CN102176047B - 一种具有能量补偿的中子个人剂量计 - Google Patents
一种具有能量补偿的中子个人剂量计 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102176047B CN102176047B CN 201110051774 CN201110051774A CN102176047B CN 102176047 B CN102176047 B CN 102176047B CN 201110051774 CN201110051774 CN 201110051774 CN 201110051774 A CN201110051774 A CN 201110051774A CN 102176047 B CN102176047 B CN 102176047B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- neutron
- quantimeter
- boron
- dosimeter
- personal dosimeter
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 31
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 20
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 19
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 13
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 15
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 abstract description 12
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 10
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 6
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 abstract description 5
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract description 3
- -1 polyethylene Polymers 0.000 abstract description 3
- 230000005855 radiation Effects 0.000 abstract description 3
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 9
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 9
- 238000013461 design Methods 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000011160 research Methods 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- HGAZMNJKRQFZKS-UHFFFAOYSA-N chloroethene;ethenyl acetate Chemical compound ClC=C.CC(=O)OC=C HGAZMNJKRQFZKS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000004980 dosimetry Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000003758 nuclear fuel Substances 0.000 description 1
- 238000005025 nuclear technology Methods 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Measurement Of Radiation (AREA)
Abstract
本发明属于辐射剂量测量技术，具体涉及一种具有能量补偿的中子个人剂量计。其结构包括剂量计外壳，以及γ探测元件和固体径迹探测器，所述的剂量计外壳采用含硼聚乙烯材料，在含硼聚乙烯材料的剂量计外壳中设有空气容腔，所述的固体径迹探测器设置在空气容腔内。本发明采用了两种形式的转换体，一是空气层，二是含硼材料，通过这些转换体的应用，实现了能量补偿的效果。
Description
技术领域
本发明属于辐射剂量测量技术，具体涉及一种具有能量补偿的中子个人剂量计。
背景技术
中子个人剂量研究是一个很重要的科研领域，科研和应用价值都很高。中子个人剂量监测应用的场合包括核动力堆、实验堆、核燃料循环、核军事、核技术应用等等，而且随着我国经济和科学技术的发展，中子应用辐射场的不断建立，中子个人剂量计必定会得到更加广泛的应用。
