脉冲辐射场中子探测器死时间效应研究

图 １ 两种 中子 探 测 器剂 量 当 量 值 对 比
文献［７］提 出了类似方案 ，探测器 结构为 ６．５ ｃｍ厚的石蜡慢化体 中用 ０．２５ ｍｉｌｌ厚银箔 包 ＧＭ计数管。在 ＫＥＫ５００ ＭｅＶ质子 同步加速 器上实 验 ，与 雷姆 仪 和 包 有 聚 乙烯 的 ＢＦ 计 数 管进行了对 比，在辐射场最强处气体探测器漏 计 可达 ７５％ ，银 探测 器 不超 过 ２．５％ 。
１ 中子探测器死 时间效 应研究现状
早在 上世 纪六 十年 代 已开始 对 此 问题 的研 究 ，国内外研究人员采 取 的解决方法主要
此类辐射场中以正 比计数管为核心的气体探测 器存 在漏计 数 现象 。
文献［６］中使 用被动式 的银探测器和气体 探测器 同时测量脉 冲辐射场剂量值 ，对 比结果
关键词 ：脉 冲中子辐 射场 ；死 时间 ；漏计数 ；中子探测器 ；气体探测器 中图分类号 ： ＴＬ ８２１ 文献标 志码 ： Ａ 文章编号 ： ０２５８－０９３４（２０１６）２－０１３２－０５
高能物理和加速器技术 的发展 出现了越来 有三类 ：根据加速器束流参数公式修正死时间
越多能量高、流强大的粒子 加速器 ，同时 ，加速 导致的漏计数问题 、利用活化法被动式测量累
Ｈ．Ｄｉｎｔｅｒ等人确定 了中子在 四种常用 的 仪器 的慢化体 中扩散的时间，据此计算 出漏记 数据 ，得 出了确定 的加速器周围中子辐射场中 的校 正 因 子 －８ Ｊ。Ｌ．Ｒｕｂｙ等 人 于 １９６２年 Ｌ３ 和 １９６７年 分 别 提 出 了 适 用 于 １４ ＭｅＶ 和 ２．５ ＭｅＶ脉冲中子辐射场的活化探测器 ， 叩Ｐｂ探测 器比标准 的银探测器具 有更高 的灵敏度 ，而∞ ｚｒ具有稍高的探测效 率。Ｓｌａｕｇｈｔｅｒ Ｄ．Ｒ．等人 使用 ２．５ ｍｌｎ厚 的银活化探测器测量脉冲中子 辐射场 ，可 以测量计数率高达 １０ ／ｓ的中子辐 射 场 Ｊ。Ｍ．Ｃａｒｅｓａｎａ等 人 设 计 了 探 测 器 ＬＵ— ＰＩＮ，由 Ｈｅ管、对数放大器、ＬａｂＶＩＥＷ 程序等组 成 ，从计数管输出信号 出发 ，放大电路 由常规的 线性放大器改为对数放 大器 ，放大 电路输 出的 电压信号转变为 电流信号 ，计算得到计数管内 的核反应总电荷量 ，得 出参加核反应 中子的真 实计数 “ 。
摘要 ：以正 比计数管为基础 的中子剂量 当量仪是实现反应 堆和加速器 等 中子辐射场剂 量水平实 时 监测 的重要手 段 ，而探测 器的死时间效应 问题直接关 系到脉 冲中子辐射 场 下量值 的准确 性。本文使 用 “双源法”实验测定 了正 比计数器死 时间 ，使用蒙特卡洛模拟 软件计算 了中子探 测器慢 化体对 中子的慢 化时间 ，推导 出加速器辐 射场 中计数率 与修正 因子的关系式 ，可以实现脉冲辐射场 中子漏计 数补偿。
第 ３６卷 第 ２期 ２０１６年 ２月
核 电子 学与 探测技 术
Ｎｕｃｌｅａｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ＆ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
Ｖ０１．３６ Ｎｏ．２ Ｆｅｂ． ２０１６
脉 冲 辐 射 场 中子探 测 器 死 时 间效 应 研 究
郭思明 ，王庆斌 ，马忠剑
（１．中国科学 院高能物理研究所 ，北京 １０００４９；２．பைடு நூலகம்国科学 院大学 ，北京 １０００４９）
２ 正比计数管死时 间讨论
各种脉冲探测器都存在时 间分辨的问题。
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探测 器所 能分辨 开 的两个 相 继入 射粒 子间 的最
１０
短时间间隔 ，定义为分辨 时间 Ｔ，在一个粒子入
射 探测器 后 的 一ｒ时 间 内探 测器 无 法准确 记录其
ｌ０。
他 人射的粒子 ，故也 称 之为死 时间 。
积剂量、根据输 出信号的脉冲幅度反推出总 的 反 应 中子 数 ，进行 补偿 。
文献 ［５］中给 出了以 ＢＦ，正 比计数管为探 头，外包聚乙烯慢化体的 中子剂量仪在电子加 速器周 围脉 冲辐 射 场 中得 到 的输 出模 拟信 号波 形和脉冲幅度谱。中子信号波形参差不齐 ，存 在信号叠加现象 ，无论是两个或三个还是更多 中子信号叠加时都被记录为一个 中子脉 冲；两 种辐射场下脉 冲幅度谱存在 明显差异 ，脉冲辐 射场中的幅度谱 中有两个和三个 中子叠加产生 信号的峰位 。无论是数字示波器输出波形还是 多道 脉冲 幅度器 得 到 的脉 冲幅度 谱都 证 明 了在
器辐射防护变得越来越重要。束流时间结构决 定 了加速 器 中子 辐 射 场 的特 殊 性 ，占空 比定 义 为束 流 时 间 占总 时 间 的百 分 比 ，高 能 加速 器 的 占空 比往往是很低 的，例 如斯坦福直线加速 中 心的 ２２ ＧｅＶ电子直线加速器 ，束流脉冲宽度在 １～２ ｓ，束流重复频率 约 ３６０ Ｈｚ，则其 占空 比 ＜０．１％ ¨ ；ＢＥＰＣＩＩ ２．５ＧｅＶ的 电子直 线 加 速器 束流脉冲宽度为 １ ｎｓ或 ２．５ ｎｓ，束流重复频率 ５Ｏ Ｈｚ，则其 占空 比约 １Ｏ。 Ｊ。占空 比极小 的 加速器运行 时，由于束流损失而使其周围产生 的脉冲辐射场 ，即使在屏蔽体外 ，瞬发的辐射场 也与 初级束 流存 在 紧密 联 系 。
乙烯慢化体和镉吸收层的 Ｈｅ正 比计数管为核 心的气体探测器 。在加 速器束 流强度 为 ｌｍＡ 时 ，周 围剂 量 当 量 比为 １０ ／１０。。可 见 ，加 速器
ｌ３２
流强较高时气体探测器存在严重 的漏计数。
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针对特定的辐射场有特定 的修正系数也是合理 的 。
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如图 ｌ所示。图中所示分别为两种探测器在不
收 稿 日期 ：２ｏ１５—１２—２３ 基金 项 目：国 家 重 大 科 学 仪 器 设 备 开 发 专 项
同束流流强下测得的中子剂量 当量 ，ＡｇＲｅｍ是 以银 为核 心 的活化 探 测器 ，ＬＢ６４１１是 以 外包 聚
（Ｙ１ １Ｚ６６５０ＢＺ）资 助。 作者简 介：郭 思明（１９９０一），男 ，山东临沂人 ，在读博 士生 ，主要从 事辐射防护研 究。