CN111487672A - 半导体探测器测量中子能谱的方法 - Google Patents

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刘建忠
商洁
孔海宇
王龙江
杨凯
林海鹏
杨彪
谷伟刚
冯晓波
安艳龙
席强伟
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Abstract

本发明涉及半导体探测器测量中子能谱的方法，将慢化球体在半径方向分成至少5个球壳区域；将半导体探测器安装于所述球壳区域内，测量球体内热中子的分布；按照球壳区域分类对半导体探测器的测量数据进行数据处理；利用解谱软件对处理后的数据进行解计算，得到解谱结果。本发明的有益效果如下：本发明通过将一个慢化球虚拟地分成若干层球壳区域，并在每层放置至少一个半导体中子探测器，模拟若干个球的多球谱仪，探测器可同时工作，一个测量周期即可获取全部测量数据，节省大量时间且能够降低工作人员的辐射风险。本发明工艺简单、成本低有很强的实用性。

Description

半导体探测器测量中子能谱的方法
技术领域
本发明属于辐射测量领域，具体涉及一种半导体探测器测量中子能谱的方法。
背景技术
中子能谱对于核结构和核反应机制的研究、中子与物质相互作用机理、中子测量、中子剂量学研究有重要意义，常用的中子能谱测量方法有飞行时间法、反冲质子法、核反应探测法、阈探测器法，其中多球谱仪广泛应用于辐射防护和环境中子能谱测量。
多球谱仪主要由热中子灵敏探测器、多个不同直径的慢化球和电子学系统组成。为了测量出某一点的中子能谱，通常是将这些直径不同的慢化球，放入热中子灵敏探测器，依次在测量点上测量。根据测量计数和谱仪的响应函数，通过解谱求出这一点的中子能谱，进而给出辐射防护需要的一些积分量。由于中子注量-剂量当量转换系数随中子能量的变化很大，多球谱仪给出的剂量当量值比目前的中子剂量仪表给出的值更为可信，同时也给修正不具备中子能量测量能力的仪表提供了依据。目前多球谱仪系统已经广泛应用于各种辐射场中子能谱的测量工作。
多球谱仪由7～12个大小不等的慢化球组成，每次测量都需要分别使用这些慢化球测量一遍，过程费时费力，工作人员也有较大的受照风险。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的是提供一种半导体探测器测量中子能谱的方法，本发明能够有效减小中子能谱的测量周期、降低工作人员劳动强度、提高测量效率、降低人员受照风险。
本发明的技术方案如下：
半导体探测器测量中子能谱的方法，将慢化球体在半径方向分成至少5个球壳区域；将半导体探测器安装于所述球壳区域内，测量球体内热中子的分布；按照球壳区域分类对半导体探测器的测量数据进行数据处理；利用解谱软件对处理后的数据进行解计算，得到解谱结果。
进一步地，上述的半导体探测器测量中子能谱的方法，所述慢化球体分为5-7个球壳区域。
进一步地，上述的半导体探测器测量中子能谱的方法，所述测量球体内热中子的分布是在一个测量周期内进行。
进一步地，上述的半导体探测器测量中子能谱的方法，除了最中心的球壳区域，剩余的每个球壳区域内的至少有两个半导体探测器，同一球壳区域内的半导体探测器均匀分布。
进一步地，上述的半导体探测器测量中子能谱的方法，除了最中心的球壳区域，剩余的每个球壳区域内有6个半导体探测器；所述半导体探测器两两对应分成三组；相互对应的两个半导体探测器连线穿过所述慢化球体的球心；三条所述相互对应的两个半导体探测器连线相互垂直。
进一步地，上述的半导体探测器测量中子能谱的方法，不同球壳区域的半导体探测器排布成三条直线，这三条直线中的任两条均相互垂直。
进一步地，上述的半导体探测器测量中子能谱的方法，所述半导体探测器的灵敏区内涂覆有6LiF膜。
本发明的有益效果如下：
本发明通过将一个慢化球虚拟地分成若干层球壳区域，并在每层放置至少一个半导体中子探测器，模拟若干个球的多球谱仪，探测器可同时工作，一个测量周期即可获取全部测量数据，节省大量时间且能够降低工作人员的辐射风险。本发明工艺简单、成本低有很强的实用性。
附图说明
图1为本发明采用半导体探测器测量中子能谱的方法的慢化球体的结构示意图。
上述附图中，1、慢化球体；2、球壳区域；3、半导体探测器。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
本发明提供了一种半导体探测器测量中子能谱的方法，将慢化球体1在半径方向分成至少5个球壳区域2；将半导体探测器3安装于所述球壳区域2内，测量球体内热中子的分布；按照球壳区域分类对半导体探测器3的测量数据进行数据处理；利用解谱软件对处理后的数据进行解计算，得到解谱结果。
所述慢化球体分为5-7个球壳区域。所述测量球体内热中子的分布是在一个测量周期内进行。
为了增加探测的准确性能，除了最中心的球壳区域2，剩余的每个球壳区域2内的至少有两个半导体探测器，同一球壳区域内的半导体探测器均匀分布。
如图1所示，本实施例除了最中心的球壳区域2，剩余的每个球壳区域2内有6个半导体探测器3；所述半导体探测器3两两对应分成三组；相互对应的两个半导体探测器3连线穿过所述慢化球体1的球心；三条所述相互对应的两个半导体探测器3连线相互垂直。如此，能够确保每个球壳区域2能够被均匀探测。
为了便于安装和布置，不同球壳区域2的半导体探测器排布成三条直线，这三条直线中的任两条均相互垂直。
由于位置灵敏中子探测器价格高昂，位置分辨能力不强，本发明中采用的中子探测器为半导体探测器。由于半导体探测器本身对中子的响应极低，一般不能直接用于中子测量，在本发明中，半导体探测器的灵敏区涂覆一层6LiF膜，利用6Li(n，α)3H反应生成的α粒子，通过测量α粒子来间接测量中子。本发明在保留多球谱仪中子能谱测量精度好、灵敏度高、探测效率高等优点的同时，一次测量就可给出中子辐射场的注量、能量和剂量信息，体积、重量大幅度下降，实现了中子能谱的实时测量。同时也利用半导体探测器精确反映中子能谱精细结构。
本发明通过将一个慢化球虚拟地分成若干层球壳区域，并在每层放置至少一个半导体中子探测器，模拟若干个球的多球谱仪，探测器可同时工作，一个测量周期即可获取全部测量数据，实现中子能谱的测量、数据处理和解谱的快捷化、自动化和一键化，在保留多球谱仪中子能谱测量精度好、灵敏度高、探测效率高等优点的同时，一次测量就可给出中子辐射场的注量、能量和剂量信息，体积、重量大幅度下降，实现了中子能谱的实时测量。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (7)

