专利名称:高能量γ射线刻度源装置的制作方法
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。
实施例3Am－Be源中子轰击氯产生γ射线。氯俘获热中子发射的γ射线，在核反应γ谱学的测量中，被用作能量和强度的标准，它的γ射线的能量已被精确测定，测量误差为0.2keV。
用MgCl2结晶粉末作为辐射体，总量1公斤，装成6个小塑料袋围在包有2cm厚石蜡的Am－Be中子源周围，MgCl2外面仍加有5cm厚的石蜡层，在靠探测器的一面有1cm厚的铋过滤器。图4是记录3小时得到的γ能谱图的高能部分。由图可知，在氯的热中子俘获反应所产生的γ射线中，强度大于2.75γ／100n的高能γ射线都已显示出来。它们分别是8575.65keV(2.79)，7790.40keV(8.43)，7414.01keV(10.2)，6627.95keV(4.43)，6619.76keV(7.92)，6111.00keV(19.8)，5715.40keV(5.35)，括号内数值表示每俘获100个中子产生的γ射线数目。对镁俘获中子产生的γ射线，其主要能量为3.92MeV。
综上所述，利用中子强度为105n／s的Am－Be或Pu－Be中子源辐照铁、镍、二氯化镁等样品得到强度适用的、单色性好的8998keV、7638keV和6111keV高能量γ射线，可以用来作为γ射线探测器如Ge(Li)、HPGe和NaI(T1)的线性、能量分辨和相对效率的刻度。这样一套刻度源装置，不但具有γ射线能量单色性好、强度适用、能量高的优点，而且装置简单，使用方便，不依赖于反应堆。本实用新型也为放射性中子源开辟了一种新的用途。
权利要求
1.一种高能量γ射线刻度源装置，由中子源、慢化层、辐射体组成，其特征在于利用放射性中子源，经慢化层慢化为热中子与辐射体引起热中子俘获产生单色特征γ射线，用于刻度γ射线探测器。
2.根据权利要求
1所述的高能量γ射线刻度源装置，其特征在于装有反射层和过滤器。
3.根据权利要求
1或2所述的高能量γ射线刻度源装置，其特征在于其中的放射性中子源是Am－Be中子源或Pu－Be中子源。
4.根据权利要求
1或2所述的高能量γ射线刻度源装置，其特征在于其中的中子慢化材料是石蜡或聚乙烯。
5.根据权利要求
1或2所述的高度能γ射线刻度源装置，其特征在于其中的辐射俘获材料是铁、镍或二氯化镁。
6.根据权利要求
1或2所述的高能量γ射线刻度源装置，其特征在于其中的反射层是石蜡或聚乙烯，过滤器是铋板。
专利摘要
本实用新型涉及一种高能量γ射线刻度源装置。它是利用Am-Be等放射性中子源，经过慢化，在铁、镍和二氯化镁辐射样品上产生热中子俘获反应获得能量在5～10MeV的单色γ射线，用以刻度Ge(Li)，HPGe和NaI(Tl)等γ射线探测器的能量线性、能量分辨以及相对效率。
文档编号G01T3/00GK86204889SQ86204889
公开日1987年6月24日 申请日期1986年7月4日
发明者叶宗垣, 李景文, 跃钢, 施德棠 申请人:中国原子能科学研究院导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan