图1所示，从图1中可明显看出，两条在中子能量低能段有较大的差异。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的是提供一种含硼聚乙烯补偿³He正比计数器中子能量响应的方法，该方法能够实现低能补偿，有效改善³He正比计数器对低能中子的响应。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案是：一种含硼聚乙烯补偿³He正比计数器中子能量响应的方法，包括以下步骤：在³He正比计数器外包裹一层含硼聚乙烯的薄片，所述的含硼聚乙烯薄片表面打有一定数量的孔洞。

进一步，所述的含硼聚乙烯薄片的厚度在3～10㎜范围内，优选的厚度在6～7㎜范围内。

进一步，所述的孔洞的直径为2～10㎜，优选的孔洞的直径为3～4㎜。

进一步，所述的孔洞的总面积占整个含硼聚乙烯薄片面积的10～20%，优选的，所述的孔洞的总面积占整个含硼聚乙烯薄片面积的14～15%。

进一步，所述的含硼聚乙烯薄片直接包裹在正比计数器外。

进一步，所述的含硼聚乙烯薄片与正比计数器间填充有慢化材料，所述的含硼聚乙烯薄片与³He正比计数器之间的距离不超过30㎜。

进一步，使用含硼聚乙烯制成薄片，其厚度用蒙卡的方法计算后确定，并将含硼聚乙烯薄片加工成与探测器相似形状，孔的直径和数量也用蒙卡的方法计算后确定。

本发明的效果在于：采用本发明所述的方法，实现了低能补偿，有效改善³He正比计数器对低能中子的响应。

附图说明

图1是注量剂量转换曲线和未经补偿的能量响应曲线对比图；

图2是本发明具体实施例1中含硼聚乙烯筒的形状示意图；

图3是本发明具体实施例1中注量剂量转换曲线和补偿后的能量响应曲线对比图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述。

实现低能补偿有两种方法：一是降低探测器在低能段中子的响应；二是降低低能段中子的数量。本发明是采用第二种方法达到补偿的目的。

¹⁰B与中子的反应截面较高，和热中子的截面是3840靶，因此含有¹⁰B的材料能有效吸收低能段中子，方法是在³He正比计数器外包裹一层含有¹⁰B的聚乙烯材料，为使³He正比计数器的低能段响应不至于过低，含硼聚乙烯表面打有一定数量的孔洞。

含硼聚乙烯的厚度、孔的数量和直径等参数可以用实验或模拟计算两种方法确定。由于通过实验的方法费时费力，而且只能在有限的几个能量点进行实验，因此本专利的各项参数是由模拟计算的方式给出的。常用的蒙卡模拟计算程序都能使用，如MCNP、Geant4、FLUKA等，本专利的参数是使用MCNP计算得到的，程序的版本是4C。首先在仪器适用的中子能量范围，计算经过慢化后到达含硼聚乙烯处的中子注量，在MCNP输入文件中调整含硼聚乙烯厚度使所有的热中子都会被吸收。在含硼聚乙烯上打孔，在输入文件中调整孔的直径大小和数量多少，在结果中挑选一个最优的方案，使其响应与ICRP 74号出版物给出的注量剂量转换曲线尽量贴近。

本实施例中，根据³He正比计数器的形状，按照上述计算得到的厚度、孔洞直径和数量，将含硼聚乙烯薄片加工成能罩住³He正比计数器的形状和大小，孔洞应均匀分布在含硼聚乙烯薄片上。