CN202771002U - 一种球形高能中子探头 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种球形高能中子探头，包括球形结构的慢化体及内置在慢化体中心的球形3He正比计数器，所述慢化体包括采用聚乙烯制成的最外层（1），在最外层（1）的内表面设置由铅金属制成的中间层（2），在中间层（2）的内表面设置采用含硼聚乙烯制成的最内层（3），因此可以将0.025eV～1000MeV的高能中子有效慢化至热中子能区，并可以方便地与球形的热中子探测器组合，形成高能中子探头，适用于0.025eV～1000MeV的高能中子测量工作，并能有效测量中子辐射场中的高能成份，同时，基本不改变仪器原有的对低能成份的探测能力，能广泛应用于中子的辐射监测工作。
Description
技术领域
本实用新型涉及核辐射探测技术领域，具体涉及一种用于测量高能中子的探头。
背景技术
目前常用的中子测量手段主要是使用热中子探测器，如3He计数器、6LiF、BF3计数器等，它们对热中子有较高的探测效率，随着中子能量的升高，其探测效率会急剧下降，即它们与中子的反应截面与中子速度成反比，为将能量高于0.025eV的中子慢化，须使用含轻核较多的材料制成慢化体，目前最常用的是使用聚乙烯制成的慢化体，这种慢化体适用的中子能量范围一般是0.025eV～20MeV。因此，目前常用的中子测量手段所适用的能量范围也是0.025eV～20MeV。
常见的中子监测仪表监测的是能量在热中子～20MeV的中子，探测器使用的一般都是热中子探测器，如3He计数器、6Li玻璃、BF3计数器等，这些探测器对热中子有较大的反应截面，随着中子能量的升高，其探测效率急剧下降，即它们与中子的反应截面与中子速度成反比，为了拓展仪器的能量响应范围，常见的中子监测仪表都使用单聚乙烯慢化体或聚乙烯加含硼聚乙烯结构，以便提高快中子的探测效率，而当中子能量大于20MeV时，由于上述两种聚乙烯慢化体结构体积方面的原因，慢化体不足以将中子慢化至热中子，中子监测仪表的能量响应开始明显下降，而偏离国际辐射防护委员会(ICRP)推荐的响应曲线。因此，当用普通的中子监测仪表测量高能加速器周围的辐射场时，必然会造成不同程度上的过低估计。
实用新型内容
针对现有技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种球形慢化体，可以将0.025eV～1000MeV的高能中子有效慢化至热中子能区，并可以方便地与球形的热中子探测器组合，形成高能中子探头，适用于0.025eV～1000MeV的高能中子测量工作。
本实用新型为解决上述技术问题所采用的技术方案如下所描述：
一种球形高能中子探头，包括慢化体及正比计数器，其特征在于：所述慢化体为球形结构，包括聚乙烯材质的最外层，在最外层的内表面设置由铅金属制成的中间层，在中间层的内表面设置含硼聚乙烯材质的最内层，所述慢化体的中心内置正比计数器。
进一步,所述的正比计数器为3He正比计数器。
进一步,所述3He正比计数器为球形。
进一步,最外层的厚度为70-77mm，中间层的厚度为8-13mm，最内层的厚度为17-25mm。
进一步,所述最内层的内部球形空间的半径为25mm。
再进一步,所述慢化体的直径为240mm-280mm。
本实用新型的有益效果如下：本实用新型通过在球形慢化体的外表面设置由聚乙烯制成的最外层，在最外层的内表面设置由铅金属制成的中间层，在中间层的内表面设置由含硼聚乙烯制成的最内层，并在球形慢化体的中心内置3He正比计数器，因此可以将0.025eV～1000MeV的高能中子有效慢化至热中子能区，并可以方便地与球形的热中子探测器组合，形成高能中子探头，适用于0.025eV～1000MeV的高能中子测量工作，并能有效测量中子辐射场中的高能成份，同时，基本不改变仪器原有的对低能成份的探测能力，能广泛应用于中子的辐射监测工作。
附图说明
图1是本实用新型的球形高能中子探头的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例来对本实用新型进行描述。
