《中子計量修改》課件

中子計量

(修改版)

一、中子計量基礎(chǔ)知識中子物理學(xué)主要研究中子的性質(zhì)，中子和物質(zhì)的相互作用，中子探測技術(shù)，中子劑量及其防護(hù)技術(shù)。中子已在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防和醫(yī)療衛(wèi)生等各方面得到了廣泛的應(yīng)用?；A(chǔ)研究和應(yīng)用都離不開中子測量技術(shù)，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對中子測量準(zhǔn)確度的要求也越來越高。要建立中子測量標(biāo)準(zhǔn)，研究相應(yīng)的傳遞方法，以統(tǒng)一測量的量值。1精選ppt

中子計量

(修改版)

一、中子計量基礎(chǔ)知識1精選ppt第一節(jié)中子源

一．中子的基本特性

中子是不帶電的中性粒子，其靜止質(zhì)量為1.008664904u(1.6749286×10-24g)，自由中子的壽命為（886.7±2.0）s。不能直接引起電離。探測要靠記錄和原子核相互作用產(chǎn)生能引起電離的次級粒子來實(shí)現(xiàn)。

2精選ppt第一節(jié)中子源

一．中子的基本特性2精選ppt二．中子引起的核反應(yīng)

中子和原子核的相互作用主要有:產(chǎn)生帶電粒子的核反應(yīng)，彈性和非彈性散射產(chǎn)生反沖核，引起原子核裂變原子核俘獲中子后生成不穩(wěn)定核（也稱活化），該核衰變時放出可探測的射線。3精選ppt二．中子引起的核反應(yīng)中子和原子核的相互作用主要有:3精選中子和原子核的相互作用與中子能量密切相關(guān)，對不同能量中子，所用探測器、探測原理都可能有很大差別。中子能區(qū)的劃分不是很嚴(yán)格的，按目前的習(xí)慣可分為：1.熱中子En=0.0253eV其速度υ=2200m/s對能量更低的中子，稱為冷中子，其能量一般為meV量級。2.慢中子En<1keV；3.中能中子1keV<En<100keV；4.快中子100keV<En<20MeV中子的能量是指其具有的動能。4精選ppt中子和原子核的相互作用與中子能量密切相關(guān)，4精選ppt中子是核反應(yīng)的產(chǎn)物，中子場總是伴隨有γ射線，一部分是核反應(yīng)直接產(chǎn)生的另一部分是中子與周圍物質(zhì)發(fā)生作用時產(chǎn)生的次級效應(yīng)形成的γ射線在探測中子時，要注意γ射線的影響。5精選ppt中子是核反應(yīng)的產(chǎn)物，中子場總是伴隨有γ射線，5精選ppt三.中子源產(chǎn)生中子的物質(zhì)，是中子測量的最基本條件。中子源根據(jù)其產(chǎn)生方式可分為：放射性核素中子源加速器中子源反應(yīng)堆中子源三大類各有優(yōu)缺點(diǎn)：放射性核素中子源的優(yōu)點(diǎn)是體積小，結(jié)構(gòu)簡單，便于運(yùn)輸，價格便宜，使用方便；缺點(diǎn)是強(qiáng)度低，能譜形狀復(fù)雜，有些還有很強(qiáng)的γ射線。6精選ppt三.中子源產(chǎn)生中子的物質(zhì)，是中子測量的最基本條加速器中子源優(yōu)點(diǎn)是強(qiáng)度高，利用不同核反應(yīng)可在很寬的能區(qū)內(nèi)獲得單能中子，還可以產(chǎn)生脈沖中子束，在不運(yùn)行時沒有強(qiáng)輻射，但設(shè)備復(fù)雜，價格較貴。反應(yīng)堆中子源是更強(qiáng)的中子源，其堆芯活性區(qū)中子能譜是軟化的裂變譜，堆型不同能譜也不同，且很復(fù)雜。對研究用反應(yīng)堆，通過在水平孔道放置慢化體或過濾器，可以獲得很純的熱中子束或準(zhǔn)單能的過濾中子束。7精選ppt加速器中子源7精選ppt（一）放射性核素中子源利用放射性核素衰變放出的具有足夠能量的γ射線或α粒子轟擊某些靶物質(zhì)，通過核反應(yīng)產(chǎn)生中子。通常由發(fā)射體、靶物質(zhì)及相應(yīng)的包殼組成。發(fā)射體要求有適當(dāng)?shù)陌胨テ?，足夠高的射線能量，穩(wěn)定的化學(xué)特性。靶物質(zhì)一般采用中子結(jié)合能低的輕核材料，鈹是最常用的物質(zhì)之一重核通過自發(fā)裂變產(chǎn)生中子，也屬于放射性核素中子源。放射性核素中子源可分為（α、n）、（γ、n）和自發(fā)裂變?nèi)N。8精選ppt（一）放射性核素中子源利用放射性核素衰變放出的具有足夠能量的1．（α，n）中子源這類中子源主要是具有足夠高能量的α粒子打在靶物質(zhì)上產(chǎn)生中子。241Am，226Ra，210Po及238Pu等常用作為α粒子發(fā)射體鈹則是最常用的靶物質(zhì)，特殊用途的中子源也有用硼、鋰等作靶材對（α，n）Be中子源主要的核反應(yīng)是：9Be+α→12C+n+5.711MeV9精選ppt1．（α，n）中子源這類中子源主要是具有足夠高能量的α粒子打上述發(fā)射體發(fā)射的α粒子能量都在4～6MeV之間α粒子與靶核的反應(yīng)可能有多個反應(yīng)道和靶材料的散射和慢化，因此（α，n）類中子源具有復(fù)雜的連續(xù)能譜。一般都是發(fā)射體與靶物質(zhì)均勻混合形成中子源活性區(qū)，還有些制成合金或陶瓷體后裝在不銹鋼封殼內(nèi)，通常不少于兩層封殼，以防止放射性物質(zhì)的泄漏。此類中子源常用比源強(qiáng)（s-1Bq-1）來表示其產(chǎn)額特性。10精選ppt上述發(fā)射體發(fā)射的α粒子能量都在10精選ppt

226Ra、210Po、238Pu、241Am是常用的α發(fā)射體。241Am可以做成Am-Be（α，n）和Am-B（α，n）等類中子源后者能譜比較簡單，平均中子能量低，比源強(qiáng)也低很多，只及前者的四分之一。目前Am-Be中子源是最常用的中子源，其強(qiáng)度一般在104～107s-1。11精選ppt226Ra、210Po、238Pu、242．（γ，n）中子源

（γ，n）中子源又稱光中子源利用某些放射性核素放出的γ射線打到靶物質(zhì)上，通過（γ，n）反應(yīng)產(chǎn)生近似單能中子。優(yōu)點(diǎn)是單色性好，可獲得幾十keV到1MeV能區(qū)的多個能量點(diǎn)，有些其它方法不易得到；缺點(diǎn)是比源強(qiáng)低，伴隨有很強(qiáng)的γ射線，不易操作，多數(shù)壽命短。由于（γ，n）是吸熱反應(yīng)，有較高的閾能，所以只有少數(shù)輕核（如氘和鈹）適合于做靶材料。其核反應(yīng)式分別如下：γ+9Be→8Be+n-1.665MeVγ+2H→p+n-2.226MeV12精選ppt2．（γ，n）中子源

（γ，n）中子源又稱光中子源12精選p

表1幾種常用光中子源的參數(shù)光中子源有很強(qiáng)的γ射線，如Sb-Be中子源的γ劑量當(dāng)量率為中子劑量當(dāng)量率的近104倍。

類型T1/2平均中子能量/keV標(biāo)準(zhǔn)中子產(chǎn)額/MBq-1·s-1

24Na-Be15.0h9592.9～3.524Na-D2O15.0h2645.8～7.3124Sb-Be60.2d22.84.1～5.1228Th-Be1.91a2270.68～1.9228Th-D2O1.91a1972.6～3.0226Ra-Be1600a<6700.81～1.2226Ra-D2O1600a1200.03～0.1613精選ppt

表1幾種常用光中子源的參數(shù)

類型T1/2平均中子能量3．自發(fā)裂變中子源

適宜作中子源的主要有252Cf，半衰期2.65a1μg252Cf中子產(chǎn)額約為2.4×106s-1，這是其它類型放射性核素中子源不能與之相比的。表2列出了252Cf中子源的主要特性。目前國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）推薦使用重水慢化的252Cf中子源用直徑為30cm的球形重水殼包住中子源，使其能譜軟化而更接近于反應(yīng)堆周圍的中子場，對中子個人劑量計的校準(zhǔn)工作更為有利。14精選ppt3．自發(fā)裂變中子源適宜作中子源的主要有252Cf，半衰期

表2252Cf的主要特性衰變方式α衰變96.9%自發(fā)裂變3.1%半衰期（總的）α衰變半衰期自發(fā)裂變半衰期（2.646±0.0004）a（2.731±0.0007）a（35.5±0.5）a自發(fā)裂變中子產(chǎn)額每次自發(fā)裂變放出的平均中子數(shù)ν平均中子能量平均α粒子能量γ射線發(fā)射率2.31×1012/（s·g）3.762.348MeV6.117MeV1.3×1013/（s·g）15精選ppt

表2252Cf的主要特性衰變方式α衰變96.9%（二）加速器中子源

加速器中子源是帶電粒子被加速獲得能量，轟擊靶核通過核反應(yīng)產(chǎn)生中子。這類中子源的特點(diǎn)是：①強(qiáng)度高，一般可達(dá)108～1012s-1，甚至可以達(dá)到1015s-1；②可以在很寬的能量范圍內(nèi)產(chǎn)生單能中子；③還可以產(chǎn)生脈沖中子束；④在加速器不運(yùn)行時，沒有強(qiáng)的放射性。最常用的核反應(yīng)及產(chǎn)生中子的能量列于表316精選ppt（二）加速器中子源加速器中子源是帶電粒子被加速獲得能量，轟表3常用的加速器中子源

1）7Be*為7Be核的激發(fā)態(tài)。

核反應(yīng)中子能區(qū)MeV

入射粒子能區(qū)MeV

產(chǎn)生第二組能量中子核反應(yīng)閾MeV

D(d，n)3He2.4～6.00.1～4.5D(d,np)D4.45T(d,n)4He12～200.1～3.8T(d,np)T3.71T(p,n)3He0.3～7.51.25～8.4T(p,np)D8.347Li(p,n)7Be0.12～0.61.92～2.47Li(p,n)7Be*1）2.3817精選ppt表3常用的加速器中子源核反應(yīng)中子能區(qū)入射粒子能區(qū)產(chǎn)生第二目前用作中子源的加速器主要有：高壓倍加器（或中子發(fā)生器）靜電加速器（包括串列式）回旋加速器直線加速器。主要是以產(chǎn)生高壓電場的方式或粒子加速的方式來劃分。18精選ppt目前用作中子源的加速器主要有：18精選ppt（三）反應(yīng)堆中子源反應(yīng)堆有多種類型，各有不同特點(diǎn)和用途有活性區(qū)、反射層、屏蔽層和控制系統(tǒng)等對研究用的反應(yīng)堆還有各種實(shí)驗(yàn)孔道作為中子源主要是研究型反應(yīng)堆，其功率從幾兆瓦到幾十兆瓦中子注量率1012～1014s-1·cm-2，還有高通量反應(yīng)堆，其中子注量率可達(dá)1015s-1·cm-2以上，另外還有特殊用途的脈沖式反應(yīng)堆。反應(yīng)堆內(nèi)的中子能量范圍很寬，峰值在0.8MeV附近，平均能量為2MeV?？偟闹凶幽茏V是很復(fù)雜的，為了得到某些能量的中子，采取下列措施引出近似單色中子。19精選ppt（三）反應(yīng)堆中子源反應(yīng)堆有多種類型，各有不同特點(diǎn)和用途19精

1．熱中子束

熱中子是最常用的反應(yīng)堆中子源。利用石墨對中子很快慢化而吸收很少的特點(diǎn)，可以獲得很強(qiáng)的熱中子源。描述熱中子的純度常用“鎘比”用低能區(qū)其俘獲截面遵守1/υ規(guī)律的探測器，不包和包上1mm鎘片測得的計數(shù)比，多采用197Au（n，γ）198Au高純熱柱鎘比可達(dá)5×104用特殊裝置，使熱中子的能量降低到低于5meV成冷中子源20精選ppt1．熱中子束熱中子是最常用的反應(yīng)堆中子源。20精選ppt

2．過濾中子束要獲得某些準(zhǔn)單能中子，在反應(yīng)堆水平孔道內(nèi)放入某些物質(zhì)，其中子全截面在某些能量附近形成低谷（也叫“中子窗”），當(dāng)從反應(yīng)堆出來的連續(xù)譜中子通過這些物質(zhì)后，獲得該能量的準(zhǔn)單能中子。通常用幾種材料做成復(fù)合過濾器。即使這樣也總是伴隨有低能或高能中子本底，而且還伴隨有很強(qiáng)的γ射線。21精選ppt2．過濾中子束要獲得某些準(zhǔn)單能中子，在反應(yīng)堆水平孔道內(nèi)放入下列過濾束可獲得準(zhǔn)單色中子鐵24.5keV硅144keV鈧2keV238U186eV通常都是準(zhǔn)直束中子注量率一般103～105s-1·cm-2。表4列出了有關(guān)過濾束的情況。22精選ppt下列過濾束可獲得準(zhǔn)單色中子鐵24.5keV22精選表4常用的過濾束裝置過濾材料輔助材料中子能量/keV238USc，Mn，Ge0.186ScTi或Ni，Zn2.0Fe-AlS24.5SiTi，B或Pb，B14423精選ppt表4常用的過濾束裝置過濾材料輔助材料中子能量/keV第二節(jié)中子的探測

對中子的測量大致可分為三大類：①

中子數(shù)目的測定（包括中子源強(qiáng)度、中子注量等）；②

中子能譜測量（中子數(shù)目隨能量的分布）；③

中子與物質(zhì)的相互作用的測定（如各種核反應(yīng)截面，中子在物質(zhì)中的能量傳遞、損失以及引起的相應(yīng)的生物效應(yīng)）對電離輻射的測量，中子的測量難度較大，測量不確定度也較大。中子探測主要利用核反應(yīng)法、核反沖法、核裂變法、活化法和量熱法等。

24精選ppt第二節(jié)中子的探測對中子的測量大致可分為三大類：24精選p一.核反應(yīng)法

用于中子探測的主要核反應(yīng)有：n+10B→α+Li+2.792MeVσ0=3838.2bn+6Li→α+T+4.786MeVσ0=941.4bn+3He→p+T+0.764MeVσ0=5327b這三個核反應(yīng)都是放熱反應(yīng)，等式后面的能量為相應(yīng)的反應(yīng)Q值。σ0熱中子的反應(yīng)截面。25精選ppt一.核反應(yīng)法用于中子探測的主要核反應(yīng)有：25精選ppt（一）10B（n，α）反應(yīng)

主要是氣態(tài)BF3，多數(shù)作為正比計數(shù)管的內(nèi)充氣體，BF3正比計數(shù)管。天然硼中10B的含量僅為19.9%，常采用10B含量達(dá)96%的濃縮硼。

7Li+α+2.792MeV（6.1%）n+10B7Li*+α+2.31MeV（93.9%）

7Li*→7Li+γ+0.478MeV第二個反應(yīng)道的產(chǎn)物核7Li核處于激發(fā)態(tài)，通過釋放能量為478keV的γ射線躍遷到基態(tài)。這一反應(yīng)道幾率占93.9%。

26精選ppt（一）10B（n，α）反應(yīng)主要是氣態(tài)BF3，多數(shù)作為正比（二）6Li（n，α）反應(yīng)

這個反應(yīng)的特點(diǎn)是放出的能量最大，中子產(chǎn)生的信號容易與γ射線分開，但是反應(yīng)截面最小。它沒有合適的氣態(tài)化合物，所以只能做成固體材料，如6LiI晶體或鋰玻璃，6LiI晶體容易潮解，因此用得不多。27精選ppt（二）6Li（n，α）反應(yīng)這個反應(yīng)的特點(diǎn)是放出的能量最大，（三）3He（n，p）反應(yīng)

優(yōu)點(diǎn)是反應(yīng)截面最大，但放出的能量低，產(chǎn)生的帶電粒子質(zhì)量輕，射程長。要加入重的惰性氣體（如Ar、Kr、Xe等），使其對γ射線探測的靈敏度增加，不適用于強(qiáng)γ射線情況下使用。3He質(zhì)量輕，當(dāng)中子能量超過1MeV時，產(chǎn)生的反沖3He產(chǎn)生的脈沖，就可能干擾（P+T）產(chǎn)生的脈沖。測量1MeV以下中子能譜有其突出優(yōu)點(diǎn)，熱中子產(chǎn)生的脈沖幅度，可以用作能量刻度（相當(dāng)于764keV）。28精選ppt（三）3He（n，p）反應(yīng)優(yōu)點(diǎn)是反應(yīng)截面最大，但放出的能二、核反沖法通過記錄反沖核來探測中子，這種方法就稱為“反沖法”。是探測快中子的主要方法。反沖核的質(zhì)量愈小，則可能獲得的能量愈大。常用氫的反沖來探測中子，反沖氫核也稱作反沖質(zhì)子。29精選ppt二、核反沖法通過記錄反沖核來探測中子，這種方法就稱為“反沖法

反沖質(zhì)子的能量和出射方向有以下關(guān)系：Ep=Encos2θθ—反沖質(zhì)子的出射角；En—入射中子能量。中子能量不同，采用不同方法。在中子能量低于2MeV做成充含氫氣體的正比計數(shù)管。在較高能量時，做成固體輻射體（如聚乙烯）或含氫的塑料閃爍體。30精選ppt反沖質(zhì)子的能量和出射方向有以下關(guān)系：30精選ppt

三．核裂變法

記錄裂變碎片探測中子常用的有235U和238U235U主要用于熱中子注量測量其熱中子的裂變截面準(zhǔn)確測量，最多的是將235U做成電離室，測量中子引起的裂變碎片對快中子測量，用238U，因?yàn)?38U裂變時，閾能將近1MeV，一般用于測量6MeV以上中子注量率。用235U測量快中子時，對熱中子靈敏度比快中子高得多，要特別注意散射中子和其他低能中子的貢獻(xiàn)。31精選ppt三．核裂變法記錄裂變碎片探測中子31精選ppt四.活化法測量生成核發(fā)射的射線強(qiáng)度定中子注量，這就是活化法。197Au（n，γ）198Au是測量熱中子最常用的方法，197Au唯一的同位素，易于得到高純樣品，衰變方式簡單，產(chǎn)物核射線能量適中，半衰期合適，易于測量，熱中子截面準(zhǔn)確測量。對14MeV中子，中子注量測量

56Fe（n，p）56Mn，27Al（n，α）24Na核反應(yīng)也是常用的方法之一。32精選ppt四.活化法測量生成核發(fā)射的射線強(qiáng)度定中子注量，這就是活化

五．量熱法靈敏度很低絕對測量方法，準(zhǔn)確度高制作要求很高用得并不多

33精選ppt五．量熱法靈敏度很低33精選ppt第三節(jié)中子源強(qiáng)度測量

目前放射性核素中子源在科研、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)各方面得到了廣泛的應(yīng)用凡是使用的中子源都要知道其強(qiáng)度，尤其用于校準(zhǔn)各種中子測量儀表或測量一些重要的核數(shù)據(jù)，就要準(zhǔn)確測定中子源的強(qiáng)度。中子源強(qiáng)度測量有多種方法，如水池法、金箔活化法及伴隨粒子法等目前應(yīng)用最廣泛、測量準(zhǔn)確度最高的是硫酸錳浴法。34精選ppt第三節(jié)中子源強(qiáng)度測量目前放射性核素中子源在科研、工農(nóng)錳浴法的基本原理中子源放在裝滿硫酸錳水溶液的錳池中心中子在溶液中被慢化，被各種核所俘獲55Mn俘獲中子后生成56Mn，56Mn經(jīng)β-衰變（T1/2=2.5785h），同時放出γ射線。56Mn的飽和放射性與中子源的強(qiáng)度成正比，測量56Mn的飽和放射性可以確定中子源的強(qiáng)度。在計算中子源強(qiáng)Q時還要考慮一些修正。目前中子源的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)仍然是中子計量的一個重要標(biāo)準(zhǔn)。35精選ppt錳浴法的基本原理中子源放在裝滿硫酸錳水溶液的錳池中心35精選36精選ppt36精選ppt

錳浴裝置結(jié)構(gòu)一個裝滿硫酸錳水溶液、尺寸足夠大的錳池和γ射線探測器。錳池直徑為1m的球形桶，采樣容器用NaI（Tl）計數(shù)器測量γ射線，晶體多采用φ40mm×40mm循環(huán)式錳浴裝置用循環(huán)水泵將已活化的硫酸錳溶液從錳池中抽出，送到裝有探測器的采樣容器內(nèi)然后再回到錳池中，這樣不斷循環(huán)。37精選ppt錳浴裝置結(jié)構(gòu)一個裝滿硫酸錳水溶液、尺寸足夠大的錳池和γ射線采用循環(huán)式結(jié)構(gòu)有以下優(yōu)點(diǎn)：①探測器放在錳池外面，降低本底；②可以邊照射邊測量，可獲得更小的統(tǒng)計不確定度，降低測量下限一般測量源強(qiáng)范圍可從105～107s-1。測量不確定度可以好于±1.0%目前對中子源強(qiáng)測量的不確定度，252Cf中子源可達(dá)0.5%，Am-Be中子源則略好于1%。下面列出國際比對的結(jié)果；38精選ppt采用循環(huán)式結(jié)構(gòu)有以下優(yōu)點(diǎn)：①探測器放在錳池外面，降低本底；339精選ppt39精選ppt第四節(jié)中子注量測量一、0.1～l.5MeV能區(qū)反沖質(zhì)子正比計數(shù)器是這個能區(qū)中子注量率絕對測量的常用裝置探測效率高，γ本底影響小，不確定度～2％正比計數(shù)器內(nèi)充有含氫氣體，如氫氣、甲烷等入射中子與氫原子發(fā)生彈性散射產(chǎn)生反沖質(zhì)子，即H(n,n)H反應(yīng)通過記錄反沖質(zhì)子的數(shù)目，得到入射中子的注量，還可以確定其能量。40精選ppt第四節(jié)中子注量測量一、0.1～l.5MeV能區(qū)40精選一個典型的正比計數(shù)管，其結(jié)構(gòu)示于圖3。計數(shù)管由陽極、陰極和場管組成。陽極是直徑為20～50μm的鍍金鎢絲，陰極直徑為50mm的薄黃銅管，兩端是直徑為6mm的不銹鋼場管，場管用來確定計數(shù)管的靈敏體積。外殼為不銹鋼筒。陰極材料可以很薄，以便減少本底。加工正比計數(shù)管的工藝過程每一步都必須十分仔細(xì)、清潔。41精選ppt一個典型的正比計數(shù)管，其結(jié)構(gòu)示于圖3。41精選ppt

陽極和陰極分別加正負(fù)高壓，場管接地。當(dāng)陽極和陰極所加電壓的比例使兩場管為地電位時，靈敏區(qū)長度才等于兩場管間的距離，這時所測到的反沖質(zhì)子譜才和理論譜接近。這個電壓比為：

d1—陰極直徑；d2—場管直徑；d3—陽極直徑。42精選ppt陽極和陰極分別加正負(fù)高壓，場管接地。42精選ppt圖3 含氫正比管結(jié)構(gòu)示意圖43精選ppt圖3 含氫正比管結(jié)構(gòu)示意圖43精選ppt設(shè)中子束平行入射，則計數(shù)管中產(chǎn)生的反沖質(zhì)子數(shù)Np可表示為：

—入射中子注量率；—?dú)涞膹椥陨⑸浣孛?，以cm2為單位—靈敏體積內(nèi)總的氫原子數(shù)

44精選ppt設(shè)中子束平行入射，則計數(shù)管中產(chǎn)生的反沖質(zhì)子數(shù)Np可表示為：4

當(dāng)中子源與正比計數(shù)管間距離較近時，中子束不能認(rèn)為是平行的，這時應(yīng)采用點(diǎn)源對圓柱體的幾何來計算：

其中，N1/2—實(shí)驗(yàn)測量反沖質(zhì)子譜的半面積計數(shù)；

M1/2—用Monte-Carlo方法計算出來的反沖質(zhì)子譜的半面積概率；45精選ppt當(dāng)中子源與正比計數(shù)管間距離較近時，中子束不能認(rèn)為是平行的，ΔI—幾何因子，表示為：

L1—點(diǎn)源與靈敏區(qū)的“前表面”間的距離；L2—點(diǎn)源與靈敏區(qū)的“后表面”間的距離。

46精選pptΔI—幾何因子，表示為：46精選ppt中子能量為200keV時測得的反沖質(zhì)子譜合成不確定度為1.8％。

47精選ppt中子能量為200keV時測得的反沖質(zhì)子譜47精選ppt二、1.5～5MeV能區(qū)這個能區(qū)中子注量（率）的測量裝置主要是半導(dǎo)體望遠(yuǎn)鏡原理基于中子和氫核彈性碰撞產(chǎn)生反沖質(zhì)子聚乙烯薄膜作為輻射體48精選ppt二、1.5～5MeV能區(qū)這個能區(qū)中子注量（率）的測量裝原理和結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體望遠(yuǎn)鏡的結(jié)構(gòu)簡圖示于圖4。中子打在聚乙烯（CH2）上產(chǎn)生的反沖質(zhì)子用全耗盡型金硅面壘型半導(dǎo)體探測器記錄反沖質(zhì)子數(shù)測得的反沖質(zhì)子數(shù)為Np，則中子注量φn應(yīng)為：49精選ppt原理和結(jié)構(gòu)49精選ppt圖4半導(dǎo)體望遠(yuǎn)鏡結(jié)構(gòu)示意圖

50精選ppt圖4半導(dǎo)體望遠(yuǎn)鏡結(jié)構(gòu)示意圖50精選ppt

2.5MeV中子注量的測量和不確定度

用D(d,n)3He反應(yīng)產(chǎn)生2.5MeV中子。氘束能量200keV，測得的反沖質(zhì)子譜如圖5所示。需進(jìn)行下列修正：靶頭散射修正靶與望遠(yuǎn)鏡之間物質(zhì)引起的衰減和散射修正輻射體面積修正等等。不確定度主要來自下列因素：m值計算，樣品稱重，距離測量，中子散射及本底和計數(shù)統(tǒng)計等。合成不確定度為1.9％。51精選ppt

2.5MeV中子注量的測量和不確定度51精選ppt圖5

用半導(dǎo)體望遠(yuǎn)鏡測量

2.5MeV中子的反沖質(zhì)子譜52精選ppt圖5用半導(dǎo)體望遠(yuǎn)鏡測量

2.5MeV中子的反沖質(zhì)子譜52

三、

5～18MeV能區(qū)反沖質(zhì)子望遠(yuǎn)鏡是這個能區(qū)中子注量（率）絕對測量的主要裝置測量原理和計算公式與上述半導(dǎo)體望遠(yuǎn)鏡完全相同；由于中子能量高，各種本底相當(dāng)強(qiáng)，必須采用符合方式來測量。53精選ppt

三、

5～18MeV能區(qū)53精選ppt輻射體中產(chǎn)生的反沖質(zhì)子先穿過ΔE探測器，在其中損失很小一部分能量后再進(jìn)入E探測器耗盡其全部能量。用ΔE及E探測器產(chǎn)生的脈沖進(jìn)行符合，用符合脈沖開門去記錄E探測器的脈沖幅度，大大降低本底影響。還可以用來進(jìn)行中子能量的測量。合成不確定度為1.8％。54精選ppt輻射體中產(chǎn)生的反沖質(zhì)子先穿過ΔE探測器，在其中損失很小一部分ΔE探測器可以是一個或兩個相接的薄窗氣體正比計數(shù)器或是一個穿透型的硅半導(dǎo)體探測器E探測器是CsI晶體或金硅面壘耗盡型探測器。根據(jù)所用的ΔE探測器數(shù)目，采用兩重或三重ΔE-E符合裝置。55精選pptΔE探測器可以是一個或兩個相接的薄窗氣體正比計數(shù)器55精選

圖6反沖質(zhì)子望遠(yuǎn)鏡結(jié)構(gòu)示意圖56精選ppt

圖6反沖質(zhì)子望遠(yuǎn)鏡結(jié)構(gòu)示意圖56精選ppt

圖7用閃爍望遠(yuǎn)鏡測量14.8MeV中子的反沖質(zhì)子譜57精選ppt

圖7用閃爍望遠(yuǎn)鏡測量57精選ppt四、

伴隨粒子法1.伴隨放射性法在某些核反應(yīng)A(a,n)B中，發(fā)射出的中子n和產(chǎn)物B是一一對應(yīng)的如果伴隨產(chǎn)物B具有特定的放射性，例如發(fā)射出具有適當(dāng)半衰期和合適能量的γ射線等，那么，準(zhǔn)確測量這些γ射線的強(qiáng)度，就可以得到產(chǎn)物B的數(shù)目，也就可以準(zhǔn)確推算出該核反應(yīng)產(chǎn)生的中子數(shù)目來。58精選ppt四、

伴隨粒子法1.伴隨放射性法58精選ppt7Li(p,n)7Be的反應(yīng)產(chǎn)物7Be通過電子俘獲以半衰期53.29d，分支比10.52%（1±0.1%）衰變到7Li激發(fā)態(tài)，然后立即放出477.6keV的γ射線退激發(fā)。如果用γ譜儀絕對測量Li靶的γ射線強(qiáng)度，推算出7Be生成的總數(shù)NBe，考慮7Li(p,n)7Be中子源的角微分截面，就可以相當(dāng)準(zhǔn)確地求得這個中子源在某個θ方向的中子注量率φ(En,θ)。

59精選ppt7Li(p,n)7Be的反應(yīng)產(chǎn)物7Be通過電子俘獲以半衰期5適用的中子能區(qū)約在100keV和幾十keV中子在質(zhì)心系基本各向同性。比值的不確定度約2%。60精選ppt適用的中子能區(qū)約在100keV和幾十keV60精選ppt

2.伴隨粒子法核反應(yīng)產(chǎn)生中子的同時，還伴隨產(chǎn)生重帶電粒子，如3H(d,n)4He的4He核（即α粒子）等記錄這些粒子，通過反應(yīng)運(yùn)動學(xué)關(guān)系，可對中子注量率進(jìn)行準(zhǔn)確測定，這稱作伴隨粒子法。主要介紹伴隨α粒子法、伴隨質(zhì)子法，其設(shè)備簡單，準(zhǔn)確度可高達(dá)1％～2％，可及時反應(yīng)瞬時中子注量率的變化。

61精選ppt2.伴隨粒子法61精選ppt1）伴隨α粒子法核反應(yīng)d+T

n＋4He＋17.6MeV，中子和α粒子（即4He核）一一對應(yīng)在與入射氘束成φ角的ΔΩα立體角內(nèi)，測得有Nα個α粒子時，則相當(dāng)于在與入射氘束成θ角的單位立體角的中子注量為：

62精選ppt1）伴隨α粒子法62精選ppt測量不確定度主要來源幾何尺寸的測量靶點(diǎn)漂移各向異性因子的計算Ti-T靶中T隨靶深度分布的均勻性其他核反應(yīng)產(chǎn)生的帶電粒子本底等合成不確定度為1％至1.3％。

63精選ppt測量不確定度主要來源63精選ppt

2）伴隨質(zhì)子法

當(dāng)氘束能量為200keV左右時利用D(d,n)3He獲得2.5MeV的單能中子，通過測量3He粒子數(shù)來測定中子注量，但3He粒子能量較低，僅0.8MeV，不易和散射的入射d核分開d+D

p+t的質(zhì)子能量約3～4MeV，易于測準(zhǔn)用厚的Si探測器對它進(jìn)行測量，效率不難達(dá)到100％與入射氘束成φ角處?Ωp立體角內(nèi)單位時間內(nèi)記錄到Np個質(zhì)子，則相當(dāng)于在與入射氘束成φ角處單位立體角內(nèi)的中子注量率為：

64精選ppt2）伴隨質(zhì)子法64精選ppt五、長計數(shù)器結(jié)構(gòu)和測量原理是一種簡便、可靠的中子探測器突出優(yōu)點(diǎn)是探測效率隨中子能量變化緩慢，能在強(qiáng)γ本底場下工作用它不能直接進(jìn)行中子注量率的絕對測量，效率需要經(jīng)過校準(zhǔn)廣泛用作中子注量率測量的次級標(biāo)準(zhǔn)。各國中子計量實(shí)驗(yàn)室的常備設(shè)備。

65精選ppt五、長計數(shù)器結(jié)構(gòu)和測量原理65精選ppt66精選ppt66精選ppt計數(shù)器由BF3正比計數(shù)管、聚乙烯慢化體、碳化硼熱中子屏蔽層和鋁殼組成。慢化體是直徑380mm，長度為450mm的聚乙烯圓柱，中心插有BF3正比計數(shù)管。計數(shù)管外殼為不銹鋼或無氧銅，外徑27mm，厚0.5mm，內(nèi)充10B濃縮度為95％的BF3氣體，壓力在30～60kPa之間，工作電壓在1000～2000V之間。聚乙烯慢化體分兩層，中間夾有一層含硼聚乙烯，用以屏蔽周圍的本底中子。在慢化體前表面擋有一層厚0.5mm的鎘片，用以吸收熱中子本底。

67精選ppt計數(shù)器由BF3正比計數(shù)管、聚乙烯慢化體、碳化硼熱中子屏蔽層和長計數(shù)器的效率εΩ定義是

I(θ)—長計數(shù)器表面法線方向單位立體角內(nèi)的入射中子數(shù)目；

N—扣除本底后長計數(shù)器的凈計數(shù)本底用擋錐法測量或用1／r2規(guī)律測定。

68精選ppt長計數(shù)器的效率εΩ定義是

68精選ppt565keV國際比對結(jié)果69精選ppt565keV國際比對結(jié)果69精選ppt144keV國際比對結(jié)果144keV國際比對結(jié)果70精選ppt144keV國際比對結(jié)果144keV國際比對結(jié)果70精選pp第五節(jié)中子的能量測量中子數(shù)目隨能量的分布稱作中子能譜1.直接測量中子的速度（飛行時間法）關(guān)鍵是測量中子飛行的時間，主要是確定起飛時間脈沖中子源（產(chǎn)生脈沖的電信號，與中子出發(fā)的同時信號）同時發(fā)生的事件（伴隨粒子，裂變中子與裂變碎片等）對14MeV中子測量的時間分辨要求是ns量級對熱中子是μs量級。71精選ppt第五節(jié)中子的能量測量71精選ppt2.通過測量核反應(yīng)產(chǎn)物的能量反沖核（質(zhì)子）（核乳膠—測量徑跡長度，射程的長度，質(zhì)子的能量）3He（n，p）T，6Li（n，α）T，目前3He（n，p）T用得最多，尤其在幾百keV～2MeV能區(qū)。主要是測量產(chǎn)物核（p+T）的總能量放熱反應(yīng)，熱中子可以產(chǎn)生762keV能量，可以用于能量刻度。

72精選ppt2.通過測量核反應(yīng)產(chǎn)物的能量72精選ppt3.通過與已知中子能量關(guān)系的核反應(yīng)幾率推算入射中子的能量

閾探測器—用具有不同反應(yīng)閾能的中子活化片多球譜儀—用一組不同直徑的聚乙烯球內(nèi)放置同一個熱中子探測器。對不同的球，由于中子的慢化程度不同，因此有不同的響應(yīng)，對同樣的入射中子有不同的計數(shù)。73精選ppt3.通過與已知中子能量關(guān)系的核反應(yīng)幾率推算入射中子的第六節(jié)中子的反應(yīng)截面測量入射中子與靶核發(fā)生核反應(yīng)的幾率單位m2—巴恩（barn）1b=10-24cm2在熱中子能區(qū)，中子主要顯示波動性，截面近似πλ，λ是中子波長λ=2.86x10-9/E1/2（E單位eV，λ，cm）在快中子能區(qū)，中子主要顯示粒子性，反應(yīng)截面和原子核的橫截面πR2相當(dāng)，R是原子核的半徑，R≈10-13A1/3（單位，cm）74精選ppt第六節(jié)中子的反應(yīng)截面測量74精選ppt反應(yīng)截面根據(jù)反應(yīng)的類型分為：全截面，彈性、非彈性散射截面，俘獲截面，吸收截面和裂變截面，……等等。截面的測量有相對測量和絕對測量，相對測量是相對于已知的截面測量其比值，它的準(zhǔn)確度常常決定于已知的截面值。絕對測量往往關(guān)鍵是中子注量測量的準(zhǔn)確度。當(dāng)然，與使用的中子源的能譜，散射中子的影響等因素都有關(guān)系。因此，要求有周密的考慮和深入的研究和豐富的經(jīng)驗(yàn)。75精選ppt反應(yīng)截面根據(jù)反應(yīng)的類型分為：全截面，彈性、非彈性散射截面，俘第七節(jié)中子劑量測量它包括吸收劑量、劑量當(dāng)量、照射量以及比釋動能等概念。通過中子注量與劑量當(dāng)量的轉(zhuǎn)換因子，可以得到相應(yīng)的劑量當(dāng)量。76精選ppt第七節(jié)中子劑量測量它包括吸收劑量、劑量當(dāng)量、照射量以及比1.中子劑量概述

國際輻射防護(hù)委員會（ICRP）1990年發(fā)表了第60號報告第一次引入了輻射權(quán)重因子WR（radiationweightingfactors）來代替過去用的品質(zhì)因子Q。主要認(rèn)為品質(zhì)因子Q是對某點(diǎn)的吸收劑量加權(quán)，這是隨機(jī)的，而權(quán)重因子是對輻射的品質(zhì)加權(quán)，是平均的效應(yīng)。77精選ppt1.中子劑量概述

國際輻射防護(hù)委員會（ICRP）1990年表5輻射權(quán)重因子

類型和能量范圍

輻射權(quán)重因子WR

各種能量光子1各種能量電子和μ介子1中

子<10keV510～100keV10100keV～2MeV202～20MeV10>20MeV578精選ppt表5輻射權(quán)重因子類型和能量范圍各種能量光子ICRU39#報告（1985）提出在輻射防護(hù)中，使用實(shí)用量。1）對場所劑量監(jiān)測，采用周圍劑量當(dāng)量H*（d）定義為輻射場中某點(diǎn)處的周圍劑量當(dāng)量是相應(yīng)的齊向擴(kuò)展輻射場在ICRU球內(nèi)，逆齊向場的半徑上深度d處產(chǎn)生的劑量當(dāng)量對強(qiáng)貫穿輻射（中子是強(qiáng)貫穿輻射，推薦d=10mm，寫成H*（10）。79精選pptICRU39#報告（1985）提出在輻射防護(hù)中，使用實(shí)用量

輻射權(quán)重因子

80精選ppt輻射權(quán)重因子80精選ppt2）對于個人劑量監(jiān)測，則用個人劑量當(dāng)量是指人體某一指定點(diǎn)下面適當(dāng)深度d處軟組織內(nèi)的劑量當(dāng)量對強(qiáng)貫穿輻射，推薦值d=10mm。寫成Hp（10）。劑量當(dāng)量的單位是J·kg-1,專有名稱為希沃特（Sv）。81精選ppt2）對于個人劑量監(jiān)測，則用個人劑量當(dāng)量81精選ppt幾個相關(guān)的術(shù)語簡單介紹：1.自由場的量在假定沒有散射或本底影響的自由空間中進(jìn)行照射所得到的量。2.齊向擴(kuò)展輻射場由實(shí)際的輻射場導(dǎo)出的一個假設(shè)的輻射場，在其中的整個有關(guān)體積內(nèi)，其注量及能量分布與參考點(diǎn)的實(shí)際輻射場相同，但其注量是單向的。82精選ppt幾個相關(guān)的術(shù)語簡單介紹：82精選ppt3．

強(qiáng)貫穿輻射在均勻的單向輻射場對某一給定的人體取向，如果皮膚敏感層的任何小塊區(qū)域內(nèi)所接受的當(dāng)量劑量與有效劑量的比值小于10，則該輻射稱為強(qiáng)貫穿輻射。中子和γ射線均為強(qiáng)貫穿輻射。83精選ppt3．

強(qiáng)貫穿輻射83精選ppt4．

組織等效材料其成分與肌肉組織相當(dāng)，用于制造劑量測量器具的材料。中子輻射場總是伴隨有γ射線，中子和γ射線的劑量權(quán)重因子差別很大，因此對中子劑量的測量，就要把中子貢獻(xiàn)與γ射線的貢獻(xiàn)分開，這給中子劑量的測量又增加了困難。84精選ppt4．

組織等效材料84精選ppt第二節(jié)中子測量儀表檢定著重介紹與中子測量儀表檢定有關(guān)的基礎(chǔ)知識檢定所需設(shè)備以及說明對這些設(shè)備的具體要求特別是由于中子經(jīng)過周圍物質(zhì)散射后，其能量和方向都要發(fā)生變化中子儀表檢定工作中，散射中子影響要特別予以注意。85精選ppt第二節(jié)中子測量儀表檢定著重介紹與中子測量儀表檢定有關(guān)的基礎(chǔ)一.檢定的基礎(chǔ)知識

