[发明专利]一种中子周围剂量当量仪

说明书

技术领域

本发明涉及一种中子探测器，特别涉及一种用于中子场监测的中子周围剂量当量仪。

背景技术

近年来，我国中子应用技术发展迅速，中子测井、中子照相、中子活化分析等已经得到广泛应用，各种加速器中子源、核电站、反应堆及新型热核反应装置等核设施大量建造；另外，中子因其独特的生物学特性也在中子辐射治疗方面日益受到重视。这些核设施以及中子源应用场所在其周围环境会产生中子辐射，造成环境污染并使人员健康受到损伤，故必须对核设施及中子源场所周围的中子辐射进行监测。在这些存在中子辐射的场合，中子剂量当量是常规监测项目，因此，探测中子剂量当量的中子周围剂量当量仪有着较大的市场需求。

目前，探测中子的方法主要有核反应法、核反冲法、核裂变法与核激活法，其中核反应法因其方法简单，测试精确快速而应用最为广泛。

现有的中子探测器主要包括气体探测器、液体闪烁剂探测器和固态闪烁剂探测器。其中，气体探测器使用气态成分，如³He和¹⁰BF₃，需要相对大的容纳区域来容纳气态成分，占据的体积比较大，使得其制造和拥有成本非常高，仪器体积大，笨重，不易便携；同样地，液体闪烁剂也存在体积相对较大的缺点。对于固体闪烁剂，其密度一般相对较大，制作的探测器结构更加紧凑，因此，固态闪烁剂的使用日趋流行。

目前使用的固态闪烁剂主要有掺铕⁶LiI晶体[⁶LiI(Eu)]、铈激活的⁶Li-硅酸盐玻璃等，其中，掺杂0.06-0.08wt％的铕的⁶LiI晶体，其对热中子的能量分辨率高，被认为是已知的用于探测热中子的最有效材料。

现有的中子周围剂量当量仪主要为以³He和¹⁰BF₃作为中子探测元件，在中子探测元件外包有慢化体和吸收体，这些仪器往往灵敏度较低、体积过大、重量过重(10kg左右)，不适于室外便捷的携带与使用。目前，国内外还无采用掺铕碘化锂闪烁晶体的中子周围剂量当量仪。

总的来说，目前对核设施及中子源周围环境辐射监测的设备存在着灵敏度不高、难于便携的缺点。

因此，特别需要一种中子周围剂量当量仪，重量轻，易于便携，对中子响应灵敏，可准确测量环境周围中子辐射水平，用于反应堆、高能粒子加速器等大型核设施的环境中子辐射监测，确保周围环境及公众的中子辐射安全。

发明内容

本发明的目的在于提供一种中子周围剂量当量仪，以解决现有的中子周围剂量当量仪所存在的仪器灵敏度较低，体积大，笨重，不适于室外携带使用等的问题。

本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

一种中子周围剂量当量仪，其特征在于，它包括中子探头、中子能量响应调节体及控制系统，所述中子探头中设置有中子探测元件，所述中子探测元件为掺铕碘化锂闪烁晶体，所述中子探头的信号输出端与所述控制系统的信号输入端相连，所述中子探头放置在所述中子能量响应调节体的几何中心的位置处。

在本发明的一个实施例中，所述掺铕碘化锂闪烁晶体中锂(⁶Li)丰度为0.01-99％，铕的掺杂量为0.001-1wt％。

进一步，所述掺铕碘化锂闪烁晶体中锂(⁶Li)丰度为92％，铕的掺杂量为0.08wt％。

在本发明的一个实施例中，所述中子探头包括屏蔽外壳、中子探测元件、光导、光电转换器和前置放大电路，所述中子探测元件、光导、光电转换器和前置放大电路互相依次连接并嵌套在所述屏蔽外壳中，所述前置放大电路的输出端与所述控制系统相连接。

进一步，所述光电转换器为一组匹配的高灵敏度的光电倍增管。

在本发明的一个实施例中，所述中子能量响应调节体由中子慢化体和嵌入到中子慢化体中的慢中子吸收层构成，所述中子慢化体的后部的中心位置处设置有用于将所述中子探头放置在其几何中心部位处的凹坑。

进一步，所述中子慢化体的前部为类圆台状，所述中子慢化体的后部为圆柱状，所述中子慢化体的外表面到内表面之间的距离相等。

进一步，所述中子慢化体由高密度聚乙烯加工而成，所述中子慢化体的厚度为6-12cm。

进一步，所述慢中子吸收层采用含硼或镉元素的物质制成，所述慢中子吸收层的厚度为0.5-8mm。