[发明专利]一种基于伽马射线能谱探测器的宽能中子剂量当量率仪

说明书

本发明提供一种基于伽马射线能谱探测器的宽能中子剂量当量率仪包括：球体，球体的最外层为中子非弹散射材料层，球体的球心处设置有伽马射线探测器；所述伽马射线探测器与中子非弹散射材料层之间设置有若干层中子慢化体和若干层热中子俘获材料，所述中子慢化体与热中子俘获材料隔层交错设置；所述伽马射线探测器为溴化镧探测器。中子进入测量系统后，中子与中间材料发生非弹性反应或辐射俘获而产生的瞬发伽马射线被伽马探测器探测到后，通过伽马能谱解谱技术可以获得中子能谱，最终转换为中子剂量当量率。

技术领域：

本发明属于辐射测量技术领域，具体涉及一种基于伽马射线能谱探测器的宽能中子剂量当量率仪。

背景技术：

中子剂量率仪是一种用于测量和评价中子辐射产生的周围剂量当量率的辐射监测设备。目前，常见的辐射防护用中子剂量率仪，其基本组成包括慢化体、中子能量补偿材料、热中子灵敏计数器及电子学线路。其结构特点是将热中子灵敏计数器用球形或圆柱形慢化体裹在中心处；慢化体内，离中心探测器某一距离上设置一带有慢中子透过孔的中子吸收筛，或用含硼材料的吸收层，入射中子射入慢化体后被慢化(或热中子扩散)，在通过吸收筛(或吸收层)时一部分慢(热)中子被吸收，一定比例的中子穿过，穿过吸收筛的部分中子继续被慢化或扩散，最后到达中心探测器的部分中子被探测器记录下来。

现有的中子剂量率仪，根据结构设计的不同，可大致分为三类：一是单计数器型，这类剂量率仪采用单个球形或柱形聚乙烯作为慢化体，球心放置单个正比计数器(如BF₃、³He)或⁶Li玻璃闪烁体，球体中间夹杂一些经过特殊设计的硼塑料或镉材料等中子能量补偿材料。二是多计数器型，这类剂量率仪的慢化体为单球或多球设计，探头采用多个正比计数器(如³He)，分别放置在慢化体的球心或者球面，球体中间夹杂中子能量补偿材料。三是谱仪型，这类剂量率仪将热中子探测器分别包裹在不同直径的慢化球壳内，利用不同大小慢化球的慢化能力不同，得到不同能量的中子响应，通过对测量得到的慢化中子能谱进行解谱，解出中子辐射场的实际能谱，进而计算得到辐射场的中子剂量当量率。

目前，中子能谱测量方法可大致分为：中子活化法、反冲质子(反冲核)法、飞行时间测量法、中子慢化构建响应函数法(多球中子谱仪)等。但各种方法均有局限性，中子活化法利用一系列具有反应阈值的活化箔进行操作，操作复杂且无法在线测量；反冲质子法适用于快中子的测量，对热中子测量能力不足；飞行时间法原理简单，但设备系统复杂，仅适用于脉冲化的中子源测量，且对入射中子方向有严格要求，系统效率较低；多球中子谱仪需进行多次测量，无法测量瞬态中子能谱，且操作较为繁琐。因此，基于新原理的中子能谱测量新方法仍有待于进一步探索和研究。另外，通过对中子能谱的测量，可以将中子能谱转换为中子剂量当量率。因此，本发明基于伽马射线能谱的中子能谱测量新方法提出一种基于伽马射线能谱探测器的宽能中子剂量当量率仪，用于辐射测量领域的中子剂量当量率测量。

发明内容：

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种基于伽马射线能谱探测器的宽能中子剂量当量率仪。

本发明采用以下技术方案：

一种基于伽马射线能谱探测器的宽能中子剂量当量率仪，包括：球体，球体的最外层为中子非弹散射材料层，球体的球心处设置有伽马射线探测器；所述伽马射线探测器与中子非弹散射材料层之间设置有若干层中子慢化体和若干层热中子俘获材料，所述中子慢化体与热中子俘获材料隔层交错设置。

进一步的，所述伽马射线探测器为溴化镧探测器。

进一步的，所述中子非弹散射材料层为能与快中子发生非弹性散射并产生瞬发伽马射线而反映快中子信息的材料。

进一步的，所述中子非弹散射材料层包括但不限于铅和铁。

进一步的，所述热中子俘获材料为能与热中子发生俘获反应并产生瞬发伽马射线而反映热中子信息的高俘获截面的材料。