CN114185078A - 一种1MeV以上单能中子注量率的测量方法 - Google Patents

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CN114185078A CN202111368175.4A CN202111368175A CN114185078A CN 114185078 A CN114185078 A CN 114185078A CN 202111368175 A CN202111368175 A CN 202111368175A CN 114185078 A CN114185078 A CN 114185078A
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Abstract

本申请实施例公开了一种1MeV以上单能中子注量率的测量方法，涉及中子测量领域，使测量结果更加准确同时减少了测量中子注量率的时间。该1MeV以上单能中子注量率的测量方法包括如下步骤，预设中子源和裂变电离室的距离，计算裂变电离室对单能中子源的响应参数；实验获得裂变碎片脉冲幅度谱，根据阈上裂变碎片计数率、阈下裂变碎片计数修正因子、U靶自吸收修正因子、裂变电离室对单能中子源的响应参数获得单能中子源强；根据获得的单能中子源强及相应的中子角分布获得待校准中子测量设备预放置位置处中子注量率约定真值。本申请的1MeV以上单能中子注量率的测量方法用于测量中子注量率。

Description

一种1MeV以上单能中子注量率的测量方法
技术领域
本申请涉及但不限于中子测量领域，尤其涉及一种1MeV以上单能中子注量率的测量方法。
背景技术
目前，中子探测器广泛应用于安检和航天领域。人们对宇宙中辐射的探测的方法是使用空间辐射中子探测器对宇宙中的中子射线进行探测，为了确保中子探测器的探测精度能够达到探测要求，需要使用中子参考辐射场对中子探测器进行校验。
为了使单能中子参考辐射场能够用于确定中子测量设备的注量响应，首先要准确测量中子测量设备校准位置的中子注量率，传统的测量方法是在中子束流方向或带电粒子束流方向上确定中子测量设备的注量响应的位置用相应的中子注量率标准装置测量相应位置的中子注量率，对于用带电粒子束产生单能中子的情况，还可以利用中子注量率和离核反应靶距离平方成反比的规律确定带电粒子束流方向上其他位置的中子注量率，用合适的中子注量率校准相应的中子测量设备，对于有一定大小的中子注量标准设备，只有把标准设备放置在离核反应靶较远距离的位置，图1为中子注量标注设备注量响应模型，对于中子注量标准设备01来说，才可以把待测量中子注量率的位置的中子场02看成是平行齐向场，以图1的计算模型计算出的实验室现有的U-235裂变电离室在1.2MeV、2.5MeV、5MeV、14.8MeV、19MeV的注量响应结果如表1所示：
表1
中子能量/MeV 注量响应/cm<sup>2</sup>
1.2 2.57620E-06
2.5 2.67276E-06
5 2.29504E-06
14.8 4.15980E-06
19 4.15915E-06
中国原子能科学研究院的5SDH-2串列加速器产生的离靶1m处的1MeV以上中子注量率典型值如表2所示：
表2
中子能量/MeV 中子注量率典型值/(cm<sup>-2</sup>s<sup>-1</sup>)
1.2 5.60000E+02
2.5 8.00000E+02
5 2.40000E+03
14.8 5.60000E+02
19 1.60000E+02
由表1和表2可以估算出U-235裂变电离室在离靶1m处获得10000个裂变碎片计数所需要的时间如表3所示：
表3
中子能量/MeV 裂变碎片计数率/s<sup>-1</sup> 10000个裂变碎片计数的时间/h
1.2 1.44267E-03 1.92544E+03
2.5 2.13821E-03 1.29911E+03
5 5.50810E-03 5.04308E+02
14.8 2.32949E-03 1.19244E+03