利用固体径迹探测器进行中子个人剂量测量，是一种普遍采用的技术，固体径迹探测器可以测量多种粒子，测量反冲质子是其中之一。目前国际、国内上大多采用这种技术，即通过探测反冲质子来实现对中子剂量的测量。目前的个人剂量计一般是将γ监测和中子监测同时进行的，但通常使用的方法是在剂量计中直接放置CR-39固体径迹探测器等中子探测元件。剂量计的材料一般使用普通的聚乙烯等塑料材料，这样在中子探测元件周围覆盖了数毫米厚的塑料层，利用塑料中的氢提供反冲质子。目前使用的个人剂量计典型的结构如图1所示，在剂量计外壳1(聚乙烯层)内设有γ探测元件2和中子探测元件3。
这样的结构可以实现对中子剂量的测量，但也存在着很大的问题，主要表现为能量响应不好，即对能量在100keV以下的中子基本没有响应，对能量在300keV以下的中子响应也很低，具体中子能量响应如图2所示，这势必对剂量监测的准确性带来很大影响。而作为一种好的剂量计应该关心全能区的响应，对于中子个人剂量计，从热中子到15MeV都应该具有较为连续平坦的能量响应。
发明内容
本发明的目的在于针对现有中子个人剂量计的上述缺陷，提供一种具有能量补偿的中子个人剂量计，从而改善中子个人剂量计的能量响应特性。
本发明的技术方案如下：一种具有能量补偿的中子个人剂量计，包括剂量计外壳，以及γ探测元件和固体径迹探测器，其中，所述的剂量计外壳采用含硼聚乙烯材料。
更进一步，如上所述的具有能量补偿的中子个人剂量计，其中，所述的含硼聚乙烯材料中10B的含量不低于2％。
进一步，如上所述的具有能量补偿的中子个人剂量计，其中，在含硼聚乙烯材料的剂量计外壳中设有空气容腔，所述的固体径迹探测器设置在空气容腔内。
更进一步，如上所述的具有能量补偿的中子个人剂量计，其中，所述的空气容腔中空气层的厚度不小于3mm。
进一步，如上所述的具有能量补偿的中子个人剂量计，其中，包括两组γ探测元件，分别设置在含硼聚乙烯材料的剂量计外壳内部两侧。
本发明的有益效果如下：本发明采用了两种形式的转换体，一是空气层，二是含硼材料。通过这些转换体的应用，实现了能量补偿的效果。外壳材料在塑料材料含H基础上增加了10B的成分，这样不仅有反冲质子，还提供了10B核反应的带电粒子；空气容腔提供足够厚度的空气转换层，可以提供空气中N的核反应中的质子，进一步提高了能量补偿的效果。两组γ射线元件的测量位置设计，满足了剂量计一般同时监测中子和γ射线剂量的要求。
附图说明
图1为现有的中子个人剂量计的结构原理图；
图2为现有的中子个人剂量计典型的中子能量响应示意图；
图3为本发明的中子个人剂量计的结构原理图；
图4为本发明的中子个人剂量计的中子能量响应示意图。
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。
剂量计测量反冲质子实际上是利用了以下的核反应：
n+H→n+p
其中的H由聚乙烯等塑料来提供，那么如果通过剂量计材料的改变，可以利用其他的核反应，产生额外的带电粒子，就可以提高剂量计对低能量中子的响应。
这种物质应该对于低能端的中子反应截面较大，一般来讲这样的材料主要有3He、6Li、10B、Au等。3He是惰性气体，很难使用。Au的成本也高而且组织等效性差，不适合做剂量计材料。因此，6Li和10B可以作为主要的考虑对象，但考虑到剂量计的可加工性等问题，使用塑料材料是最为可行的，而以上两种物质能够较容易形成塑料的10B更为容易实现，因此本发明采用含硼聚乙烯材料作为剂量计的主要材料，以期达到低能端能量补偿的效果。利用10B测量中子主要利用以下核反应：
n+10B→7Li+α+2.792MeV(6.1％)
7Li*+α+2.31MeV(93.9％)
7Li*→7Li+γ+0.478MeV
天然硼中约含20％的10B，大部分为11B，在塑料中添加的硼也是少量的，因此一般10B的含量更低，那么本发明实际利用的是10B，显然10B的含量是会影响到能量补偿的效果的。通过一定量的试验，确定的能够起到比较明显的能量补偿效果的10B含量应不低于2％。
基于上述研究结果，本发明所提供的具有能量补偿的中子个人剂量计，包括剂量计外壳4，以及γ探测元件5和CR-39固体径迹探测器6，其中，所述的剂量计外壳采用含硼聚乙烯材料，含硼聚乙烯材料中10B的质量含量不低于2％，其结构如图3所示。对于聚乙烯材料中10B的含量，在满足具体制作工艺的前提下，含量越高，能量补偿效果越好。结合聚乙烯材料的合成特点，一般来说含硼聚乙烯材料中10B的质量含量在2％～10％之间。
就补偿来讲，还可以通过其他的方法，只要有核反应提供带电粒子，就可以起到一定的作用，中子与空气中的N是存在反应的，反应式如下：
n+14N→14C+p
这个反应也可以提供固体径迹探测器可探测的质子。如果利用剂量计结构的合理设计是可以达到一定的补偿效果，本发明在剂量计中设计一定的空气容腔7，如图1所示，CR-39固体径迹探测器6设置在空气容腔7内。从而利用空气转换体，提供一定的能量补偿效果。而通常使用的剂量计固体径迹探测元件一般是紧贴塑料外壳的。在设计中通过一定的试验，确定了空气容腔中空气层的厚度，应不小于3mm，才可以提供较为明显效果的补偿效果。空气层的厚度是受剂量计的尺寸大小所限制的，对于目前中子个人剂量计的常规尺寸，一般来说可以将空气层的厚度确定在3～10mm之间。
以上技术方案包括剂量计材料的选择和剂量计结构的设计构成本发明的核心部分，在此基础上配合适当的径迹蚀刻方法，极大地改善了中子个人剂量计的能量响应特性，通过试验表明，剂量计在从热中子到15MeV具有相当好的能量响应特性，其能量响应变化的极限好于21％，是一种具有较理想能量响应特性的中子个人剂量计，该剂量计的能量响应如图4所示。
