專利名稱：一種高靈敏度中子探測(cè)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種中子探測(cè)器，特別涉及一種用于環(huán)境防護(hù)輻射監(jiān)測(cè)的高靈敏度中子探測(cè)器。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，我國(guó)中子應(yīng)用技術(shù)發(fā)展迅速，中子測(cè)井、中子誘發(fā)測(cè)井、中子照相、中子治 癌、中子活化分析等已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用；另外，大型粒子加速器、各種加速器中子源、散裂中 子源、核電站、反應(yīng)堆及新型熱核反應(yīng)裝置等核設(shè)施大量建造，而在這些核設(shè)施及中子源在 其周?chē)h(huán)境會(huì)產(chǎn)生中子輻射，造成環(huán)境污染并使人員健康受到損傷，故必須對(duì)核設(shè)施及中 子源周?chē)沫h(huán)境輻射進(jìn)行監(jiān)測(cè)，中子探測(cè)有著巨大的需求。按照我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定環(huán)境輻射水平限值為0. ImSv/年，從監(jiān)測(cè)技術(shù)角度可將其 換算成劑量率為約12nSv/h，對(duì)于這樣低水平的中子輻射劑量的測(cè)量，需要高靈敏度的中子 探測(cè)器。目前，實(shí)現(xiàn)中子探測(cè)的方法主要有核反應(yīng)法、核反沖法、核裂變法與核激活法，其中 核反應(yīng)法因其方法簡(jiǎn)單，測(cè)試精確快速而應(yīng)用最為廣泛?，F(xiàn)有的利用核反應(yīng)法進(jìn)行中子探測(cè)的中子探測(cè)器主要為以3He正比計(jì)數(shù)管和 kiBF3正比計(jì)數(shù)管為中子探測(cè)元件的中子探測(cè)器，而現(xiàn)有的大部分中子探測(cè)器都是笨重的 A-B型雷姆儀，在中子探測(cè)元件外包有慢化體和吸收體，由于吸收體的存在，造成靈敏度下 降，由于靈敏度較低，不能探測(cè)到天然中子本底水平(約3nSv/h)，且由于結(jié)構(gòu)比較笨重，不 適于室外攜帶使用；而6LiI (Eu)閃爍晶體具有光輸出大、熱中子探測(cè)效率高、高靈敏度等優(yōu) 點(diǎn)ο總的來(lái)說(shuō)，目前對(duì)核設(shè)施及中子源周?chē)h(huán)境輻射監(jiān)測(cè)的設(shè)備存在著靈敏度不高、 難于便攜的缺點(diǎn)。因此，特別需要一種中子探測(cè)器，對(duì)中子響應(yīng)靈敏，可準(zhǔn)確測(cè)量環(huán)境周?chē)凶虞椛?水平，用于反應(yīng)堆、高能粒子加速器等大型核設(shè)施的環(huán)境中子輻射監(jiān)測(cè)，確保周?chē)h(huán)境及公 眾的中子輻射安全。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種高靈敏度中子探測(cè)器，解決現(xiàn)有的中子探測(cè)器所 存在的問(wèn)題，對(duì)中子響應(yīng)靈敏，可準(zhǔn)確測(cè)量環(huán)境周?chē)凶虞椛渌?，用于反?yīng)堆、高能粒子 加速器等大型核設(shè)施的環(huán)境中子輻射監(jiān)測(cè)，確保周?chē)h(huán)境及公眾的中子輻射安全。本實(shí)用新型所解決的技術(shù)問(wèn)題可以采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)一種高靈敏度中子探測(cè)器，其特征在于，它包括中子探頭、中子慢化體及控制系 統(tǒng)；所述中子探頭的信號(hào)輸出端與所述控制系統(tǒng)的信號(hào)輸入端連接，所述中子探頭設(shè)置在 所述中子慢化體中，所述中子探頭設(shè)置有6LiI (Eu)閃爍晶體制成的中子探測(cè)元件。