[实用新型]一种具有能量补偿的中子个人剂量计

说明书

技术领域

本实用新型属于辐射剂量测量技术，具体涉及一种具有能量补偿的中子个人剂量计。 

背景技术

中子个人剂量研究是一个很重要的科研领域，科研和应用价值都很高。中子个人剂量监测应用的场合包括核动力堆、实验堆、核燃料循环、核军事、核技术应用等等，而且随着我国经济和科学技术的发展，中子应用辐射场的不断建立，中子个人剂量计必定会得到更加广泛的应用。 

利用固体径迹探测器进行中子个人剂量测量，是一种普遍采用的技术，固体径迹探测器可以测量多种粒子，测量反冲质子是其中之一。目前国际、国内上大多采用这种技术，即通过探测反冲质子来实现对中子剂量的测量。目前的个人剂量计一般是将γ监测和中子监测同时进行的，但通常使用的方法是在剂量计中直接放置CR-39固体径迹探测器等中子探测元件。剂量计的材料一般使用普通的聚乙烯等塑料材料，这样在中子探测元件周围覆盖了数毫米厚的塑料层，利用塑料中的氢提供反冲质子。目前使用的个人剂量计典型的结构如图1所示，在剂量计外壳1(聚乙烯层)内设有γ探测元件2和中子探测元件3。 

这样的结构可以实现对中子剂量的测量，但也存在着很大的问题，主要表现为能量响应不好，即对能量在100keV以下的中子基本没有响应，对能量在300keV以下的中子响应也很低，具体中子能量响应如图2所示，这势必对剂量监测的准确性带来很大影响。而作为一种好的剂量计应该关心全能区的响应，对于中子个人剂量计，从热中子到15MeV都应该具有较为连续平坦的能量响应。 

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有中子个人剂量计的上述缺陷，提供一种具有能量补偿的中子个人剂量计，从而改善中子个人剂量计的能量响应特性。 

本实用新型的技术方案如下：一种具有能量补偿的中子个人剂量计，包括剂量计外壳，以及γ探测元件和固体径迹探测器，其中，在剂量计外壳中设有空气容腔，所述的固体径迹探测器设置在空气容腔内。 

更进一步，如上所述的具有能量补偿的中子个人剂量计，其中，所述的空气容腔中空气层的厚度不小于3mm。 

进一步，如上所述的具有能量补偿的中子个人剂量计，其中，包括两组γ探测元件，分别设置在剂量计外壳内部两侧。 

本实用新型的有益效果如下：本实用新型采用了两种形式的转换体，一是空气层，二是含硼材料。通过这些转换体的应用，实现了能量补偿的效果。外壳材料在塑料材料含H基础上增加了¹⁰B的成分，这样不仅有反冲质子，还提供了¹⁰B核反应的带电粒子；空气容腔提供足够厚度的空气转换层，可以提供空气中N的核反应中的质子，进一步提高了能量补偿的效果。两组γ射线元件的测量位置设计，满足了剂量计一般同时监测中子和γ射线剂量的要求。 

附图说明

图1为现有的中子个人剂量计的结构原理图； 

图2为现有的中子个人剂量计典型的中子能量响应示意图； 

图3为本实用新型的中子个人剂量计的结构原理图； 

图4为本实用新型的中子个人剂量计的中子能量响应示意图。 

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细的描述。 

剂量计测量反冲质子实际上是利用了以下的核反应： 

n+H→n+p 

其中的H由聚乙烯等塑料来提供，那么如果通过剂量计材料的改变，可以利用其他的核反应，产生额外的带电粒子，就可以提高剂量计对低能量中子的响应。 

这种物质应该对于低能端的中子反应截面较大，一般来讲这样的材料主要有³He、⁶Li、¹⁰B、Au等。³He是惰性气体，很难使用。Au的成本也高而且组织等效性差，不适合做剂量计材料。因此，⁶Li和¹⁰B可以作为主要的考虑对象，但考虑到剂量计的可加工性等问题，使用塑料材料是最为可行的，而以上两种物质能够较容易形成塑料的¹⁰B更为容易实现，因此本实用新型采用含硼聚乙烯材料作为剂量计的主要材料，以期达到低能端能量补偿的效果。利用¹⁰B测量中子主要利用以下核反应： 

n+¹⁰B→⁷Li+α+2.792MeV(6.1％) 

⁷Li*+α+2.31MeV(93.9％)