用金活化法测定加速器中子源中子注量及MCNP4C修正
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关键词 ： 中子注量率 ； 中子 活化分析 ； 金活化法
中围分 类号 ： Ｔ ５ Ｌ２ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ： ０ ５－９ ４ ２ １ ） １ ２ ８ｏ ２ ８０ ３ （０ ０ ０ － ８ ＿５ ０
对 中 国工 程物 理研 究 院研 制 的新 型 中子探 测 器进 行 效率 刻 度 实验 中 ， 中子 是在 四川 大 学
为 １５ 一３ ５ ， ． ． 主要来源于刻度源活度误差 １ 一３ ， 分支 比误 差 ０ ２ 一０ ７， 全 能峰 ． ． ９， ６
计 数统 计误 差 ０ １ 一Ｏ ５ 。 ． ．
封装在厚度 为 ０ ３ Fra Baidu bibliotek 的隔盒 中， ．ｒ ａ 将包装 好 的 金片固定在圆形 的样 品架上 ， 放在 中子场 中照
５ ｅ ， Ｃｓ ６ １ ｋ Ｙ） Ｍ ｎ（ ３ ．８ ｅ 、 ｋ Ｖ） ０ （ ６ ．７ ｅ 、‘ ８ ４ ｋ Ｖ）
将金 片制 成 厚度 为 ０ ２ ． ｍｍ、 径 为 ２ ｍｍ 直 ０ 的 圆片 ， 了消 除热 中子 本底 的影 响 ， 个样 品 为 整
Ｚ （ １５ ５ ｅ ） ｎ １ １． ｋ Ｖ 。刻度 出的全能峰效率 误差
刻度实验需要知道 的中子 注量率起到 测定 作 用 。所 用金 活 化 样 品 为 包 镉 的金 片 ， 在 距 靶 放
Ｌ —５ ｍ， １ ｃ 与质子 束 成 ０方 向处 活化 。 。
ｍ
图 ２ 高纯锗探 测器系统方框 图
／
．
／
２ 数据处理
２ １ 辐 照 时金 活化 片放 射性 的产 额 ．
射 。实验装 置 如 图 １ 示 ， 管 由黄 铜制 成 ， 所 靶 靶 头 用水 冷却 。装 置 中。 计 数管 固定 在 质 子束 Ｈｅ
高纯锗探测器系统 方框图见图 ２ 。
的另一侧 ， 为记 录中子注量计 数 Ｎ２ 作 的在 线 监测系统 ， 此在线监测系统测得的数据加 上 借
转换因子可 以推得与质子束 流成不 同角度 、 不 同距 离处的中子注量， 从而对探 测器进行效率
新型探测器放在质子柬流的一侧与柬流成 ０、０、０、０方 向 ， 。３。６。９。 距离 靶头 位置 为 Ｌ处进 行 效率刻度。由于这个实验需要知道探测器位置 处的中子绝对注量 ， 在探测器效率刻度实验
完成 后 ， 我们 用金 活化 法 对 中 子注 量进 行 了绝 对监 测 ， 将实 验介 绍如 下 。 现
１ 实 验
１ １ 采用金 活化 法 的原 因 ．
测量方法采用的是珀 Ａ ｕ中子活化分析方
收稿 日期 ：０ ９１ －３ ２ ０ －０１ 作者 简介 ： 孙红 娟 （ ９ ３） 女 ， １８ 一 ， 山西 运城 人 ， 四川大
法 ， 因 主 要 是 金 的纯 度 高 （ Ａ 原 柳 ｕ为 ９． ９ ９ ）易于加工 ， ９ ， 且埘Ａ （ ，） ｕ反应截面 ｕ ｎ － 瑚Ａ ／ 准确知道 ， 生成产物 Ａ 。 ｕ的衰变纲图简单 ， 衰 变 放 出 的 ４ １８ １．ｋ Ｖ能量 ７射线 （ 支 比是 ９． 分 ５
第 ３卷 Ｏ
２１ ０ ０年
第２ 期
２月
核电子学与探测技术
Ｎｕ ｌ ｒＥ ｅｔｏ ｉ ｃｅ ｌ ｒｎｃ ａ ｃ ｓ＆ Ｄｅｅｔ ｎＴｅｈ ｏｏ ｙ ｔｃｉ ｃ ｎ ｌｇ ｏ
ｚ３ Ｎｏ ２ ０ ．
Ｆ ｈ ２ １ ｅ ００
用 金 活 化 法 测定 加 速 器 中子 源 中子 注 量 及 ＭＣ ４ ＮＰ Ｃ修 正
孙红 娟 ， 罗小兵 ， 李 初 ， 晓宁 冯
（ 四川原子核与科学技术 研究 所 ， 四川成都 ６０６） １０５
摘要 ： 四川 大学 ７ ０ ２ ５ Ｖ 静 电质 子加速 器上 ， 在 ２ 所 ． Ｍｅ 由核 反应 ｉｐ ｎ ｅＴ（ ，） Ｈｅ 生 中 Ｌ （ ，）Ｂ ， ｐ ｎ 。 产 子 ， 中国工程 物理 研究 院研 制的新 型中子探 测器进行效率刻度实验 中， 对 需要 知道 探测 器位置处 的中子 绝对注量 ， 为此 我们 测量了 ０ １ ５０ ３２ ０ ５ ６ １ ４ ０ Ｖ 四个 能点 的中子注量 。测量 方法采用 的是 ． ６ 、． ５ 、 ． ７ 、． ０ Ｍｅ
辐 照下 放 射性 核 的 产 生 率 为 Ｐ— Ｎａ 是 中 ９（ 子 与样 品 中原 子 核 发 生 反 应 的截 面 ， 称 活化 或 截 面）３。在 此 时 ， ［ ］ 已生成 的放射 性核 衰 变率 为 Ａ— Ｎ。辐照 时 某 一 时 刻 的 放 射 性 核 数 目的 变化 率 为 ｄ ｄ ＝Ｐ— ， 此 方程 并 利 用 （ Ｎ／ ｔ Ｎ 解
器 上 ， ｉ ，） ｅ， ｐｎ。 核反应提供 ， 由 Ｌ（ ｎ Ｔ（ ，）Ｈｅ ｐ Ｂ 当 出射中子与 入射质子束流角度 不同时 ， 的中子 对应
原子核科学技术研究所 ２５Ｍｅ 静电加速 ． