He正比計數器中子能量響應的方法
【專利摘要】本發明涉及一種鋁鋰合金補償3He正比計數器中子能量響應的方法，屬于輻射測量領域?，F有的方法中，3He正比計數器在低能段的響應明顯高于國際放射委員會（ICRP）74號出版物給出的注量劑量轉換曲線，如不加以補償，會給實際測量工作帶來較大的誤差。本發明所述的方法在3He正比計數器外包裹一層鋁鋰合金的薄片，所述的鋁鋰合金薄片表面打有一定數量的孔洞。采用本發明所述的方法能夠實現低能補償，有效改善3He正比計數器對低能中子的響應。
【專利說明】鋁鋰合金補償3He正比計數器中子能量響應的方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于輻射測量領域，具體涉及一種鋁鋰合金補償3He正比計數器中子能量響應的方法。
【背景技術】
[0002]3He正比計數器以其探測效率高、使用方便而廣泛應用于中子的測量活動中。3He正比計數器是以3He (n，P) T反應對中子進行探測的，3He氣體與中子的反應截面與中子能量相關，以熱中子為最高(5330靶)，隨著中子能量的升高，反應截面呈下降趨勢。在實際應用過程中，3He正比計數器在低能段的響應明顯高于國際放射委員會(ICRP) 74號出版物給出的注量劑量轉換曲線，如不加以補償，會給實際測量工作帶來較大的誤差。ICRP74號出版物給出的注量劑量轉換曲線和未經補償的3He正比計數器能量響應曲線對比如圖1所示，從圖1中可明顯看出，兩條在中子能量低能段有較大的差異。
【發明內容】
[0003]針對現有技術中存在的缺陷，本發明的目的是提供一種鋁鋰合金補償3He正比計數器中子能量響應的方法，該方法能夠實現低能補償，有效改善3He正比計數器對低能中子的響應。
[0004]為達到以上目的，本發明采用的技術方案是:一種鋁鋰合金補償3He正比計數器中子能量響應的方法，包括以下步驟:在3He正比計數器外包裹一層鋁鋰合金薄片，所述的鋁鋰合金薄片表面打有一定數量的孔洞。
[0005]進一步，所述的鋁鋰合金薄片的厚度在3?10 mm范圍內，優選在6?7 mm之間。
[0006]進一步，在鋁鋰合金薄片上均勻打有直徑為2?10 mm的孔洞，優選地，孔洞的直徑為3?4腿。
[0007]進一步，所述孔洞的總面積占整個鋁鋰合金薄片面積的10?20%，優選地，所述孔洞的總面積占整個鋁鋰合金薄片面積的14?15%。
[0008]進一步，所述的鋁鋰合金直接包裹在正比計數器外。
[0009]進一步，所述的鋁鋰合金薄片與正比計數器之間填充有慢化材料，所述的鋁鋰合金薄片與正比計數器之間的距離不超過30 mm。
[0010]進一步，鋁鋰合金薄片的厚度用蒙卡的方法計算后確定，并將鋁鋰合金加工成與探測器相同的形狀，孔洞的直徑和數量也用蒙卡的方法計算后確定。
[0011]本發明的效果在于:采用本發明所述的方法，實現了低能補償，有效改善3He正比計數器對低能中子的響應。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1是注量劑量轉換曲線和未經補償的能量響應曲線對比圖；
[0013]圖2是本發明具體實施例1中含鋁鋰合金筒的形狀示意圖；
[0014]圖3是本發明具體實施例1中注量劑量轉換曲線和補償后的能量響應曲線對比圖。
【具體實施方式】
[0015]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明作進一步描述。
