[发明专利]一种中子测量仪

说明书

本发明公开了一种中子测量仪，涉及核辐射探测技术领域，具体为一种中子测量仪，包括球形外层聚乙烯慢化体组件和柱形内层聚乙烯慢化体组件，所述柱形内层聚乙烯慢化体组件装配于球形外层聚乙烯慢化体组件的内侧，所述球形外层聚乙烯慢化体组件主要由球盖、球形外层聚乙烯慢化体主体、支撑柱组成，所述柱形内层聚乙烯慢化体主体中装配有热中子探测器。该中子测量仪，通过采用一种定位销固定和热中子吸收层孔一体加工法，实现中子测量仪的定位牢固和准确，从而确保该中子测量仪的能量响应优化效果，并且中子测量仪整体的结构紧凑、尺寸适中、重量较轻。

技术领域

本发明涉及核辐射探测技术领域，更具体地，涉及一种中子测量仪。

背景技术

中子测量仪是一种常见的核辐射探测仪器，也叫中子检测仪，适用于RI设施，特别是加速器设施的中子测量，警察，消防系统，应急配备(对应临界事故)，核电设施，测量来自反应堆出来的中子线，可测量环境中子剂量率和累积剂量，监测场所辐射水平，中子测量方法有核反应法、核反冲法、活化法、核裂变法，其中核反应法应用较为广泛，该方法可用于探测慢、快中子通量密度及中子剂量率。

目前中子核反应法一般使用的热中子探测器有3He计数管、⁶Li玻璃、BF₃计数管等，这些探测器对中子的反应截面符合1/v规律，即：仅对热中子灵敏，对快中子能量响应很低，为提高快中子的探测效率和能量响应，都使用聚乙烯慢化体，以利用中子与聚乙烯慢化体中的C、H等轻核的弹性散射与非弹性散射，使快中子慢化为热中子，因此中子测量仪一般由热中子探测器、聚乙烯慢化体和测量系统组成，其中热中子探测器位于几何中心，外层包围聚乙烯慢化体，中子测量仪虽然采用聚乙烯慢化体能提高快中子的能量响应，但它同时对热中子衰减吸收导致热中子能量响应不足，对中能中子慢化较充分导致中能中子能量响应过大。

总体而言，中子测量仪在慢中子能区和快中子能区被低估，而在中能中子能区被高估，无法满足《GB/T14318-2019辐射防护仪器中子周围剂量当量(率)仪》对能量响应误差的要求：热中子～50keV，响应为0.2～8.0；50keV～10MeV，响应为0.5～2.0；10MeV～20MeV，响应为0.2～2.0，这严重影响探测性能，为此，我们设计了一种中子测量仪来解决上述问题。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提出了一种中子测量仪，以改善上述问题。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种中子测量仪，包括球形外层聚乙烯慢化体组件和柱形内层聚乙烯慢化体组件，所述柱形内层聚乙烯慢化体组件装配于球形外层聚乙烯慢化体组件的内侧，所述球形外层聚乙烯慢化体组件主要由球盖、球形外层聚乙烯慢化体主体、支撑柱组成，所述柱形内层聚乙烯慢化体主体中装配有热中子探测器，所述柱形内层聚乙烯慢化体组件由柱形内层聚乙烯慢化体主体、侧面热中子吸收层、顶部热中子吸收层、底部热中子吸收层、热中子探测器、硬件模块和压盖组成，所述侧面热中子吸收层套装在柱形内层聚乙烯慢化体主体的外部，所述柱形内层聚乙烯慢化体主体的底部装配有辅助柱形内层聚乙烯慢化体组件装配的定位柱，所述球形外层聚乙烯慢化体组件中开设有与定位柱相匹配的定位槽。

进一步的，所述支撑柱有三个，且三个支撑柱均匀安装在球球形外层聚乙烯慢化体组件的底部。

进一步的，所述柱形内层聚乙烯慢化体组件中设计有10个空气通道，分别为1个顶部空气通道、1个底部空气通道、以及8个在球形外层聚乙烯慢化体组件外侧均匀分布的外空气通道。

进一步的，所述侧面热中子吸收层的外侧采用一体加工法加工有均匀分布的8个第一热中子吸收层孔，所述第一热中子吸收层孔的位置与外空气通道的位置相互对应。

进一步的，所述顶部热中子吸收层上设计有第二热中子吸收层孔，所述底部热中子吸收层上设计第三热中子吸收层孔。

进一步的，所述侧面热中子吸收层呈薄壁圆柱状，且侧面热中子吸收层采用镉或含硼聚乙烯材料制成。