先介紹幾個經(jīng)常使用的名詞術(shù)語1．校準(zhǔn)因子是在標(biāo)準(zhǔn)條件下得到的響應(yīng)倒數(shù)。儀表讀數(shù)M乘以該因子即可得到被測量的值2．能量響應(yīng)是儀表對單能中子注量（或劑量當(dāng)量）響應(yīng)與中子能量的函數(shù)關(guān)系。用符號RΦ(En)或RD(En)表示。86精選ppt一.檢定的基礎(chǔ)知識先介紹幾個經(jīng)常使用的名詞術(shù)語86精選3.光子靈敏度，當(dāng)γ射線加到中子場中時，所引起儀表讀數(shù)的變化。4.試驗(yàn)點(diǎn)，在輻射場該點(diǎn)其被測量的約定真值是已知的。5.參考點(diǎn)，為校準(zhǔn)或試驗(yàn)?zāi)康?，而將儀器的該點(diǎn)放于試驗(yàn)點(diǎn)處。儀表的這一點(diǎn)則成為參考點(diǎn)。6．有效中心，如果將儀器內(nèi)一點(diǎn)看作點(diǎn)探測器，則它的讀數(shù)的變化遵循與源的距離反平方的關(guān)系則該點(diǎn)稱作有效中心，對球?qū)ΨQ儀表，一般是幾何中心。87精選ppt3.光子靈敏度，當(dāng)γ射線加到中子場中時，所引起儀表讀數(shù)的變中子測量儀表的校準(zhǔn)首先要有適當(dāng)?shù)闹凶釉?，特別注意到校準(zhǔn)時用的中子場的能譜盡可能與實(shí)際使用時一致，因?yàn)榇蠖鄶?shù)中子測量儀表的能量響應(yīng)不是平坦的。我國已制訂了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定了校準(zhǔn)輻射防護(hù)用中子測量儀表及確定其能量響應(yīng)的中子參考輻射。表6列出了用作參考輻射的放射性核素中子源及有關(guān)的參數(shù)。88精選ppt中子測量儀表的校準(zhǔn)首先要有適當(dāng)?shù)闹凶釉?，特別注意到校準(zhǔn)時用的表6用于校準(zhǔn)中子測量儀表的

放射性核素中子參考輻射源

名稱T1/2a

劑量當(dāng)量平均能量②MeV

比源強(qiáng)s-1·kg-1

1m處的比中子劑量當(dāng)量率③Sv·s-1·kg-1

1m處的比光子劑量當(dāng)量率④Sv·s-1·kg-1

252Cf2.652.42.4×10156.50.314⑤252Cf①（φ30cm重水慢化）2.652.22.1×10151.50.25

aMeVs-1·Bq-1Sv·s-1·Bq-1Sv·s-1·Bq-1241Am-Be4324.46.6×10-55×10-191.9×10-19241Am-B4322.81.6×10-55×10-201.9×10-1989精選ppt表6用于校準(zhǔn)中子測量儀表的

放射性核素中子參考輻射源名稱

①直徑為30cm的重水球，外包厚度約為1mm的鎘殼。②劑量當(dāng)量平均能量——在由放射性核素中子源發(fā)射中子的情況下，它是針對某一參考點(diǎn)的劑量③對于252Cf，其值以源中锎的質(zhì)量表示，而對241Am源，則以其活度值表示。④暫時規(guī)定照射量對劑量當(dāng)量的轉(zhuǎn)換系數(shù)為0.01Sv/（2.58×10-4C·kg-1）。⑤源的不銹鋼封殼約為2.5mm。90精選ppt①直徑為30cm的重水球，外包厚度約為1mm的鎘殼。9表中推薦的裸體252Cf中子源，其優(yōu)點(diǎn)是能譜已知表少，且可以獲得足夠大的源強(qiáng)（目前最大的源，幾何尺寸?。ń泣c(diǎn)源），密封外殼所用材料少，這樣幾乎可認(rèn)為是各向同性的，γ射線成分可以到mg量級，即中子源強(qiáng)度達(dá)109s-1）最大缺點(diǎn)是半衰期短，最多可用十年左右241Am-Be和241Am-B中子源的優(yōu)點(diǎn)是半衰期長，432a，但不可能做得很強(qiáng)的源，尤其Am-B源強(qiáng)度更低。241Am-Be中子源目前最強(qiáng)的也只有5×107s-1。91精選ppt表中推薦的裸體252Cf中子源，其優(yōu)點(diǎn)是能譜已知表少，且可以表7列出了用于測定中子測量儀表能量響應(yīng)的主要能量點(diǎn)及其產(chǎn)生方法。作為中子測量儀表校準(zhǔn)用的中子源，要由經(jīng)過認(rèn)可的計量技術(shù)機(jī)構(gòu)檢定。各測量儀表的校準(zhǔn)技術(shù)要根據(jù)國家的有關(guān)檢定規(guī)程進(jìn)行。92精選ppt表7列出了用于測定中子測量儀表能量響應(yīng)的主要能量點(diǎn)及其產(chǎn)生中子能量MeV

產(chǎn)生方法2×10-8（熱中子）經(jīng)充分慢化的反應(yīng)堆或加速器產(chǎn)生的中子0.0005經(jīng)水慢化的Sb-Be（γ，n）放射性核素中子源0.002鈧過濾的堆中子束或加速器通過45Sc（p，n）45Ti反應(yīng)產(chǎn)生的中子0.021Sb-Be（γ，n）放射性核素中子源0.024鐵/鋁過濾的反應(yīng)堆中子束或加速器用45Sc（p，n）45Ti反應(yīng)產(chǎn)生的中子0.144硅過濾的反應(yīng)堆中子束，或加速器用7Li（p，n）7Be或T（p，n）3He反應(yīng)產(chǎn)生的中子0.25，0.565用加速器通過T（p，n）3He或7Li（p，n）7Be反應(yīng)產(chǎn)生的中子1.2，2.5用加速器通過T（p，n）3He反應(yīng)產(chǎn)生的中子2.8，5.0用加速器通過D（d，n）3He反應(yīng)產(chǎn)生的中子14.8，19.0用加速器通過T（d，n）4He反應(yīng)產(chǎn)生的中子93精選ppt中子能量MeV產(chǎn)生方法2×10-8（熱中子）中子測量儀表有很多種，推薦的中子劑量一周圍劑量當(dāng)量轉(zhuǎn)換系數(shù)現(xiàn)在國際上已推薦使用新的數(shù)值。中子注量與周圍劑量當(dāng)量和個人劑量當(dāng)量的轉(zhuǎn)換系數(shù)最常用的一些值列于表8~表11。94精選ppt中子測量儀表有很多種，推薦的中子劑量一周圍劑量當(dāng)量轉(zhuǎn)換系數(shù)表8

單能平行中子輻射（齊向擴(kuò)展場）

從中子注量向周圍劑量當(dāng)量的轉(zhuǎn)換系數(shù)h*φ（10；E）中子能量/keV熱中子2251442505651200h*φ（10；E）/pSv·cm210.67.719.3127203343425中子能量/MeV2.52.83.25.014.819

h*φ（10；E）/pSv·cm2416413411405536584

95精選ppt表8單能平行中子輻射（齊向擴(kuò)展場）

從中子注量向周圍劑量當(dāng)表9幾種常用放射性核素中子源的

中子注量—周圍劑量當(dāng)量轉(zhuǎn)換系數(shù)

h*（10）中子源R*φ（10）/pSv·cm2252Cf（重水慢化）105252Cf385241Am-B（α，n）408241Am-Be（α，n）39196精選ppt表9幾種常用放射性核素中子源的

中子注量—周圍劑量當(dāng)量轉(zhuǎn)換中子能量KeVhpφ(10,E,α)/pSv·cm2（α相對入射束角度）0°15°30°45°60°75°

熱中子11.410.69.116.614.041.73

28.728.227.275.433.461.67

2420.219.917.213.67.852.38

14413413112110269.922.9

25021521420117312547.0

565355349347313245115

1200433427440412355210

2500437434454441410294

2800433431451441412302

3200429427447439412309

5000420418437435409331

14800561563581572576517

19000600596621614620568

97精選ppthpφ(10,E,α)/pSv·cm2（α相對入射束角度）0

表11

幾種常用中子源中子注量φ

對劑量當(dāng)量Hp（10）的轉(zhuǎn)換系數(shù)