19 6.65464E-04 4.17420E+03
从表3可以看出要获得10000个裂变碎片计数至少需要500个小时，这样的实验时间成本实在是太昂贵。
为了使测量结果更加准确且减少测量中子注量率的时间，本申请提出了一种1MeV以上单能中子注量率的测量方法。
发明内容
本申请实施例提供一种1MeV以上单能中子注量率的测量方法，使测量结果更加准确且减少测量中子注量率的时间。
为了达到上述目的，本申请实施例的技术方案是这样实现的：
本申请提供一种1MeV以上单能中子注量率的测量方法，包括以下步骤：预设中子源和裂变电离室的距离，计算裂变电离室对单能中子源的响应参数；实验获得裂变碎片脉冲幅度谱，根据阈上裂变碎片计数率、阈下裂变碎片计数修正因子、U靶自吸收修正因子、裂变电离室对单能中子源的响应参数获得单能中子源强；根据获得的单能中子源强及相应的中子角分布获得待校准中子测量设备预放置位置处中子注量率约定真值。
本申请提供的1MeV以上单能中子注量率的测量方法，包括如下步骤，首先预设中子源和裂变电离室的距离，计算裂变电离室对单能中子源的响应参数；紧接着通过实验获得裂变碎片脉冲幅度谱，根据阈上裂变碎片计数率、阈下裂变碎片计数修正因子、U靶自吸收修正因子、裂变电离室对单能中子源的响应参数获得单能中子源强；最后根据获得的单能中子源强及相应的中子角分布获得待校准中子测量设备预放置位置处中子注量率约定真值。本申请采用单能中子源强以及相应的中子角分布来获取待校准中子测量设备预放置位置处中子注量率约定真值，相比相关技术中将标准设备放置在离核反应靶较远距离的位置，将待测量中子注量率的位置的中子看成平行齐向场，使其趋于平行齐向场的理想状态，测量结果与实际中子注量率存在偏差，本申请通过减小中子注量率测量标准设备离核反应靶的距离，通过测量获得相应单能中子源的源强，然后根据核反应产生的单能中子的角分布选取中子源的抽样区域推算出用于确定中子测量设备注量或能量响应位置的中子注量率，测量结果更加精准且减少测量中子注量率的时间。
在本申请的一种可能的实现方式中，预设中子源和裂变电离室的距离，计算裂变电离室对单能中子源的响应参数的步骤包括：根据预设中子源和裂变电离室的距离和中子源角分布，为了减少计算所用时间所确定的抽样区域，计算裂变电离室对抽样区域中子的响应参数；根据中子源的中子角分布确定抽样区域中子数占4π立体角中子数的比例，结合裂变电离室对抽样区域中子的响应参数确定裂变电离室对单能中子源的响应参数。由于裂变电离室测量效率较低，本申请提供的技术方案中只需要计算裂变电离室对抽样区域的中子的响应参数，然后结合中子源的中子角分布确定抽样区域中子数占4π立体角中子数的比例即可确定裂变电离室对单能中子源的响应参数，相比直接计算裂变电离室对单能中子源的响应参数节省了时间。
在本申请的一种可能的实现方式中，根据获得的单能中子源强及相应的中子角分布获得待校准中子测量设备预放置位置处中子注量率约定真值，包括：根据中子源的角分布确定抽样区域中子数占中子源4π立体角中子数的比例；计算抽样区域中子到达待校准中子测量设备前表面的比例；根据单能中子源强、抽样区域中子数占4π立体角中子数的比例、抽样区域中子到达所述待校准中子测量设备前表面处能够覆盖前表面的比例、能够覆盖前表面的面积，获得待校准中子测量设备预放置位置处中子注量率约定真值。本申请提供的技术方案通过中子源的中子角分布确定了抽样区域中子数占4π立体角中子数的比例、抽样区域中子到达所述待校准中子测量设备前表面处能够覆盖前表面的比例、能够覆盖前表面的面积以及单能中子源强确定了中子注量率计算所需要的四个参数值，通过四个参数值即可获得待校准中子测量设备预放置位置处中子注量率约定真值。
在本申请的一种可能的实现方式中，根据获得的单能中子源强及相应的中子角分布获得待校准中子测量设备预放置位置处中子注量率约定真值，中子注量率的计算公式如下所示：
Figure BDA0003361627740000041
其中，
Figure BDA0003361627740000042