在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，所述中子探頭由屏蔽外殼、中子探測(cè)元件、光導(dǎo)、 光電轉(zhuǎn)換器和前置放大電路構(gòu)成，所述中子探測(cè)元件、光導(dǎo)、光電轉(zhuǎn)換器和前置放大電路設(shè)置在所述屏蔽外殼內(nèi)，所述中子探測(cè)元件、光導(dǎo)、光電轉(zhuǎn)換器和前置放大電路互相依次連接，所述前置放大電路的輸出端與所述控制系統(tǒng)的信號(hào)輸入端連接。 進(jìn)一步，所述光電轉(zhuǎn)換器為光電倍增管。在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，所述控制系統(tǒng)由放大器、甄別器、計(jì)數(shù)器、控制器、 顯示器、高壓電源和低壓電源構(gòu)成，所述放大器的信號(hào)輸入端與所述中子探頭的信號(hào)輸出 端連接，所述放大器的信號(hào)輸出端依次連接甄別器、計(jì)數(shù)器和控制器，所述顯示器與控制器 連接，所述低壓電源分別與中子探頭、放大器、甄別器、計(jì)數(shù)器、控制器、顯示器和高壓電源 連接，所述高壓電源與所述中子探頭連接。進(jìn)一步，所述低壓電源為14V可反復(fù)充電式的鋰電池。在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，所述中子慢化體為高密度聚乙烯加工而成的中子 慢化體。進(jìn)一步，所述中子慢化體的前部為類圓臺(tái)狀，后部為柱形。進(jìn)一步，所述中子慢化體的外表面到內(nèi)表面之間的距離相等，即所述中子慢化體 的前部的類圓臺(tái)狀高度和半徑及后部的柱形的厚度相等。進(jìn)一步，所述中子慢化體的厚度為4_8cm。在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，所述中子探頭設(shè)置在所述中子慢化體的幾何中心。本實(shí)用新型的高靈敏度中子探測(cè)器具有如下的特點(diǎn)(1)采用高靈敏度的6LiI (Eu)閃爍晶體代替3He正比計(jì)數(shù)管及kiBF3正比計(jì)數(shù)管 作為中子探頭的中子探測(cè)元件，且采用大體積6LiI (Eu)閃爍晶體匹配高靈敏度的光電倍增 管；(2)在中子探頭外包有一定厚度的高密度聚乙烯的中子慢化體，中子慢化體的前 部為類圓臺(tái)狀，后部為柱形，無(wú)吸收體，使中子探頭的靈敏度更高；(3)中子慢化體的厚度在4-8cm之間，能達(dá)到注量率靈敏度與中子能量無(wú)關(guān)的性 能，便于標(biāo)定和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，且儀器便于攜帶。本實(shí)用新型的高靈敏度中子探測(cè)器，采用6LiI(Eu)閃爍晶體作為中子探測(cè)元件， 匹配高靈敏度的光電倍增管作為光電轉(zhuǎn)換器，重量輕，便于攜帶，對(duì)中子響應(yīng)靈敏，角響應(yīng) 好，可準(zhǔn)確測(cè)量環(huán)境周?chē)凶虞椛渌剑豢捎糜诜磻?yīng)堆、高能粒子加速器等大型核設(shè)施的環(huán) 境中子輻射監(jiān)測(cè)，確保周?chē)h(huán)境及公眾的中子輻射安全，實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的目的。本實(shí)用新型的特點(diǎn)可參閱本案圖式及以下較好實(shí)施方式的詳細(xì)說(shuō)明而獲得清楚 地了解。

圖1為本實(shí)用新型的高靈敏度中子探測(cè)器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型的高靈敏度中子探測(cè)器的中子探頭的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實(shí)用新型的高靈敏度中子探測(cè)器的慢化體剖面結(jié)構(gòu)的示意圖；圖4為本實(shí)用新型的高靈敏度中子探測(cè)器的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施方式
