[发明专利]基于脉冲形状甄别的中子-γ周围剂量当量率仪的测量方法

说明书

本发明公开了基于脉冲形状甄别的中子‑γ周围剂量当量率仪，包括有机闪烁体探测器、光电转换器件、信号处理电路、脉冲形状甄别电路和仪器控制电路；有机闪烁体探测器在中子或γ射线的照射下发出荧光，光电转换器件将荧光转换成电流信号，信号预处理电路将光电转换器件产生的电流信号转换成时间常数有差异的电压脉冲信号，脉冲形状甄别电路可根据电压信号的脉冲形状差异进行中子和γ甄别，并分别记录中子和γ产生的电荷积分谱，仪器控制电路将单位时间内中子和γ产生的脉冲的电荷积分分别换算成中子和γ周围剂量当量率。本发明可以用同一个探测器实现中子和γ周围剂量当量率的测量，可以大大减轻中子周围剂量当量率仪的重量。

技术领域

本发明涉及核辐射探测技术领域，具体涉及一种基于脉冲形状甄别的中子-γ周围剂量当量率仪。

背景技术

中子和γ周围剂量当量率通常由不同的两种仪器进行测量。

中子周围剂量当量率仪一般由探头和信号采集处理系统两部分组成。探头一般由探测器和慢化体组成。探测器一般使用³He正比计数管、BF₃正比计数管或⁶LiI闪烁体探测器等。中子与探测器内的灵敏物质作用后产生脉冲信号，信号采集处理系统将这些脉冲信号进行适当处理后计数，并将计数率换算成中子周围剂量当量率。慢化体用来对能量较高的中子进行慢化，使之能够被探测器探测到，起到优化中子周围剂量当量率仪能量响应的目的。现行的中子周围剂量当量测量装置的探头多为上述结构，其缺点是能量响应性能不尽如人意，且重量重、体积大。

γ周围剂量当量率仪也一般由探测器和信号处理系统组成，探测器一般是GM计数管、闪烁体探测器或半导体探测器中的一种。使用 GM计数管作探测器时一般需在GM计数管外增加能量补偿层，信号处理系统对GM计数管输出的脉冲进行计数或时间-计数处理得到剂量率结果。使用闪烁体探测器或半导体探测器作探测器时一般需对探测器输出的信号进行脉冲幅度分析，再利用G(E)函数转换成剂量率结果。

发明内容

针对目前中子和γ周围剂量当量测量需要两个不同仪器完成，且中子周围剂量当量测量装置体积大重量重的问题，本发明提出一种基于脉冲形状甄别的中子-γ周围剂量当量率仪。

为实现上述目的，本发明所设计的基于脉冲形状甄别的中子-γ周围剂量当量率仪，其特殊之处在于，所述剂量当量率仪包括：

有机闪烁体探测器：用于对于中子和γ的作用发出在时间特性上存在差异的荧光信号；

光电转换器件：用于将有机闪烁体探测器发出的荧光信号转换成电压或电流脉冲信号；

信号处理电路：用于对光电转换器件输出的电压或电流脉冲信号进行处理，转换为信号幅度和阻抗与脉冲形状甄别电路相匹配的电压脉冲信号，并保留中子和γ信号的时间特性的差异；

脉冲形状甄别电路：用于将信号处理电路输出的电压脉冲信号进行数字转换，根据中子和γ信号的时间特性的差异对其甄别，完成信号的电荷积分计算，分别得到中子和γ脉冲信号的电荷积分；

仪器控制电路：用于将脉冲形状甄别电路处理得到的中子和γ脉冲信号的电荷积分转换成中子和γ周围剂量当量结果。

进一步地，所述有机闪烁体探测器采用掺杂¹⁰B元素的闪烁体探测器。

更进一步地，所述脉冲形状甄别电路包括高速AD转换电路和 FPGA系统，所述高速AD转换电路用于对信号处理电路输出的电压脉冲信号进行数字化处理，所述FPGA系统用于采用脉冲形状甄别 PSD算法甄别中子和γ信号的时间特性的差异，脉冲形状甄别PSD算法为上升时间法、电荷比较法、脉冲梯度法和频率梯度法中的一种或若干种。