代表中子注量率；Rs代表抽样区域的中子数占4π立体角中子数的比例；Ra代表抽样区域中子到达待校准中子测量设备能够覆盖前表面的面的比例；s代表抽样区域中子到达待校准中子测量设备能够覆盖前表面的面的面积。
在本申请的一种可能的实现方式中，单能中子源强的计算公式如下所示：
Figure BDA0003361627740000043
其中，QE代表中子源强；nE代表裂变电离室测得的阈上效应加本底裂变碎片的计数率；ca代表U靶自吸收修正因子；ct代表阈下裂变碎片修正因子；nEb代表裂变电离室测得的本底裂变碎片的计数率；RE代表裂变电离室的响应参数。
在本申请的一种可能的实现方式中，U靶自吸收修正因子Ca的计算公式如下：
Figure BDA0003361627740000051
其中，Ca代表U靶自吸收修正因子；tu代表靶物质质量厚度；σ代表靶物质质量厚度的标准偏差；R代表裂变碎片在靶物质中的平均射程。
在本申请的一种可能的实现方式中，阈下裂变碎片修正因子ct的计算公式如下：
Figure BDA0003361627740000052
其中，ct代表阈下裂变碎片修正因子；N阈上代表阈上裂变碎片计数；N阈下代表阈下裂变碎片计数。
在本申请的一种可能的实现方式中，单能中子源的能量为1.2MeV。
在本申请的一种可能的实现方式中，裂变电离室为U-235裂变电离室，U-235裂变电离室的外部附着了一定厚度的钆和含硼聚乙烯，用于屏蔽室散射低能中子进入U-235裂变电离室。
在本申请的一种可能的实现方式中，单能中子源离所述被校中子测量设备前表面的距离为150cm，能够覆盖中子测量设备前表面的圆的半径为21cm。
附图说明
图1为相关技术的中子注量标准设备注量响应计算模型；
图2为本申请实施例中的1MeV以上单能中子注量率的测量方法流程图之一；
图3为本申请实施例中的1MeV以上单能中子注量率的测量方法流程图之二；
图4为本申请实施例中的1MeV以上单能中子注量率的测量方法流程图之三；
图5为常规的背靠背U-235裂变电离室的结构示意图；
图6为本申请实施例中的U-235裂变电离室中子响应计算模型；
图7为本申请实施例中1.2MeV单能中子场中子角分布；
图8为本申请实施例中质子束和中子变化过程示意图；
图9为本申请实施例中1.2MeV单能中子谱；
图10为本申请实施例中测量1.2MeV单能中子源强获得的脉冲幅度谱。
附图标记
01-中子注量标准设备；02-中子束；1-裂变电离室；101-电离室外壳；102-充气管；103-顶盖；104-铜柱；105-铜帽；106-绝缘柱；107-保护环；108-高压极和收集极；109-绝缘帽；110-雷莫母头底座；111-底衬和低压极；2-中子束；3-中子源；4-真空靶管；41-靶物质；42-底衬；5-质子束。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的技术特征可以相互组合，具体实施方式中的详细描述应理解为本申请宗旨的解释说明，不应视为对本申请的不当限制。
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请的具体技术方案做进一步详细描述。以下实施例用于说明本申请，但不用来限制本申请的范围。
在本申请实施例中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请实施例的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
此外，在本申请实施例中，“上”、“下”、“左”以及“右”等方位术语是相对于附图中的部件示意置放的方位来定义的，应当理解到，这些方向性术语是相对的概念，它们用于相对于的描述和澄清，其可以根据附图中部件所放置的方位的变化而相应地发生变化。
在本申请实施例中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。
在本申请实施例中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