常见的中子监测仪表监测的是能量在热中子～20MeV的中子，探测器使用的一般都是热中子探测器，如3He计数器、6Li玻璃、BF3计数器等，这些探测器对热中子有较大的反应截面，随着中子能量的升高，其探测效率急剧下降，为了拓展仪器的能量响应范围，常见的中子监测仪表都使用单聚乙烯慢化体或聚乙烯加含硼聚乙烯结构，以便提高快中子的探测效率，而当中子能量大于20MeV时，由于上述两种聚乙烯慢化体结构体积方面的原因，慢化体不足以将中子慢化至热中子，因此，当用普通的中子监测仪表测量高能加速器周围的辐射场时，必然会造成不同程度上的过低估计。
中子与重金属的（n,xn）核反应属于有阈反应，以铅为例，中子与铅的（n,xn）核反应的阈值为4MeV。当中子能量小于4MeV时，铅层对中子的影响较小，可以忽略不计。当中子能量大于4MeV时，因（n,xn）反应，使中子能量迅速降低，达到可与探测器进行反应的程度，因此，铅层的存在可提高计数器对高能中子的能量响应。
当能量较低的中子通过铅层时，与铅核发生弹性散射，不损失能量。即铅层对低能中子几乎是透明的，因此，它的存在不会影响雷姆仪对低能中子原有的能量响应。当较高能量的中子通过铅层时，与铅核作用发生非弹性散射，将一部分能量传递给铅核，从而使高能中子慢化到能被3He正比计数器记录下来。所以，铅层的存在能够提高中子测量仪表对高能中子的能量响应。
本实用新型利用聚乙烯、重金属、含硼聚乙烯三种材料组成三元慢化球，慢化球中心内置一个球形3He正比计数器，慢化球和3He正比计数器共同组成高能中子探头。
如图1所示，本实用新型的球形高能中子探头，包括慢化体及正比计数器，所述慢化体为球形结构，包括聚乙烯材质的最外层1，在最外层1的内表面设置由铅金属制成的中间层2，在中间层2的内表面设置含硼聚乙烯材质的最内层3，慢化体的中心内置正比计数器4。
本实用新型所述的正比计数器4为3He正比计数器，内置在慢化球中心的3He正比计数器也为球形。
本实用新型最外层1的厚度为70-77mm，中间层2的厚度为8-13mm，最内层3的厚度为17-25mm，最内层3的内部球形空间的半径为25mm，整个慢化体的直径为240mm-280mm。在实际中应根据情况，考虑慢化体的细致构造和材料密度、成分等的具体差异，各个层的厚度在上述范围内可供选择。
在一个实施例中，本实用新型的慢化球，能量范围为20MeV～1000MeV的中子与铅层相互作用，通过非弹性碰撞的方式损失能量，使中子能量降到20MeV以下，采用聚乙烯制成的最外层和采用含硼聚乙烯制成最内层进一步将中子能量降到0.025eV后进入3He正比计数器，被3He正比计数器记录，完成测量流程。
应用上述的慢化球高能中子探头，可有效测量中子辐射场中的高能成份，同时，基本不改变仪器原有的对低能成份的探测能力，可广泛应用于中子的辐射监测工作。
需要注意的是，上述具体实施例仅仅是示例性的，在本实用新型的上述教导下，本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行各种改进和变形，而这些改进或者变形均落在本实用新型的保护范围内。本领域技术人员应该明白，上面的具体描述只是为了解释本实用新型的目的，并非用于限制本实用新型。本实用新型的保护范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (6)
1.一种球形高能中子探头，包括慢化体及正比计数器，其特征在于：所述慢化体为球形结构，包括聚乙烯材质的最外层（1），在最外层（1）的内表面设置由铅金属制成的中间层（2），在中间层（2）的内表面设置含硼聚乙烯材质的最内层（3），所述慢化体的中心内置正比计数器（4）。
2.根据权利要求1所述的一种球形高能中子探头，其特征在于：所述的正比计数器（4）为3He正比计数器。
3.根据权利要求2所述的一种球形高能中子探头，其特征在于：所述3He正比计数器为球形。
4.根据权利要求3所述的一种球形高能中子探头，其特征在于：所述最外层（1）的厚度为70-77mm，中间层（2）的厚度为8-13mm，最内层（3）的厚度为17-25mm。
5.根据权利要求4所述的一种球形高能中子探头，其特征在于：所述最内层（3）的内部球形空间的半径为25mm。
6.根据权利要求5所述的一种球形高能中子探头，其特征在于：所述慢化体的直径为240mm-280mm。
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