[实用新型]一种快、热中子分群测量个人剂量计

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种中子探测技术领域，具体涉及一种快、热中子分群测量个人剂量计。

背景技术

CR-39固体核径迹探测是一种主要用于测量中子和带电粒子的固体探测器。由于其体积小、性能稳定等特点而备受科研工作者的青睐。近年来由于对径迹损伤形成原理及CR-39固体核径迹探测器相关性能的进一步研究和改进，CR-39的应用范围变得更加广阔，其在研究中子、带电粒子引起的核反应产物、角分布和反应截面等特性以及在辐射剂量学和环境科学尤其是氡剂量研究中都有广泛的应用。利用CR-39固体核径迹测量粒子通量一般包括三个步骤：含源环境放置或源直接照射CR-39、CR-39探测器的蚀刻以及核径迹的观测和分析。CR-39探测器上形成损伤径迹的密度不仅与所受到的辐射照射有关，与蚀刻条件也密切相关。

中子是由重核自发裂变或核反应产生的一种不带电中性粒子，与其他射线比较，它具有穿透能力强，辐射生物效应显著的特点，因此往往成为在混合辐射场中工作人员所受个人剂量当量的重要贡献。近年来随着核电站等核工业应用的发展，中子工业应用场所也日益增多，而我国石油工业勘探和开发中，对密封中子源的使用促进了中子个人监测技术的发展和应用。

由于中子是一种不带电的间接致电离粒子，因此中子探测通常是通过中子同原子核的相互作用后，对反应产物(α、β、γ射线或一定波长的光)进行测量。

从发展趋势来看，我国核电站和大科学工程的建设，以及传统石油采矿企业的蓬勃发展，均导致接触和操作中子源的工作人员范围和数量的大量增加，而操作中子源的工作频数与累积时间也呈上升趋势。工业应用中子源导致长期低水平中子辐射照射频次和累积剂量的增加，因此，中子引起辐射剂量和防护问题引起辐射防护和辐射剂量领域中愈来愈多的重视。

固体核径迹探测技术的基本原理是一些绝缘材料如树脂材料、石英、玻璃、有机聚合物等由于中子引起带电粒子反应（可以是裂变碎片、反冲质子、粒子或C、H、O反冲核等）的作用形成损伤潜迹，这些潜迹经过适当的蚀刻程序（化学蚀刻，电化学蚀刻或两者结合）显现出来。带电粒子在径迹尾端形成“树”或“针尖”状斑点，利用CCD相机系统和带有影像识别系统、自动径迹计数系统和参数分析处理系统的光学显微镜等设备或由人工计数测定径迹密度，可给出相对应的中子通量或粒子通量。目前使用最多的是CR-39固体核径迹探测器。

CR-39探测器是固体核径迹探测器中最常用的一种，是现有固体核径迹探测器中能量沉积密度探测阈最低的材料，它是由聚丙烯碳酸脂材料做成的，是一种热固性材料。它的辐射灵敏度高，表面牢固且分子结构均匀，易于蚀刻且光学透明等特性使其适合作径迹探测器。与其它的中子探测器相比，CR-39探测器的价格低廉、体积小、使用方便、灵敏度高、稳定性好、适用范围广，对β、γ等低LET射线不响应。

目前，CR-39测量中子采用裸片方式，中子与CR-39材料中H、C、O核发生反应，生成反冲核，反冲核在材料中形成损伤径迹。由于H核获得的反冲能量最高，因此，反冲H核是损伤径迹最主要的来源，也决定了CR-39核径迹片的探测效率，探测效率受到探测材料中H核密度的影响，同时，由于径迹片暴露在空气中，而空气中氡气发射的α粒子（最低能量5.3MeV）也使得径迹片上的本底损伤径迹密度增高，引入了较大的测量不准确性。另外，由于反冲核需要一定能量才能挣脱晶格的束缚，形成损伤径迹，因此，裸片CR-39测量中子时，要求入射的中子具有一定的能量（称为响应阈能），一般情况下，CR-39响应阈能是150keV，即对150keV以下的粒子没有响应，因而无法实现对热中子的测量。

综上所述，在中子个人剂量监测中尚无一种十分理想的探测器，可以覆盖所需测量的所有中子能区。对CR-39固体核径迹探测器主要应用集中在超过150keV，直至15MeV能量的中子个人剂量监测中，通过测量在中子辐射场中测量后的CR-39探测器损伤径迹密度，可以估算相应的中子通量；测量中子与探测器中H、C、N和O等反冲核径迹参数，可以获得入射中子能谱数据。由中子通量和能谱数据可获得中子个人剂量信息。