[发明专利]基于三层硅探测器的主动式中子个人剂量计及其测量方法

说明书

本发明涉及一种基于三层硅探测器的主动式中子个人剂量计及其测量方法，该个人剂量计包括主探测器及其外层转化体组件、核电子学系统，主探测器及其外层转化体组件包括三个钝化注入平面硅探测器，从上至下依次为Open探测器、Fast探测器、Albedo探测器，所述的Open探测器前方设有聚乙烯层和supgt;6/supgt;LiF镀层，Fast探测器前方设有聚乙烯层，Albedo探测器前方设有含硼聚乙烯层、聚乙烯层和supgt;6/supgt;LiF镀层；核电子学系统为各个探测器提供高压，并获取探测信号进行多道分析。本发明提供了两种测量模式，直读模式中可实时给出中子注量及个人剂量当量信息，解谱模式中能够更加精确地给出中子场能谱。本发明能量测量范围广，且具有能量分辨能力，可以在n‑γ混合场中使用。

技术领域

本发明涉及中子个人剂量计技术，具体涉及一种基于三层硅探测器的主动式中子个人剂量计及其测量方法。

背景技术

目前较为常用的中子个人剂量计为CR-39固体塑料径迹探测器。这种塑料径迹探测器经中子照射后，其中的C、H和O等原子与中子发生碰撞产生反冲核，当反冲核能量足够大时就能在材料中产生损伤潜迹。随后再使用化学蚀刻或电化学蚀刻等方法，在探测器材料中蚀刻出易于观察的径迹，并在显微镜下经行观测。这种固体径迹型个人剂量计有体积小、测量时不需要电子学仪器等优点。但是其不足也十分明显：1.测量下限较高，约100keV，这是由于这种探测器测量反冲核这一基本原理，以及材料本身的性质所确定的，因此如果使用这种个人剂量计测量宽谱或能谱较软中子场时，会低估该中子场的剂量；2.这种个人剂量计只能测量中子的个数，而无法得知中子的能量，如果其使用场所与校准所用中子源的能谱差异较大，则其读数也必然偏高或偏低；3.这种个人剂量计为被动式中子个人剂量计，需要工作人员佩戴一段时间后，再进行读数，无法实时显示剂量，因此如果超过剂量限值也无法报警，只能用于非事故状态下的常规监测和剂量评价；4.对塑料径迹探测器进行读数时，需要使用显微镜等仪器，数探测器中的径迹个数，耗时耗力。

关于CR-39中子个人剂量计的文献参考如下：

曹磊,邓君,张贵英,等.CR39中子个人剂量计性能实验研究.辐射防护[J],2012,32(3):103-107.

冯玉水,李俊雯,林治凯,等.CR-39塑料反冲径迹个人中子剂量计.核技术[J],1988,11(9):44-46.

从20世纪60年代开始，半导体探测器开始较为广泛地用于中子探测。利用半导体探测器制作种子个人剂量计时，通常在探测器外附加一层中子转化体薄膜或涂层，通过中子与某些特定核素的核反应，生成次级带电粒子，进而得知中子的相关信息。这些核反应主要有⁶Li(n,α)T，¹⁰B(n,α)⁷Li，He(n,p)T，^155,157Gd(n,γ)^156,158Gd等。较为典型的半导体型中子个人剂量计为德国PTB生产的DOS-2002。这种个人剂量计主要基于单层硅探测器，并在探测器外层装有聚乙烯和⁶LiF，作为快中子和热中子转化体，通过记录中子数目推知个人剂量当量。DOS-2002具有一定的中子和γ射线分辨能力。DOS-2002的不足之处主要在于：无法分辨中子能量。这种个人剂量计的本质是记录热中子和快中子数目，而它的个人剂量当量响应随能量变化较大，最小值与最大值可能相差几个数量级。因此，只记录数目显然无法较准确地给出个人剂量当量。

关于半导体中子个人剂量计的文献参考如下：

Luszik-Bhadra.Electronic personal doesmeters:The solution to problemsof individual monitoring in mixed neutron fields？.Radiation ProtectionDosimetry[J],2004,110(1-4):747-752.