脉冲中子辐射场中子剂量当量测量的研究

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各类型加速器在很多领域中被广泛使用,因此对加速器周围脉冲辐射场的探测也尤为重要。目前,还没有一种常用的中子探测器可实时且准确地测量脉冲中子辐射场的注量和剂量当量。本论文围绕加速器周围脉冲中子辐射场剂量当量的测量展开,探索一种在脉冲中子场中能够实时测量并可修正漏计数的方法——“脉冲幅度谱漏计数校正法”,及基于此方法的改进型中子剂量当量仪。脉冲中子场的特点是占空比小,束流集中。使用均匀场中常用的A-B型中子剂量当量仪测量脉冲中子场时,可能会有多个中子同时进入探测器发生反应。此时虽然BF3正比计数管的输出脉冲幅度增大,但计数器也只记录一个脉冲,因此存在严重的漏计数。相比之下,活化探测器不存在漏计数的问题,但不能实时测量。本论文首先用示波器和多道脉冲幅度分析器(MCA)在脉冲场中进行了测量,验证了A-B中子剂量当量仪测量脉冲中子场时存在漏计数,并发现MCA测得的脉冲幅度谱有明显的单个中子峰,两个中子和三个中子的叠加峰。由此本论文提出了通过分析MCA测量的脉冲幅度谱修正漏计数的方法:按照该谱的峰位设置单个中子,两个中子叠加和三个中子叠加的感兴趣区,分别对各感兴趣区的计数进行积分,积分计数再乘以适当的系数,得到校正计数。该校正计数乘以均匀中子场的标定系数即可得到脉冲中子场的剂量当量或注量值。本论文用MCNP5模拟了加速器周围脉冲中子辐射场的注量和中子慢化过程,得到过载校正系数f。并根据叠加脉冲幅度谱的理论计算得到了叠加漏计数的修正公式。实验验证修正公式的方法是:用包银GM计数管和BF3正比计数管测量均匀中子场中同一点的中子注量率Φ0和脉冲幅度谱的计数率q0,并求出BF3正比计数管的相对探测效率k00/q0;用同样的两个探测器在脉冲中子场中同一点测量得到中子注量率Φ′和脉冲幅度谱,其计数率为q’,对q’进行叠加和过载双重漏计数校正得到qaf及脉冲场中的相对探测效率kaf =Φ’/qaf。有kaf≈k0,由此证明该修正公式可以用来修正A-B中子剂量当量仪在脉冲中子场中测量的漏计数。本方法能够实时并较准确的测量脉冲中子辐射场的注量和剂量当量。
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