在本申请实施例中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本申请实施例中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其他实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。
目前，中子探测器广泛应用于安检和航天领域。人们对宇宙中辐射的探测的方法是使用空间辐射中子探测器对宇宙中的中子射线进行探测，为了确保中子探测器的探测精度能够达到探测要求，需要使用中子参考辐射场对中子探测器进行校验。
用于1MeV以上中子注量率测量的标准设备有闪烁体望远镜、半导体望远镜、U-235裂变电离室、U-238裂变电离室，其中裂变电离室是利用中子和裂变电离室中的U靶中的U同位素发生裂变反应，产生裂变碎片，裂变碎片在裂变电离室中的工作气体中电离产生电信号。
参照图2，本申请提供一种1MeV以上单能中子注量率的测量方法，包括以下步骤：
步骤S1：预设中子源和裂变电离室的距离，计算裂变电离室对单能中子源的响应参数；
步骤S2：实验获得裂变碎片脉冲幅度谱，根据阈上裂变碎片计数率、阈下裂变碎片计数修正因子、U靶自吸收修正因子、裂变电离室对单能中子源的响应参数获得单能中子源强；
步骤S3：根据获得的单能中子源强及相应的中子角分布获得待校准中子测量设备预放置位置处中子注量率约定真值。
本申请提供的1MeV以上单能中子注量率的测量方法，包括如下步骤，首先预设中子源和裂变电离室的距离，计算裂变电离室对单能中子源的响应参数；紧接着实验获得裂变碎片脉冲幅度谱，根据阈上裂变碎片计数率、阈下裂变碎片计数修正因子、U靶自吸收修正因子、裂变电离室对单能中子源的响应参数获得单能中子源强；最后根据获得的单能中子源强及相应的中子角分布获得待校准中子测量设备预放置位置处中子注量率约定真值。本申请采用单能中子源强以及相应的中子角分布来获取待校准中子测量设备预放置位置处中子注量率约定真值。相比相关技术中将标准设备放置在离核反应靶较远距离的位置，将待测量中子注量率的位置的中子看成平行齐向场，使其趋于平行齐向场的理想状态，测量结果与实际中子注量率存在偏差，本申请通过减小中子注量率测量标准设备离核反应靶的距离，通过测量获得相应单能中子源的源强，然后根据核反应产生的单能中子的角分布选取中子源的抽样区域推算出用于确定中子测量测量设备注量或能量响应位置的中子注量率，测量结果更加精准且减少测量中子注量率的时间。
参照图2，本申请提供的1MeV以上单能中子注量率的测量方法，包括如下步骤，步骤S1：预设中子源和裂变电离室的距离，计算裂变电离室对单能中子源的响应参数；步骤S2：实验获得裂变碎片脉冲幅度谱，根据阈上裂变碎片计数率、阈下裂变碎片计数修正因子、U靶自吸收修正因子、裂变电离室对单能中子源的响应参数获得单能中子源强；步骤S3：根据获得的单能中子源强及相应的中子角分布获得待校准中子测量设备预放置位置处中子注量率约定真值。本申请采用单能中子源强以及相应的中子角分布来获取待校准中子测量设备预放置位置处中子注量率约定真值。相比相关技术中将标准设备放置在离核反应靶较远距离的位置，将待测量中子注量率的位置的中子看成平行齐向场，使其趋于平行齐向场的理想状态，测量结果与实际中子注量率存在偏差，本申请通过减小中子注量率测量标准设备离核反应靶的距离，通过测量获得相应单能中子源的源强，然后根据核反应产生的单能中子的角分布选取中子源的抽样区域推算出用于确定中子测量设备注量或能量响应位置的中子注量率，测量结果更加精准且减少测量中子注量率的时间。
进一步地，如图3所示，步骤S1：预设中子源和裂变电离室的距离，计算裂变电离室对单能中子源的响应参数，包括：
步骤S11：根据预设中子源和裂变电离室的距离和中子源角分布，为了减少计算所用时间所确定的抽样区域，计算裂变电离室对抽样区域中子的响应参数；
步骤S12：根据中子源的中子角分布确定抽样区域中子数占4π立体角中子数的比例，结合裂变电离室对抽样区域中子的响应参数确定裂变电离室对单能中子源的响应参数。
