[发明专利]中子剂量当量测量方法和测量装置

说明书

本发明提供了一种中子剂量当量测量方法和测量装置。该方法包括步骤：建立液体闪烁体计数区、中心计数区和周边计数区，液体闪烁体计数区包含液体闪烁体，中心计数区包括第一中子计数器，周边计数区包括多个第二中子计数器；通过中子与液体闪烁体的相互作用获得第一中子剂量当量；通过中子与第一中子计数器的相互作用获得第二中子剂量当量；通过中子与第二中子计数器的相互作用获得第三中子剂量当量；对第一、第二和第三中子剂量当量进行计算获得所在中子辐射场的剂量当量。根据本发明的技术方案，能够相对独立的分别对低能、中能、高能中子进行测量，从而实现高灵敏度和宽量程的中子剂量当量测量。

技术领域

本发明涉及核与辐射探测领域，尤其涉及一种中子剂量当量测量方法和测量装置。

背景技术

中子剂量当量仪是用于测量辐射场中中子周围剂量当量的一种探测器系统，它一般由探测部件、信号采集与数据处理系统两部分组成。探测部件常用的物理反应是BF₃正比计数管的¹⁰B（n，α）、³He正比计数管的³He（n，Ρ）、LiI闪烁计数器的⁶Li（n，α）等，偶尔也使用活化探测器和固体探测器。其外用聚乙烯或石蜡等慢化材料包裹着，在慢化体内有铅或铁等吸收体按照一定分布镶嵌其中。例如，一种典型的无内吸收体的中子剂量当量仪所用的探头采用BF₃正比计数管，呈现圆柱状，BF₃计数管沿着柱状聚乙烯慢化体的轴线布置，BF₃计数管和慢化体内层的外部是含硼的塑料圆筒，同时在此塑料圆筒上开钻一定直径的小孔。通过适当调整硼塑料圆筒与BF₃计数管的距离、慢化体的外径、圆柱筒内硼含量，所设计的中子剂量当量仪能量响应大有改善，在5keV中能区附近其灵敏度曲线与剂量当量曲线接近了1.7倍。

国内外现行中子剂量当量仪在其所标称的测量能量范围内的能量响应，很难在全部能量段达到较好的一致性，只能兼顾某一特定能量范围的能量响应。例如典型的LB6411型中子周围剂量当量（H*（10））率仪是单慢化球单³He热中子灵敏计数器作为探测部件，中子能量测量范围为10^-8-14MeV，在能量10^-3-10^-2MeV之间周围剂量当量（H*（10））被严重高估，高达4-6倍，在10^-8-10^-6、10-14MeV又被低估，最大可达到1/2。目前采用多探头和多探测技术的中子剂量探测仪器，对能量响应的问题进行了改进；即采用多个探测部件对不同能量段中子分别测量，或是通过不同种探测技术，如用BF₃计数器和TEPC测量技术的组合剂量分析，此类仪器在其测量能量范围内的能量响应可达到0.7-1.4之间。

目前，所开发的中子剂量当量仪主要用于辐射工作场所高剂量场的中子辐射场探测，不适合环境中子本底辐射及低剂量水平中子辐射场的测量；同时目前中子剂量当量仪测量中子能量范围有限，一般只能测量热能—20MeV能区的中子，对于高能中子场所和天然环境中80MeV和200MeV两个峰值上的高能中子束手无策。例如，在国外商品中，目前中子剂量当量仪的灵敏度一般不超过10cps/μSv h^-1，能量响应范围从热中子到几十兆电子伏。中国原子能科学研究院研制的三种高灵敏度中子雷姆计数器，第一种是NR1型，在热能—17MeV能区，剂量范围10^-3-10³μSv/h，中子灵敏度为14cps/μSv h^-1；第二种是NR2型，在热能—7MeV能区，剂量范围10^-3-650μSv h^-1，中子灵敏度为20.9cps/μSv h^-1；第三种是NH-1型，在热能—20MeV能区，剂量范围10^-3-10³μSv h^-1，中子灵敏度为48.9cps/μSv h^-1。现有中子剂量当量仪的灵敏度不能满足高能中子场所和环境级中子辐射场探测的需要。