[发明专利]一种消除中子周围剂量当量仪漏计数的方法

说明书

技术领域

本发明针对测量中子辐射危害程度的仪器中子剂量当量仪在脉冲中子场或强中子场中测量时存在着严重漏计数提出的一种能够消除测量的漏计数的有效的解决方法，属于脉冲中子辐射场或强中子辐射场应用技术领域。

背景技术

上世纪六十年代以来，科学家开始研究中子剂量当量仪，到80年代已经是成熟技术了，许多国家的许多公司都有成熟的产品出售。例如英国的NUCLEAR ENTERPRISES LTD.生产的Neutron Monitor NM2B型。北京高能辐射防护技术有限责任公司生产的ANM型区域中子检测器、WENM宽能中子监测器。它们都是一种叫做Andersson-Brauns型的雷姆仪。其探头结构如图1，图1是Andersson-Brauns型的中子剂量当量仪的探头结构图，其中1是由聚乙烯材料做的慢化层，是用来慢化快中子和中能中子的，2是吸收层，是用来吸收多余的热中子的，3是内层慢化层，用来慢化穿过吸收层的快中子和慢中子的。使中子成为热中子。(后面的探测器只对热中子灵敏)4是BF₃中子正比计数管，用来记录经过慢化的热中子的(热中子和硼10发生核反应¹⁰B+n→⁴α+⁷Li+2.31MeV)。这种结构能使中子剂量当量仪满足国际辐射防护委员会(ICRP)规定的中子能量响应，图2是ICRU57(1998)公布的单能单个中子注量对周围剂量当量的转换系数。其仪表的方框图见图3。图3是Andersson-Brauns型的中子剂量当量仪的仪表方框图。由慢化层(1)，硼吸收层(2)，内层慢化层(3)，和BF₃正比中子计数管(4)组成的中子剂量当量仪探头，满足国际辐射防护委员会ICRP规定的中子能响特性。BF₃中子正比计数管产生的电荷数正比于带电粒子在计数管中的能量损失，由前置电荷(电压)灵敏放大器转变成电压信号，再由主放大器放大并调整时间常数，通过甄别器去除噪声和γ射线本底。甄别器输出脉冲经过成形，送入计数器计数。这样的中子剂量当量仪各种技术指标基本上满足了国际辐射防护委员会的能量响应要求。

但是由于BF₃中子正比计数管和随后的电子学电路都有一定的死时间。例如前面提到的Neutron Monitor NM2B的死时间是4.5μs，也就是4.5μs之内同时有2个以上中子和¹⁰B进行了核反应，也只能作为一个脉冲记录。有文章报导这种中子剂量仪在窄脉冲中子辐射场中漏计严重达30％，有时更高达75％。为了解决漏计数的问题，人们想了许多改进方法：

方法1：在满足雷姆特性的慢化体中放置包银的GM计数管，为了提高计数率在慢化体中放置包银的猝灭流光管叫做Ag-SQS脉冲中子探测器。或者在慢化体中放置铟，活化后测量活化产物的β射线。以上办法叫做活化法。该办法的优点是不会造成漏计数或很少造成漏计数。但是活化产物的放射性有自己的半衰期，例如放出β射线，半衰期为24.4sec，而半衰期为2.42min。很窄脉冲中子过后探测器仍然有计数。由于有剩余放射性，在多次重复使用时，剂量值不容易计算，反应中子剂量当量不直观，也不好校正。

方法2：用LiF热释光探测器，这种办法不能在线测量。

发明内容

发明目的：为了改善中子周围剂量当量仪在脉冲中子辐射场和强中子辐射场中使用时的漏计数问题，我们提出了一个方法，这个方法是利用了BF₃中子正比计数管的正比性能，当两个中子同时在BF₃计数管中发生核反应时，正比计数管的输出大幅度的脉冲的概率会加大，同时测到3个中子时输出脉冲幅度会更大。图4是改进型的中子剂量当量仪的电路方框图。我们这里选用多个甄别器分别对应于单个中子、两个中子及三个中子叠加脉冲的幅度，使得不同幅度的脉冲通过不同阈值的甄别器(宽窗单道脉冲幅度分析器)，不同的单道输出，输入单片机，纪录不同的中子脉冲数，最后换算成中子剂量当量数(Sv/h)希沃特或希沃特/小时。只要设置2个或几个甄别阈或宽窗单道分析器(几个单道分析器)，按如下的方法处理数据，就能分析计算有几个中子同时发生核反应。

一种消除中子周围剂量当量仪漏计数的方法，该方法包括以下步骤：