1.半导体探测器测量中子能谱的方法，其特征在于，将慢化球体在半径方向分成至少5个球壳区域；将半导体探测器安装于所述球壳区域内，测量球体内热中子的分布；按照球壳区域分类对半导体探测器的测量数据进行数据处理；利用解谱软件对处理后的数据进行解计算，得到解谱结果。
2.如权利要求1所述的半导体探测器测量中子能谱的方法，其特征在于，所述慢化球体分为5-7个球壳区域。
3.如权利要求1所述的半导体探测器测量中子能谱的方法，其特征在于，所述测量球体内热中子的分布是在一个测量周期内进行。
4.如权利要求1所述的半导体探测器测量中子能谱的方法，其特征在于，除了最中心的球壳区域，剩余的每个球壳区域内的至少有两个半导体探测器，同一球壳区域内的半导体探测器均匀分布。
5.如权利要求4所述的半导体探测器测量中子能谱的方法，其特征在于，除了最中心的球壳区域，剩余的每个球壳区域内有6个半导体探测器；所述半导体探测器两两对应分成三组；相互对应的两个半导体探测器连线穿过所述慢化球体的球心；三条所述相互对应的两个半导体探测器连线相互垂直。
6.如权利要求5所述的半导体探测器测量中子能谱的方法，其特征在于，不同球壳区域的半导体探测器排布成三条直线，这三条直线中的任两条均相互垂直。
7.如权利要求1-6任一所述的半导体探测器测量中子能谱的方法，其特征在于，所述半导体探测器的灵敏区内涂覆有6LiF膜。
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