由于裂变电离室测量效率较低，本申请提供的技术方案中只需计算裂变电离室对抽样区域的中子的响应参数，然后结合中子源的中子角分布确定抽样区域中子数占4π立体角中子数的比例即可确定裂变电离室对单能中子源的响应参数，相比计算裂变电离室对单能中子源的响应参数节省了时间。
更进一步地，如图4所示，步骤S3：根据获得的单能中子源强及相应的中子角分布获得待校准中子测量设备预放置位置处中子注量率约定真值，包括：
步骤S31：根据中子源的角分布确定抽样区域中子数占中子源4π立体角中子数的比例；
步骤S32：计算抽样区域中子到达待校准中子测量设备前表面的比例；
步骤S33：根据单能中子源强、抽样区域中子数占4π立体角中子数的比例、抽样区域中子到达待校准中子测量设备前表面处能够覆盖前表面的面的比例、能够覆盖前表面的面的面积，获得待校准中子测量设备预放置位置处中子注量率约定真值。
本申请提供的技术方案通过中子源的中子角分布确定了抽样区域中子数占4π立体角中子数的比例、抽样区域中子到达所述待校准中子测量设备前表面处能够覆盖前表面的面的比例、能够覆盖前表面的面的面积以及单能中子源强确定了中子注量率计算所需要的四个参数值，通过四个参数值即可获得待校准中子测量设备预放置位置处中子注量率约定真值。本申请提供一种具体的实施例来描述1MeV以上单能中子注量率的测量方法，实施例为1.2MeV单能中子源强和质子束流线上离靶1.5m处半径为21cm圆面的平均中子注量率。
中子探测器需要在中子参考辐射场中经过校验和校准之后再进行使用。国际标准化组织推荐的用于确定中子测量设备的注量和能量响应的单能中子参考辐射场的能量和产生方式如表4所示：
表4
Figure BDA0003361627740000101
参照图5，常规的裂变电离室1包括十一部分，电离室的外壳101、充气管102、顶盖103、铜柱104、铜帽105、绝缘柱106、保护环107、高压和收集极108、绝缘帽109、雷莫母投底座110和底衬和低压极111组成，其中。底衬111为直径36mm，厚度为0.3mm的铂金，高压和收集极108为直径36mm，厚度为0.2mm的无氧铜，且极间距为20mm，在两极的正中间有一用于保证中心电场均匀和防止漏电流的保护环107，保护环107内径29mm，外径36mm，厚度0.2mm，材料为无氧铜，铀靶镀在底衬和低压极111上，所镀铀靶直径为25mm，表5为靶中U同位素的丰度，表6为靶物质中U同位素原子核的数目。
表5
<sup>234</sup>U(％) Std Err <sup>235</sup>U(％) Std Err <sup>236</sup>U(％) Std Err <sup>238</sup>U(％) Std Err
1.262 0.004 90.118 0.0036 0.2294 0.0014 8.390 0.0031
表6
U同位素名称 原子核数目
U-234 2.545E+16
U-235 1.82378E+18
U-236 4.75075E+15
U-238 1.6967E+17
在用U-235裂变电离室测量单能中子源强时，中子源强可以表示为公式1:
Figure BDA0003361627740000111
式中，QE代表中子源强；nE代表裂变电离室测得的阈上效应加本底裂变碎片的计数率；ca代表U靶自吸收修正因子；ct代表阈下裂变碎片修正因子；nEb代表裂变电离室测得的本底裂变碎片的计数率；RE代表裂变电离室的响应参数。
其中，U靶自吸收修正因子ca通过公式2计算：
Figure BDA0003361627740000112
式中，ca代表U靶自吸收修正因子；tu代表靶物质质量厚度；σ代表靶物质量厚度的标准偏差；R代表裂变碎片在靶物质中的平均射程
由于本实施例选取的是U-235裂变电离室，所以靶物质为铀靶，铀靶的质量厚度为161.1μg/cm2，质量厚度的标准偏差为1.10μg/cm2，裂变碎片在靶物质中的平均射程为7.5E+3μg/cm2，通过公式2计算得出U靶自吸收修正因子Ca为1.010778。