為了使本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型。 實(shí)施例如圖1所示，本實(shí)用新型的高靈敏度中子探測(cè)器，它包括中子探頭10、中子慢化體 20及控制系統(tǒng)30 ；中子探頭10的信號(hào)輸出端與控制系統(tǒng)30的信號(hào)輸入端連接，由控制系 統(tǒng)30對(duì)中子探頭10的信號(hào)進(jìn)行處理，中子探頭10設(shè)置在中子慢化體20中。如圖2所示，中子探頭10由屏蔽外殼11、中子探測(cè)元件12、光導(dǎo)13、光電轉(zhuǎn)換器 14和前置放大電路15構(gòu)成，中子探測(cè)元件12、光導(dǎo)13、光電轉(zhuǎn)換器14和前置放大電路15 設(shè)置在屏蔽外殼11內(nèi)，中子探測(cè)元件12、光導(dǎo)13、光電轉(zhuǎn)換器14和前置放大電路15互相 依次連接，前置放大電路15的輸出端接控制系統(tǒng)30的信號(hào)輸入端。在本實(shí)施例中，中子探頭10中的中子探測(cè)元件12采用6LiI(Eu)閃爍晶體，屏蔽 外殼11采用鋁制的屏蔽外殼。中子探頭10的光電轉(zhuǎn)換器14采用北京濱松CR105光電 倍增管；中子探頭10由大 體積6LiI (Eu)閃爍晶體(Φ40Χ40πιπι)耦合光電倍增管CR105組成，中子探頭10測(cè)試中子 場(chǎng)下的輻射水平，并通過(guò)注量和劑量當(dāng)量轉(zhuǎn)換后求得劑量。如圖3所示，中子探頭10設(shè)置在中子慢化體20的幾何中心，中子慢化體20為高 密度聚乙烯加工而成的中子慢化體，中子慢化體20的前部為類圓臺(tái)狀，后部為柱形，中子 慢化體20的外表面到內(nèi)表面之間的距離相等，即中子慢化體20的前部的類圓臺(tái)狀高度和 半徑及后部的柱形的厚度相等，中子慢化體20的厚度為4-8cm。如圖4所示，控制系統(tǒng)30由放大器31、甄別器32、計(jì)數(shù)器33、控制器34、顯示器 35、高壓電源36和低壓電源37構(gòu)成，放大器31的信號(hào)輸入端連接中子探頭10的信號(hào)輸出 端，從中子探頭10輸出來(lái)的信號(hào)經(jīng)過(guò)放大器31放大后，再進(jìn)入到甄別器32進(jìn)行甄別，中子 探頭10的甄別閾值為1500mV，經(jīng)過(guò)甄別的信號(hào)進(jìn)入到計(jì)數(shù)器33進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)數(shù)，輸入控制器
34。控制器34通過(guò)操作界面進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、顯示、存儲(chǔ)和報(bào)警等控制，數(shù)據(jù)通過(guò)顯示器35 顯示；低壓電源37分別與中子探頭10、放大器31、甄別器32、計(jì)數(shù)器33、控制器34、顯示器
35、高壓電源36連接供電，低壓電源37為14V可反復(fù)充電式的鋰電池。高壓電源36與中 子探頭10連接供電，提供900V電壓。通過(guò)相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)測(cè)量，在241Am-Be源下，測(cè)得的中子注量率靈敏度為10-15cps/ (μ Sv. h—1)，能正確測(cè)定天然本底中子水平。由于采用4-8cm厚的聚乙烯慢化體，實(shí)現(xiàn)了中 子的注量率靈敏度與中子能量從0. 025eV-14MeV響應(yīng)平坦，且儀器重量4_5kg，便于攜帶， 實(shí)現(xiàn)了靈敏度高和便攜的優(yōu)點(diǎn)。以上顯示和描述了本實(shí)用新型的基本原理和主要特征和本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)。本行 業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實(shí)用新型不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書(shū)中描述 的只是說(shuō)明本實(shí)用新型的原理，在不脫離本實(shí)用新型精神和范圍的前提下，本實(shí)用新型還 會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本實(shí)用新型范圍內(nèi)，本實(shí)用新型 要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書(shū)及其等效物界定。
權(quán)利要求一種高靈敏度中子探測(cè)器，其特征在于，它包括中子探頭、中子慢化體及控制系統(tǒng)；所述中子探頭的信號(hào)輸出端與所述控制系統(tǒng)的信號(hào)輸入端連接，所述中子探頭設(shè)置在所述中子慢化體中，所述中子探頭設(shè)置有6LiI(Eu)閃爍晶體制成的中子探測(cè)元件。
2.如權(quán)利要求1所述的高靈敏度中子探測(cè)器，其特征在于，所述中子探頭由屏蔽外殼、 中子探測(cè)元件、光導(dǎo)、光電轉(zhuǎn)換器和前置放大電路構(gòu)成，所述中子探測(cè)元件、光導(dǎo)、光電轉(zhuǎn)換 器和前置放大電路設(shè)置在所述屏蔽外殼內(nèi)，所述中子探測(cè)元件、光導(dǎo)、光電轉(zhuǎn)換器和前置放 大電路互相依次連接，所述前置放大電路的輸出端與所述控制系統(tǒng)的信號(hào)輸入端連接。
3.如權(quán)利要求2所述的高靈敏度中子探測(cè)器，其特征在于，所述光電轉(zhuǎn)換器為光電倍 增管。
4.如權(quán)利要求1所述的高靈敏度中子探測(cè)器，其特征在于，所述控制系統(tǒng)由放大器、甄 別器、計(jì)數(shù)器、控制器、顯示器、高壓電源和低壓電源構(gòu)成，所述放大器的信號(hào)輸入端與所述 中子探頭的信號(hào)輸出端連接，所述放大器的信號(hào)輸出端依次連接甄別器、計(jì)數(shù)器和控制器， 所述顯示器與控制器連接，所述低壓電源分別與中子探頭、放大器、甄別器、計(jì)數(shù)器、控制 器、顯示器和高壓電源連接，所述高壓電源與所述中子探頭連接。
5.如權(quán)利要求4所述的高靈敏度中子探測(cè)器，其特征在于，所述低壓電源為14V可反復(fù) 充電式的鋰電池。
6.如權(quán)利要求1所述的高靈敏度中子探測(cè)器，其特征在于，所述中子慢化體為高密度 聚乙烯加工而成的中子慢化體。
7.如權(quán)利要求6所述的高靈敏度中子探測(cè)器，其特征在于，所述中子慢化體的前部為 類圓臺(tái)狀，后部為柱形。
8.如權(quán)利要求6所述的高靈敏度中子探測(cè)器，其特征在于，所述中子慢化體的外表面 到內(nèi)表面之間的距離相等。
9.如權(quán)利要求1所述的高靈敏度中子探測(cè)器，其特征在于，所述中子慢化體的厚度為 4-8cm。
10.如權(quán)利要求1所述的高靈敏度中子探測(cè)器，其特征在于，所述中子探頭設(shè)置在所述 中子慢化體的幾何中心。
專利摘要本實(shí)用新型的目的在于公開(kāi)一種高靈敏度中子探測(cè)器，它包括中子探頭、中子慢化體及控制系統(tǒng)；所述中子探頭的信號(hào)輸出端與所述控制系統(tǒng)的信號(hào)輸入端連接，所述中子探頭設(shè)置在所述中子慢化體中，所述中子探頭設(shè)置有6LiI(Eu)閃爍晶體制成的中子探測(cè)元件；采用6LiI(Eu)閃爍晶體作為中子探測(cè)元件，匹配高靈敏度的光電倍增管作為光電轉(zhuǎn)換器，重量輕，便于攜帶，對(duì)中子響應(yīng)靈敏，角響應(yīng)好，可準(zhǔn)確測(cè)量環(huán)境周?chē)凶虞椛渌?；可用于反?yīng)堆、高能粒子加速器等大型核設(shè)施的環(huán)境中子輻射監(jiān)測(cè)，確保周?chē)h(huán)境及公眾的中子輻射安全，實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的目的。
文檔編號(hào)G01T3/06GK201589866SQ20102003320
公開(kāi)日2010年9月22日 申請(qǐng)日期2010年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月19日
發(fā)明者吳斌, 孫剛, 宋建安, 趙文淵 申請(qǐng)人:上海新漫傳感技術(shù)研究發(fā)展有限公司