中子剂量当量测量方法和测量装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及核与辐射探测领域，尤其涉及一种中子剂量当量测量方法和测量装置。
【背景技术】
[0002]中子剂量当量仪是用于测量辐射场中中子周围剂量当量的一种探测器系统，它一般由探测部件、信号采集与数据处理系统两部分组成。探测部件常用的物理反应是BF3E比计数管的iqB (η, a )、3He正比计数管的3He (n, F )、LiI闪烁计数器的6Li (η, α )等，偶尔也使用活化探测器和固体探测器。其外用聚乙烯或石蜡等慢化材料包裹着，在慢化体内有铅或铁等吸收体按照一定分布镶嵌其中。例如，一种典型的无内吸收体的中子剂量当量仪所用的探头采用BF3正比计数管，呈现圆柱状，BF3计数管沿着柱状聚乙烯慢化体的轴线布置，BF3计数管和慢化体内层的外部是含硼的塑料圆筒，同时在此塑料圆筒上开钻一定直径的小孔。通过适当调整硼塑料圆筒与BF3计数管的距离、慢化体的外径、圆柱筒内硼含量，所设计的中子剂量当量仪能量响应大有改善，在5keV中能区附近其灵敏度曲线与剂量当量曲线接近了 1.7倍。
[0003]国内外现行中子剂量当量仪在其所标称的测量能量范围内的能量响应，很难在全部能量段达到较好的一致性，只能兼顾某一特定能量范围的能量响应。例如典型的LB6411型中子周围剂量当量(H* (10))率仪是单慢化球单3He热中子灵敏计数器作为探测部件，中子能量测量范围为10_8-14MeV，在能量KT3-KT2MeV之间周围剂量当量(H* (10))被严重高估，高达4-6倍，在KT8-1O'1-HMeV又被低估，最大可达到1/2。目前采用多探头和多探测技术的中子剂量探测仪器，对能量响应的问题进行了改进；即采用多个探测部件对不同能量段中子分别测量，或是通过不同种探测技术，如用BF3计数器和TEPC测量技术的组合剂量分析，此类仪器在其测量能量范围内的能量响应可达到0.7-1.4之间。
[0004]目前，所开发的中子剂量当量仪主要用于辐射工作场所高剂量场的中子辐射场探测，不适合环境中子本底辐射及低剂量水平中子辐射场的测量；同时目前中子剂量当量仪测量中子能量范围有限，一般只能测量热能一20MeV能区的中子，对于高能中子场所和天然环境中80MeV和200MeV两个峰值上的高能中子束手无策。例如，在国外商品中，目前中子剂量当量仪的灵敏度一般不超过1cps/μ Sv IT1,能量响应范围从热中子到几十兆电子伏。中国原子能科学研究院研制的三种高灵敏度中子雷姆计数器，第一种是NRl型，在热能一17MeV能区，剂量范围10_3-103μ Sv/h，中子灵敏度为14cps/ySv IT1 ;第二种是NR2型，在热能一7MeV能区，剂量范围ΙΟ—、。μ Sv h-1，中子灵敏度为20.9cps/ μ Sv h-1 ;第三种是NH-1型，在热能一20MeV能区，剂量范围KT3-1O3 μ Sv h—1，中子灵敏度为48.9cps/μ Sv h-1。现有中子剂量当量仪的灵敏度不能满足高能中子场所和环境级中子辐射场探测的需要。
[0005]但是，在包含高、中、低全部能量段的中子辐射场的条件下，目前没有任何一种现有技术能够对中子剂量当量进行全面的监测。
【发明内容】
[0006]本发明的主要目的在于提供一种中子剂量当量测量方法和测量装置，以解决现有技术存在的中子剂量当量仪的灵敏度偏低、测量能量有限、能量响应不理想等问题。
[0007]根据本发明的第一方面，提供了一种中子剂量当量测量方法，其特征在于，包括步骤:建立液体闪烁体计数区、中心计数区以及周边计数区，其中，液体闪烁体计数区包含液体闪烁体，中心计数区包括第一中子计数器，周边计数区包括多个第二中子计数器；通过中子与液体闪烁体的相互作用获得第一中子剂量当量；通过中子与第一中子计数器的相互作用获得第二中子剂量当量；通过中子与第二中子计数器的相互作用获得第三中子剂量当量；以及对第一中子剂量当量、第二中子剂量当量以及第三中子剂量当量进行计算获得所在中子福射场的剂量当量。
[0008]优选地，获得第一中子剂量当量的步骤进一步包括:中子与液体闪烁体相互作用产生的光子输出到光导，通过光导汇集输出到光电倍增管中进行计数。进一步优选地，中子剂量当量测量装置还包括透光玻璃面，中子与液体闪烁体相互作用产生的光子透过透光玻璃面输出到光导。
[0009]优选地，建立中心计数区的步骤进一步包括:将第一中子计数器设置在液体闪烁体中心。
[0010]优选地，建立周边计数区的步骤进一步包括:在液体闪烁体中，按照等平面角方法、在同一半径距离上设置多个第二中子计数器。
[0011]优选地，计算获得所在中子辐射场的剂量当量的步骤进一步包括:对第一中子剂量当量、第二中子剂量当量以及第三中子剂量当量进行加权计算。
[0012]根据本发明的第二方面，提供了一种中子剂量当量测量装置，其特征在于，包括:液体闪烁体计数区，包含液体闪烁体，用于与中子相互作用获得第一中子剂量当量；中心计数区，包括第一中子计数器，用于与中子相互作用获得第二中子剂量当量；周边计数区，包括多个第二中子计数器，用于与中子相互作用获得第三中子剂量当量；以及数据处理器，用于对第一中子剂量当量、第二中子剂量当量以及第三中子剂量当量进行计算获得所在中子辐射场的剂量当量。
[0013]优选地，液体闪烁体计数区用于测量高能中子，中心计数区用于测量中能中子，以及周边计数区用于测量低能中子。
[0014]优选地，第一中子计数器与第二中子计数器是相同种类或不同种类的中子计数器，并且第一中子计数器和第二中子计数器分别选自以下中子计数器=3He计数器、BF3计数器、LiI闪烁计数器、“夹层”式半导体探测器。
[0015]优选地，液体闪烁体是含有丰富碳和氢的BC501A型液体闪烁体。
[0016]优选地，中子剂量当量测量装置还包括圆柱形壳体，液体闪烁体注入圆柱形壳体内。
[0017]与现有技术相比，根据本发明的技术方案，能够相对独立的分别对低能、中能、高能中子进行测量，从而实现高灵敏度和宽量程的中子剂量当量测量。
【附图说明】
[0018]此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
[0019]图1示意性地示出了根据本发明实施例的中子剂量当量测量方法的流程图；
[0020]图2示意性地示出了根据本发明实施例的中子剂量当量测量装置的框图；
[0021]图3示出了根据本发明优选实施例的中子剂量当量仪的结构示意图；并且
[0022]图4示出了图3所示中子剂量当量仪的剖面图。
[0023]在这些附图中，使用相同的参考标号来表示相同或相似的部分。
【具体实施方式】
[0024]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合附图及具体实施例，对本发明作进一步地详细说明。
[0025]在以下描述中，对“ 一个实施例”、“实施例”、“ 一个示例”、“示例”等等的引用表明如此描述的实施例或示例可以包括特定特征、结构、特性、性质、元素或限度，但并非每个实施例或示例都必然包括特定特征、结构、特性、性质、元素或限度。另外，重复使用短语“在一个实施例中”虽然有可能是指代相同实施例，但并非必然指代相同实施例。
[0026]为简单起见，以下描述中省略了本领域技术人员公知的某些技术特征。
[0027]图1示意性地示出了根据本发明实施例的中子剂量当量测量方法100的流程图。
[0028]方法100开始于步骤110，在该步骤中，建立液体闪烁体计数区、中心计数区以及周边计数区。
[0029]使液体闪烁体计数区包含液体闪烁体。使中心计数区包括第一中子计数器，具体地，将第一中子计数器设置在液体闪烁体中心。使周边计数区包括多个第二中子计数器，具体地，在液体闪烁体中，按照等平面角方法、在同一半径距离上设置多个第二中子计数器。
[0030]第一中子计数器与第二中子计数器可以是相同种类也可以是不同种类的中子计数器。中子计数器可以是3He计数器、BF3计数器、LiI闪烁计数器、“夹层”式半导体探测器坐寸ο
[0031]接下来，在步骤120中，通过中子与液体闪烁体的相互作用获得第一中子剂量当量。具体地，中子与液体闪烁体相互作用产生的光子输出到光导，通过光导汇集输出到光电倍增管中进行计数。一般地，液体闪烁体计数区用于测量高能中子。
[0032]在步骤130中，通过中子与第一中子计数器的相互作用获得第二中子剂量当量。一般地，中心计数区用于测量中能中子。
[0033]在步骤140中，通过中子与第二中子计数器的相互作用获得第三中子剂量当量。一般地，周边计数区用于测量低能中子。
[0034]值得注意的是，尽管图1中示意性地依次列出步骤120、130、140，但是这三个步骤并不限于以该次序先后发生，而是可以以任何定时或时序发生，或者同时发生。
[0035]方法100结束于步骤150。在该步骤中，对第一中子剂量当量、第二中子剂量当量以及第三中子剂量当量进行计算获得所在中子辐射场的剂量当量。
[0036]图2示意性地示出了根据本发明实施例的中子剂量当量测量装置200的结构框图。
[0037]中子剂量当量测量装置200包括:液体闪烁体计数区202，包含液体闪烁体，用于与中子相互作用获得第一中子剂量当量；中心计数区204，包括第一中子计数器，用于与中子相互作用获得第二中子剂量当量；周边计数区206，包括多个第二中子计数器，用于与中子相互作用获得第三中子剂量当量；以及数据处理器208，用于对第一中子剂量当量、第二中子剂量当量以及第三中子剂量当量进行计算获得所在中子辐射场的剂量当量。
[0038]中子剂量当量测量装置200进一步包括光导201和光电倍增管203，其中，中子与液体闪烁体计数区202中的液体闪烁体相互作用产生的光子输出到光导201，通过光导201汇集输出到光电倍增管203中进行计数，以获得第一中子剂量当量。
[0039]中子剂量当量测量装置200中，中心计数区204的第一中子计数器设置在液体闪烁体中心。
[0040]中子剂量当量测量装置200中，周边计数区206的多个第二中子计数器按照等平