[0016]實現低能補償有兩種方法:一是降低探測器在低能段中子的響應；二是降低低能段中子的數量。本發明是采用第二種方法達到補償的目的。
[0017]6Li與中子的反應截面較高，和熱中子的截面是940靶，因此含有6Li的材料能有效吸收低能段中子，方法是在3He正比計數器外包裹一層含有6Li的鋁鋰合金薄片，為使3He正比計數器的低能段響應不至于過低，鋁鋰合金薄片表面打有一定數量的孔洞。
[0018]鋁鋰合金的厚度、孔的數量和直徑等參數可以用實驗或模擬計算兩種方法確定。由于通過實驗的方法費時費力，而且只能在有限的幾個能量點進行實驗，因此本專利的各項參數是由模擬計算的方式給出的。常用的蒙卡模擬計算程序都能使用，如MCNP、Geant4、FLUKA等，本專利的參數是使用MCNP計算得到的，程序的版本是4C。首先在儀器適用的中子能量范圍，計算經過慢化后到達鋁鋰合金處的中子注量，在MCNP輸入文件中調整鋁鋰合金厚度使所有的熱中子都會被吸收。在鋁鋰合金上打孔，在輸入文件中調整孔的直徑大小和數量多少，在結果中挑選一個最優的方案，使其響應與ICRP74號出版物給出的注量劑量轉換曲線盡量貼近。
[0019]進一步，根據3He正比計數器的形狀，按照上述計算得到的厚度、孔洞直徑和數量，將鋁鋰合金薄片加工成能罩住3He正比計數器的形狀和大小，孔洞應均勻分布在鋁鋰合金薄片上。
[0020]一種鋁鋰合金補償3He正比計數器中子能量響應的方法，包括以下步驟:在3He正比計數器外包裹一層鋁鋰合金薄片，鋁鋰合金薄片表面打有一定數量的孔洞。
[0021]鋁鋰合金薄片的厚度通常在3?10 mm，優選為6?7 mm，鋁鋰合金薄片上均勻打有Φ 2?10 mm的孔，孔的直徑優選為3?4 mm，孔洞面積占整個鎘薄片面積的10?20%，優選為14?15%。
[0022]鋁鋰合金薄片可以直接包裹在正比計數器外，也可以與正比計數器間有一定的間隙(這個間隙中可以填充慢化材料)，但不應使鋁鋰合金薄片與3He正比計數器距離過大，一般不宜超過30 mm,以使中子能夠充分慢化。
[0023]實施例1
[0024]本實施例中，利用表面打孔的鋁鋰合金薄片來壓低3He正比計數器的低能段響應，使計數器在0.025?20Mev能量區間內的響應與ICRP74號出版物給出的注量劑量轉換曲線更加貼近，有效降低測量的不確定度。
[0025]測量時，能量較高的中子先經聚乙烯慢化，中子能量逐步降低直至降到熱中子，慢化后的中子進入探測器與3He發生反應放出質子，質子在向負極運動的過程中在電子學系統產生脈沖，完成對中子的測量。
[0026]不同能量的中子慢化到熱中子的慢化距離是不一樣的，總體而言是能量較低的中子需要的慢化距離短，能量較高的中子需要較長的慢化距離；對固定距離的慢化體來說，能量較低的中子慢化成熱中子的比例高，能量高的中子被慢化成熱中子的比例較低，造成探測器對低能中子的過響應。
[0027]改善3He正比計數器對低能中子響應的關鍵是降低熱中子的數量，將鋁鋰合金材料做成薄片并包裹在3He正比計數器外，能有效降低進入計數管的熱中子數量。由于6Li的中子反應截面較高，為不至于吸收掉過多的中子，鋁鋰合金薄片應打有一定數量的孔洞。
[0028]以圓柱形3He正比計數器為例，計數管外面包裹了一層6Li含量為10%、厚度6 mm的鋁鋰合金薄片，鋁鋰合金薄片上均勻打有Φ 3 mm的孔，孔洞面積占整個含鋁鋰合金薄片面積的15%，鋁鋰合金筒的形狀如圖2所示，計算得到如圖3所示的能量響應。
[0029]對比圖1和圖3可以看出，補償后的能量響應曲線在低能段有明顯的改善，如在中子能量為100ev時，3He正比計數器的響應從補償前的109.7降為35.3，改善效果顯著。
[0030]實施例2
[0031]本實施例中，，鋁鋰合金薄片材料層的厚為3 mm，鋁鋰合金薄片上均勻打有φ 2 mm的孔，孔洞面積占整個鋁鋰合金薄片面積的12%。
[0032]鋁鋰合金薄片與正比計數器間有一定的間隙，這個間隙中填充慢化材料，所述的鋁鋰合金薄片與正比計數器之間的距離為30 mm,以使中子能夠充分慢化。
[0033]實施例3
[0034]本實施例中，鋁鋰合金薄片材料層的厚為10 mm，鋁鋰合金薄片上均勻打有ΦΙΟιμ的孔，孔洞面積占整個鋁鋰合金薄片面積的20%。
[0035]鋁鋰合金薄片與正比計數器間有一定的間隙，這個間隙中填充慢化材料，所述的鋁鋰合金薄片與正比計數器之間的距離為2 mm。
[0036]本領域技術人員應該明白，本發明所述的方法并不限于【具體實施方式】中所述的實施例，上面的具體描述只是為了解釋本發明的目的，并非用于限制本發明。本領域技術人員根據本發明的技術方案得出其他的實施方式，同樣屬于本發明的技術創新范圍，本發明的保護范圍由權利要求及其等同物限定。
【權利要求】
1.一種鋁鋰合金補償3He正比計數器中子能量響應的方法，包括以下步驟:在3He正比計數器外包裹一層鋁鋰合金薄片，所述的鋁鋰合金薄片表面打有一定數量的孔洞。
2.如權利要求1所述的一種鋁鋰合金補償3He正比計數器中子能量響應的方法，其特征是:所述的鋁鋰合金薄片的厚度在3?10 mm范圍內。
3.如權利要求2所述的一種鋁鋰合金補償3He正比計數器中子能量響應的方法，其特征是:所述的鋁鋰合金薄片的厚度在6?7 mm之間。
4.如權利要求1所述的一種鋁鋰合金補償3He正比計數器中子能量響應的方法，其特征是:在鋁鋰合金薄片上均勻打有直徑為2?10 mm的孔洞。
5.如權利要求4所述的一種鋁鋰合金補償3He正比計數器中子能量響應的方法，其特征是:孔洞的直徑為3?4 mm。
6.如權利要求1所述的一種鋁鋰合金補償3He正比計數器中子能量響應的方法，其特征是:所述孔洞的總面積占整個鎘薄片面積的10?20%。
7.如權利要求6所述的一種鋁鋰合金補償3He正比計數器中子能量響應的方法，其特征是:所述孔洞的總面積占整個鎘薄片面積的14?15%。
8.如權利要求1所述的一種鋁鋰合金補償3He正比計數器中子能量響應的方法，其特征是:所述的鋁鋰合金薄片直接包裹在正比計數器外。
9.如權利要求1所述的一種鋁鋰合金補償3He正比計數器中子能量響應的方法，其特征是:所述的鋁鋰合金薄片與正比計數器之間填充有慢化材料，:所述的鋁鋰合金薄片與正比計數器之間的距離不超過30 mm。
10.如權利要求1所述的一種鋁鋰合金補償3He正比計數器中子能量響應的方法，其特征是:鋁鋰合金薄片的厚度用蒙卡的方法計算后確定，并將鋁鋰合金加工成與探測器相同的形狀，孔洞的直徑和數量也用蒙卡的方法計算后確定。
【文檔編號】G01V3/00GK104516022SQ201310445462
【公開日】2015年4月15日 申請日期:2013年9月26日 優先權日:2013年9月26日
【發明者】劉建忠, 王勇, 劉倍, 徐園, 劉惠英 申請人:中國輻射防護研究院
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