另外，剂量计也设计了两组γ射线元件的测量位置，分别在含硼聚乙烯材料的剂量计外壳内部两侧，以满足剂量计一般同时监测中子和γ射线剂量的要求。
通过使用不同能量的中子照射本发明的剂量计，其能量响应特性如表1所示：
表1能量响应实验数据
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 (3)
1.一种具有能量补偿的中子个人剂量计，包括剂量计外壳，以及γ探测元件和固体径迹探测器，其特征在于：所述的剂量计外壳采用含硼聚乙烯材料，在含硼聚乙烯材料的剂量计外壳中设有空气容腔，所述的固体径迹探测器设置在空气容腔内，所述的空气容腔中空气层的厚度不小于3mm。
2.如权利要求1所述的具有能量补偿的中子个人剂量计，其特征在于：所述的含硼聚乙烯材料中10B的含量不低于2%。
3.如权利要求1或2所述的具有能量补偿的中子个人剂量计，其特征在于：包括两组γ探测元件，分别设置在含硼聚乙烯材料的剂量计外壳内部两侧。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 201110051774 CN102176047B (zh) | 2011-03-04 | 2011-03-04 | 一种具有能量补偿的中子个人剂量计 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 201110051774 CN102176047B (zh) | 2011-03-04 | 2011-03-04 | 一种具有能量补偿的中子个人剂量计 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102176047A CN102176047A (zh) | 2011-09-07 |
| CN102176047B true CN102176047B (zh) | 2013-04-17 |
Family
ID=44519249
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN 201110051774 Active CN102176047B (zh) | 2011-03-04 | 2011-03-04 | 一种具有能量补偿的中子个人剂量计 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102176047B (zh) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102928866B (zh) * | 2011-08-09 | 2015-05-20 | 中国辐射防护研究院 | 一种利用被动式探测器测量中子能谱和累积剂量的方法 |
| CN102569487B (zh) * | 2012-01-17 | 2014-05-28 | 北京大学 | 硅pin中子剂量探测器及其制作方法 |
| JP6042269B2 (ja) * | 2013-05-22 | 2016-12-14 | 住友重機械工業株式会社 | 中性子捕捉療法装置、及び中性子線の測定方法 |
| CN112415561A (zh) * | 2016-06-01 | 2021-02-26 | 南京中硼联康医疗科技有限公司 | 辐射剂量测量方法 |
| CN109839657B (zh) * | 2017-11-28 | 2022-05-20 | 中国辐射防护研究院 | 一种辐射剂量仪能量响应补偿分析的方法 |
| CN114152635B (zh) * | 2021-10-15 | 2024-05-31 | 中国人民解放军军事科学院军事医学研究院 | 中子外照射后人体血管内中子能谱的等效模拟装置 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB919192A (en) * | 1958-09-05 | 1963-02-20 | Saint Gobain | A neutron flux dosimeter |
| WO1991017462A1 (fr) * | 1990-04-27 | 1991-11-14 | Hitachi, Ltd. | Dosimetre d'exposition aux neutrons pour utilisation individuelle, debitmetre de dose de neutrons, detecteur de neutrons et procede pour leur fabrication |
| CN1746217A (zh) * | 2005-10-21 | 2006-03-15 | 北京市射线应用研究中心 | 一种铅硼聚乙烯复合屏蔽材料及其制备方法 |
| CN201017035Y (zh) * | 2006-04-03 | 2008-02-06 | 李建平 | 一种新型高灵敏度环境中子探测器 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN202066972U (zh) * | 2011-03-04 | 2011-12-07 | 中国原子能科学研究院 | 一种具有能量补偿的中子个人剂量计 |