接下来计算裂变电离室的响应参数RE，裂变电离室的响应计算模型如图6所示，中子源3发射中子束2，选取中子源的抽样区域的中子2进入裂变电离室1的铀靶上，发生裂变，使得裂变电离室3对抽样区域的中子2发生响应。
本申请实施例中使用的裂变电离室是在图5的基础上加上了0.2mm厚的钆和3mm厚的含硼聚乙烯，用于屏蔽室散射低能中子进入裂变电离室，响应计算时没有描述充气管和雷莫接口，为了提高计算效率，抽样的角度的范围为0.945519～1，为了使模拟更加准确，利用中子角分布进行抽样，1.2MeV单能中子场的角分布数据如图7所示。
由于要产生的单能中子有一定的产额，参照图8，质子束5在真空靶管4中轰击靶物质42，产生一定能量的单能中子，裂变电离室1可对单能中子发生响应，由于本申请实施例单能中子的大小为1.2MeV，因此靶物质42设置为氚靶，为了使出射的单能中子有一定的产额，因此，使用的氚靶厚度为710μg/cm2，另外，为了能支撑这样薄的氚靶，使用了3mm的钽作为底衬41，因此，出射的1.2MeV单能中子有一定的展宽，使用Target软件计算的U-235裂变电离室前表面的中子能谱如图9所示。
利用图9的中子谱和图7的中子角分布计算的U-235裂变电离室对抽样区域中子的响应为：1.39981E-07，由于图6的计算模型中，抽样区域的中子数只占4π立体角中子数量的一部分，利用图7的中子角分布计算的抽样区域的中子数占4π立体角中子数量的比例为：0.0480223，因此，U-235裂变电离室对1.2MeV单能中子源的响应为：6.72221E-09。
1.2MeV单能中子源强的测量是在5SDH-2串列加速器进行的，探测器放置在0°角位置，距离靶心的距离都是10cm，测量1.2MeV单能中子源强获得的脉冲幅度谱如图10所示：
阈下裂变碎片修正因子ct可以表示为公式3：
Figure BDA0003361627740000121
式中，ct代表阈下裂变碎片修正因子；N阈上代表阈上裂变碎片计数；N阈下代表阈下裂变碎片计数。测量活时间为208796s，阈上裂变碎片计数为10873，信号和噪声的甄别阈道址为25，外推的阈下裂变碎片计数为263，阈下裂变碎片修正因子为1.024188。
另外根据靶自吸收修正因子为1.010778，则总裂变碎片计数为11256，裂变碎片计数率为5.39092E-02s-1，同一时间段内监视器的计数为22181919。
本底采用挡影锥的方法测量。本底测量的活时间为14899s，本底裂变碎片计数为10，监视器计数为1514804，采用探测器距离靶心10cm时监视器的计数率进行归一后的本底裂变碎片计数率7.01327E-04s-1，则探测器效应裂变碎片计数率为5.32078E-02s-1，则根据U-235裂变电离室对1.2MeV单能中子的响应计算出1.2MeV单能中子源强为7.91522E+06s-1。
这里以校准实验室的工作标准长计数器为例，给出长计数器典型放置位置离靶150cm处中子注量率，用的能够覆盖长计数器前表面的圆面半径为21cm，长计数器前表面的中子注量率可以表示为公式4：
Figure BDA0003361627740000131
式中，
Figure BDA0003361627740000132
代表中子注量率；Rs代表抽样区域的中子数占4π立体角中子数的比例；Ra代表抽样区域中子到达长计数器前表面的比例；s代表能够覆盖长计数器前表面的面的面积。
计算长计数器前表面中子注量率采用的抽样区域和计算中子源强时一样，抽样区域中子数占4π立体角中子数的比例为：0.0480223；蒙卡计算的到达长计数器前表面的比例为：3.65931E-01；则由式4计算的离靶150cm处的中子注量率为1.00396E+02cm-2s-1。
