[发明专利]一种强流脉冲宽能谱中子剂量率监测装置

说明书

本发明公开了一种强流脉冲宽能谱中子剂量率监测装置。监测装置，包括计数电子学系统、中子慢化体、多阳极光电倍增管和四个尺寸相等的塑料闪烁体探测器；计数电子学系统通过接线与多阳极光电倍增管连接；塑料闪烁体探测器呈长方体，其中一个表面与多阳极光电倍增管连接，每两个塑料闪烁体探测器的其余表面分别采用银薄膜和锡薄膜包裹；采用环氧塑料将四个塑料闪烁体探测器固定在中子剂量率监测装置的中心位置；环氧塑料的外部为中子慢化体，其呈球型，由外至内依次包括外聚乙烯层、重金属散裂层、中子吸收层和内聚乙烯层。本发明中子剂量率监测装置对中子入射角度的依赖性在±1％之内；具有MHz的计数能力，在强的中子或光子辐射场中，不易发生饱和现象。

技术领域

本发明涉及一种剂量仪，具体涉及一种强流脉冲宽能谱中子剂量率监测装置。

背景技术

常用中子剂量仪由热中子探测器和中子慢化体组成。热中子探测器主要是氦3管或三氟化硼管，氦3和硼10与热中子的反应截面大；中子慢化体由富含氢的材料组成。这种中子剂量仪具有对中子灵敏度高，耐伽马辐射，抗电磁干扰等优点，已广泛应用在国内外的加速器和反应堆等中子剂量监测中。但这种中子剂量仪在脉冲中子场中，由于死时间的影响，测量到的中子剂量小于真实的中子剂量。

专利US8642971B2公开了一种中子剂量仪，采用中子活化银的方法测量中子剂量率。该剂量仪采用4个硅半导体探测器，尺寸均为8.5×10.5×0.48mm³，其中两个用银薄膜包裹，另两个用锡薄膜包裹，银和锡设计为具有相同的光子吸收率，4个探测器用环氧树脂固定，排布在剂量仪的中心位置。剂量仪采用球壳型聚乙烯慢化中子，聚乙烯慢化体内部为一层球壳型的铝，在铝与环氧树脂之间填充空气。4个探测器通过线缆连接计数电子学，处理得出活化银衰变的电子数，通过电子数得出中子的剂量率，克服了常用中子剂量仪在脉冲中子条件下死时间的影响。该中子剂量仪的不足之处有：a.由于只采用聚乙烯慢化中子，对高能中子响应很低，无法测量高能中子的剂量率；b.探测器的灵敏体积为4个8.5×10.5×0.48mm³的硅半导体，导致剂量仪对中子的入射角度依赖性很大；c.硅半导体探测器的计数率在百kHz量级，在强的中子或光子辐射场中，容易出现饱和现象。有必要对现有中子剂量仪进行改进。

发明内容

本发明的目的是提供一种强流脉冲宽能谱中子剂量率监测装置，具有MHz的计数能力，在强的中子或光子辐射场中，不易发生饱和现象；角度依赖性低；优异的测量精度。

本发明提供的强流脉冲宽能谱中子剂量率监测装置，包括计数电子学系统、中子慢化体、多阳极光电倍增管和四个尺寸相等的塑料闪烁体探测器；

所述计数电子学系统通过接线与所述多阳极光电倍增管连接；

所述塑料闪烁体探测器呈长方体，其中一个表面与所述多阳极光电倍增管连接，每两个所述塑料闪烁体探测器的其余表面分别采用银薄膜和锡薄膜包裹；

采用环氧塑料将四个所述塑料闪烁体探测器固定在所述中子剂量率监测装置的中心位置；

所述环氧塑料的外部为所述中子慢化体，所述中子慢化体呈球型，由外至内依次包括外聚乙烯层、重金属散裂层、中子吸收层和内聚乙烯层，所述球型的中子慢化体降低剂量仪对中子入射角度的依赖性。

上述的中子剂量率监测装置中，所述中子吸收层的材质为含硼聚乙烯或镉，可使剂量仪的中子响应曲线与国际辐射防护委员会给出的标准剂量通量转化曲线更接近，提高中子剂量率测量精度。

上述的中子剂量率监测装置中，四个所述塑料闪烁体探测器的尺寸均为5～100mm×5～100mm×5～100mm，如均为10mm×10mm×20mm，四个所述塑料闪烁体探测器的尺寸相同，组成的长宽高相等，以降低中子剂量监测装置的角度依赖性。