中子源hpφ(10,α)/pSv·cm2(α相對入射束角度)0°15°30°45°60°75°rotiso252CfD2O-慢化11010910910287.456.1

252Cf400397409389346230

241Am-B（α，n）426424443431399289

241Am-Be（α，n）411409424415383293

98精選ppt表11幾種常用中子源中子注量φ

對劑量當(dāng)量Hp（10）二.一般的檢定原理

中子測量儀表種類很多，從用途分有輻射場的監(jiān)測和個人劑量監(jiān)測.對場所監(jiān)測現(xiàn)在常給出周圍劑量當(dāng)量，這類儀表的校準(zhǔn)應(yīng)在自由空氣中進(jìn)行.個人劑量計的校準(zhǔn)則要用適當(dāng)?shù)捏w模，根據(jù)GB/T17437—1998的規(guī)定儀表的響應(yīng)或校準(zhǔn)因子是儀表本身的特性，它可能與劑量當(dāng)量率、入射中子能譜或方向有關(guān)，但不應(yīng)與校準(zhǔn)的方法、用的設(shè)備和校準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)條件有關(guān)。99精選ppt二.一般的檢定原理中子測量儀表種類很多，從用途分有輻針對這類儀表的校準(zhǔn)，其主要原則也適用于其它儀表。校準(zhǔn)時，將儀表的有效中心置于已知中子注量率的中子輻射場的參考點(diǎn)處，必須對各種散射中子的貢獻(xiàn)進(jìn)行扣除，并要對源或探測器大小的影響作修正。中子注量響應(yīng)Rф可由下式給出：

Rф=MC/ф

式中，MC是對各種影響修正之后的讀數(shù)。在儀表中心處注量率ф由下式計算:

ф=QΩ/l2

式中，l是從源的中心到有效測量點(diǎn)之間距離，而QΩ為中子源的角源強(qiáng)，100精選ppt針對這類儀表的校準(zhǔn)，其主要原則也適用于其它儀表。100精選Q—中子源強(qiáng)度（即中子源在單位時間內(nèi)4π立體角內(nèi)發(fā)射的總中子數(shù)）；

F1（θ又由下式給出：

QΩ=QF1（θ）/4π

式中，

）—源的各向異性修正因子。

劑量當(dāng)量響應(yīng)RH則可從下式得到：

RH=RФ/hФ

式中，hФ是注量對劑量當(dāng)量的轉(zhuǎn)換因子，可參照前面的表，也可從有關(guān)文獻(xiàn)中查到。

101精選pptQ—中子源強(qiáng)度（即中子源在單位時間內(nèi)4π立體角內(nèi)發(fā)射的總中三.檢定用設(shè)備(一.)中子源中子源的強(qiáng)度必須經(jīng)過認(rèn)可的計量技術(shù)機(jī)構(gòu)的檢定。為了減少中子發(fā)射的各向異性，源最好做成球形，若是圓柱形，最好直徑和高度近似相同。對圓柱形源，校準(zhǔn)時源的軸線要與探測器方向成90°角，對所用的每個源都要測定其各向異性，以便于進(jìn)行修正。表12列出典型商售中子源各向異性因子F（90°方向）。102精選ppt三.檢定用設(shè)備(一.)中子源102精選ppt表12典型商售中子源各向異性因子F（90°）

校準(zhǔn)時源要盡量位于房間的中心，周圍不應(yīng)放無關(guān)物品，更不能用屏蔽材料包裹中子源,放源支架也應(yīng)用不含氫物質(zhì)做成，且物質(zhì)應(yīng)盡量少。源外殼材料質(zhì)量或放射性活度外徑mm高度mm壁厚mmF（90°）252Cf不銹鋼<100μg7.810.01.61.012252CfPt-Rh<10mg9.437.61.71.037241Am-Be（α，n）不銹鋼≤3×1010Bq≤3.7×1011Bq22.430.03160.02.42.41.030約1.04103精選ppt表12典型商售中子源各向異性因子F（90°）

源外殼材料

(二).照射裝置

主要是源與探測器的支架，它們主要用于定位，便于準(zhǔn)確測定源與儀器中心的距離。支架應(yīng)該剛性好，材料盡量少，但不要用含氫材料，以減小對中子的散射，并能較容易地改變源與儀表之間的距離且能準(zhǔn)確測量。104精選ppt(二).照射裝置

主要是源與探測器的支架，它們主要(三).照射實(shí)驗(yàn)室

室散射中子對儀表讀數(shù)的貢獻(xiàn)隨房間大小、形狀和結(jié)構(gòu)而變化，實(shí)驗(yàn)室應(yīng)使散射貢獻(xiàn)盡可能低。但任何情況下，散射本底的貢獻(xiàn)使校準(zhǔn)儀表在該點(diǎn)處的讀數(shù)增加值不得大于40%。

（四）影錐

應(yīng)根據(jù)源和探測器的大小以及兩者間的距離選擇合適的影錐尺寸，

影錐對直接中子的透過率必須可忽略影錐的正確使用應(yīng)考慮以下各點(diǎn)：

首先，在錐—中子源之間距離;

其次，錐的錐度應(yīng)使它的張角大于被檢儀表的立體角，但不大于這個立體角的兩倍。105精選ppt(三).照射實(shí)驗(yàn)室

室散射中子對儀表讀數(shù)的貢獻(xiàn)隨房間大小、四.散射中子的來源

儀表的校準(zhǔn)因子應(yīng)與校準(zhǔn)設(shè)備和方法無關(guān)，所有校準(zhǔn)都參照自由中子輻射場（即無任何散射中子和本底中子，純粹來自于源發(fā)射的中子場）。散射中子主要來源于：室壁散射（包括地板、天花板），空氣散射以及儀器支架的散射。散射中子對儀表讀數(shù)的影響必須做修正。106精選ppt四.散射中子的來源儀表的校準(zhǔn)因子應(yīng)與校準(zhǔn)設(shè)備和方法無關(guān)五.散射中子的修正散射中子對儀表讀數(shù)的影響，一般與儀表的類型、儀表和源之間的距離以及房間的大小、形狀和結(jié)構(gòu)有關(guān)。下面是各項(xiàng)修正的具體做法。107精選ppt五.散射中子的修正散射中子對儀表讀數(shù)的影響，一般與儀表的(一)室散射

中子被實(shí)驗(yàn)室墻壁、天花板等散射，其路徑非常復(fù)雜，更多是在具體實(shí)驗(yàn)室條件下用實(shí)驗(yàn)方法測量,是散射中子的主要來源。

(二)空氣減弱（外散射）

空氣減弱與源—探測器之間距離近似線性增加.空對幾種放射性核素中子源的平均值列于表13。

108精選ppt(一)室散射

中子被實(shí)驗(yàn)室墻壁、天花板等散射，其路徑表13幾種放射性核素中子源的線性減弱系數(shù)

（標(biāo)準(zhǔn)不確定度1.5%）

中子源線性減弱系數(shù)Σ/10-7cm-1重水慢化252Cf2964252Cf自發(fā)裂變105