从上面的描述可以看出，采用通过测量中子源强的方法，实验获得1.2MeV单能中子形成的效应加本底裂变碎片脉冲幅度谱的时间是57.99889h，而传统测量中子注量率的方法使用1.92544E+03h，传统方法所用时间是现在的方法的33倍，可见使用现在的方法测量中子注量率极大地节约了时间成本。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种1MeV以上单能中子注量率的测量方法，其特征在于，包括如下步骤：
预设中子源和裂变电离室的距离，计算裂变电离室对单能中子源的响应参数；
实验获得裂变碎片脉冲幅度谱，根据阈上裂变碎片计数率、阈下裂变碎片计数修正因子、U靶自吸收修正因子、裂变电离室对单能中子源的响应参数获得单能中子源强；
根据获得的单能中子源强及相应的中子角分布获得待校准中子测量设备预放置位置处中子注量率约定真值。
2.根据权利要求1所述的1MeV以上单能中子注量率的测量方法，其特征在于，所述预设中子源和裂变电离室的距离，计算裂变电离室对单能中子源的响应参数，包括：
根据预设所述中子源和所述裂变电离室的距离和中子源角分布，为了减少计算所用时间所确定的抽样区域，计算所述裂变电离室对所述抽样区域中子的响应参数；
根据所述中子源的中子角分布确定所述抽样区域中子数占4π立体角中子数的比例，结合所述裂变电离室对所述抽样区域中子的响应参数确定所述裂变电离室对所述单能中子源的响应参数。
3.根据权利要求1所述的1MeV以上单能中子注量率的测量方法，其特征在于，所述根据获得的单能中子源强及相应的中子角分布获得待校准中子测量设备预放置位置处中子注量率约定真值，包括：
根据所述中子源的角分布确定所述抽样区域中子数占所述中子源4π立体角中子数的比例；
计算所述抽样区域中子到达待校准中子测量设备前表面的比例；
根据所述单能中子源强、抽样区域中子数占4π立体角中子数的比例、抽样区域中子到达所述待校准中子测量设备前表面处能够覆盖前表面的面的比例、能够覆盖前表面的面的面积，获得待校准中子测量设备预放置位置处中子注量率约定真值。
4.根据权利要求3所述的1MeV以上单能中子注量率的测量方法，其特征在于，所述根据获得的单能中子源强及相应的中子角分布获得待校准中子测量设备预放置位置处中子注量率约定真值，所述中子注量率的计算公式如下所示：
Figure FDA0003361627730000021
其中，
Figure FDA0003361627730000022
代表中子注量率；Rs代表抽样区域的中子数占4π立体角中子数的比例；Ra代表抽样区域中子到达能够覆盖待校准中子测量设备前表面的面的比例；s代表能够覆盖待校准中子测量设备前表面的面的面积。
5.根据权利要求1所述的1MeV以上单能中子注量率的测量方法，其特征在于，所述单能中子源强的计算公式如下所示：
Figure FDA0003361627730000023
其中，QE代表单能中子源强；nE代表裂变电离室测得的阈上效应加本底裂变碎片的计数率；ca代表U靶自吸收修正因子；ct代表阈下裂变碎片修正因子；nEb代表裂变电离室测得的本底裂变碎片的计数率；RE代表裂变电离室的响应参数。
6.根据权利要求5所述的1MeV以上单能中子注量率的测量方法，其特征在于，所述U靶自吸收修正因子ca的计算公式如下：
Figure FDA0003361627730000024
其中，ca代表U靶自吸收修正因子；tu代表靶物质质量厚度；σ代表靶物质质量厚度的标准偏差；R代表裂变碎片在靶物质中的平均射程。
7.根据权利要求5所述的1MeV以上单能中子注量率的测量方法，其特征在于，所述阈下裂变碎片修正因子ct的计算公式如下：
Figure FDA0003361627730000025
其中，ct代表阈下裂变碎片修正因子；N阈上代表阈上裂变碎片计数；N阈下代表阈下裂变碎片计数。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的1MeV以上单能中子注量率的测量方法，所述裂变电离室为U-235裂变电离室，U-235裂变电离室的外部附着了一定厚度的钆和含硼聚乙烯，用于屏蔽室散射低能中子进入U-235裂变电离室。
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