-
2011
- 2011-03-04 CN CN 201110051774 patent/CN102176047B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB919192A (en) * | 1958-09-05 | 1963-02-20 | Saint Gobain | A neutron flux dosimeter |
| WO1991017462A1 (fr) * | 1990-04-27 | 1991-11-14 | Hitachi, Ltd. | Dosimetre d'exposition aux neutrons pour utilisation individuelle, debitmetre de dose de neutrons, detecteur de neutrons et procede pour leur fabrication |
| CN1746217A (zh) * | 2005-10-21 | 2006-03-15 | 北京市射线应用研究中心 | 一种铅硼聚乙烯复合屏蔽材料及其制备方法 |
| CN201017035Y (zh) * | 2006-04-03 | 2008-02-06 | 李建平 | 一种新型高灵敏度环境中子探测器 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 魏可新，等.中子反照率个人剂量计研制进展.《中国原子能科学研究院年报》.2001,(第00期),112. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN102176047A (zh) | 2011-09-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102176047B (zh) | 一种具有能量补偿的中子个人剂量计 | |
| CN102928867B (zh) | 补偿型中子剂量仪 | |
| CN201917533U (zh) | 一种煤炭成分在线检测装置 | |
| CN102565846B (zh) | 蜂窝型热中子探测器 | |
| CN101858985A (zh) | 基于复合探测器多功能的稀土产品放射性检测仪 | |
| CN201488977U (zh) | 一种基于空气脉冲电离室快速空气氡浓度测量装置 | |
| CN112904403B (zh) | 一种宽能谱中子注量在线监测*** | |
| CN202771002U (zh) | 一种球形高能中子探头 | |
| CN102928866B (zh) | 一种利用被动式探测器测量中子能谱和累积剂量的方法 | |
| CN202066972U (zh) | 一种具有能量补偿的中子个人剂量计 | |
| Cippo et al. | A GEM-based thermal neutron detector for high counting rate applications | |
| CN201017035Y (zh) | 一种新型高灵敏度环境中子探测器 | |
| Zhou et al. | A coupled deterministic and monte-carlo method for modeling and simulation of self-powered neutron detector | |
| CN101750623A (zh) | 热能至100MeV中子当量剂量探测便携式能量调节装置 | |
| CN203037861U (zh) | 补偿型中子剂量仪 | |
| CN201047875Y (zh) | 改进型a-b中子“雷姆”计数器 | |
| CN102800373B (zh) | 一种用裂变探测片刻度反应堆绝对功率的方法 | |
| CN100395561C (zh) | 聚变中子通量监测器 | |
| CN102590252A (zh) | 用d-d中子发生器快速检测铁矿石铁含量的装置 | |
| Henzlova et al. | Experimental evaluation of a boron-lined parallel plate proportional counter for use in nuclear safeguards coincidence counting | |
| CN202662550U (zh) | 一种直接测量个人剂量当量的电离室 | |
| CN201757787U (zh) | 基于复合探测器多功能的稀土产品放射性检测仪 | |
| CN213633848U (zh) | 一种中子-γ射线联合探测装置 | |
| CN202305438U (zh) | 双中子源煤质在线分析仪 | |
| Feng et al. | A study of 239Pu production rate in a water cooled natural uranium blanket mock-up of a fusion–fission hybrid reactor |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |