[其他]高能量γ射线刻度源装置

说明书

本实用新型属于一种简便的用于刻度γ射线探测器的高能量γ射线源装置。

通常刻度γ射线探测器的单能γ放射源的能量都在3MeV以下，要刻度高能量条件下的探测器的性能，就需在加速器或反应堆上利用核反应的方法来得到适用的γ射线源。但是，在加速器上能得到的单色γ射线能量是很有限的；在反应堆上用热中子俘获可产生各种能量的γ射线［参见雅列瑟克（Jarizyk）等的″能量高至11MeV反应堆高强度分列γ射线源″（The    Nuclear    Reactor    as    A    High    Intensity    Source    For    Dis－crete    Gamma    Rays    up    to    11MeV），Nucl.Instr.and    Meth.13（1961）287和李景文等的″高强度单色γ射线源装置″《原子核物理》6（1984）15］。但是由于周围本底大，给使用带来很大困难，并因有赖于反应堆而显得很不方便。

本实用新型目的是公开一种简便的用Am－Be之类的放射性中子源产生5～10MeV能量范围的单色γ射线源装置。

利用Am－Be中子源产生γ射线的基本原理是通过中子与原子核的（n，γ）反应发射特征单色γ射线，其能量在5～10MeV之间。Am－Be中子源通过（a，n）反应后主要发射4.43MeV的γ射线，发射高能量γ射线的几率很小。²⁴¹Am本身发射的γ射线的能量都在1MeV以下，因此Am－Be中子源本身发射的γ射线不影响5MeV以上的γ射线的使用。通过（n，a）反应也能获得单色γ射线，但强度小。由于热中子的俘获截面远远大于其它能量的中子，若将Am－Be中子源发射的中子通过石蜡慢化，使热中子俘获成为主要的效应，然后选择合适的辐射体，则可得到适用的单色γ射线。

附图1是高能量γ射线刻度源装置示意图。由图可知，中子源［3］置于装置的中心，选用γ射线本底较小的中子源，如Am－Be中子源或Pu－Be中子源。中子源［3］周围是辐射体［4］，辐射体样品如铁、镍或二氯化镁，它们俘获热中子产生特征γ射线。中子源与辐射体之间是慢化层［1］。辐射体［4］四周和顶上放置石蜡或聚乙烯作为反射层［2］，用来反射热中子，并能减小中子散射引起的本底。在靠近探测器的一侧放置一块铋板作为过滤器［5］，以滤除低能量γ射线。图中［6］为γ射线探测器。

实施例1：中子源［3］为Am－Be中子源，源强为10⁵n／s，慢化层［1］是1cm厚的石蜡，辐射体［4］是2cm厚的铁，反射层［2］是5cm厚的石蜡，过滤器［5］是1cm厚的铋板。

为测试γ射线的性能，使用φ45×45mm³的同轴Ge（Li）探测器，它对⁶⁰Co的1332keVγ射线的能量分辨为3.7keV。测量中使用的多道分析器的道宽约为10keV，对所得到的γ射线的能量使用1173，1332（⁶⁰Co），1461（天然⁴⁰K）和4430（Am－Be源本身）keV的γ源进行能量粗刻，再由核能级定出准确能量值。为减少低能γ射线的堆叠，在Ge（Li）探头的外面罩以厚为5mm的铅和3mm厚的铁组成的″帽子″，外加一层厚约5mm的由碳化硼和环氧树脂混合而形成的凝固体作为对中子的防护体。

图2是记录5小时后得到的γ射线谱，图形右边是7640keV的三根谱线，图中P，S，D分别表示全能峰，逃逸峰和双逃逸峰。图2的左边是Am－Be源本身发射的4.43MeV的三条射线，它们的半宽度约为80keV，这样大的宽度估计主要来源于碳核发射中子的反冲效应，这条γ射线的强度约为7640keVγ射线的20倍。与此同时，在能量更低处，还有一条由氢核俘获中子形成氘核而发射出的2223keV的单能γ射线，这在测量中看得十分清楚，它的能量分辨小于多道道宽（10keV）。

用探测效率已知的NaI（T1）闪烁探测器粗略估计7631和7645KeV这两条射线的总强度为5×10²光子／秒。

实施例2：实施条件与实施例1基本相同，唯一不同点是将铁辐射体换成8mm厚的镍板。图3是测量2小时得到谱形的高能部分，镍俘获热中子以后产生γ射线中强度最大（8998keV）的一条γ射线。它占高能γ射线总数的40％。根据有关资料［Nucl.Data    3A（1967）367］得知，每俘获100个中子该射线的数目为26。图中7640keV是周围含铁材料引起的本底。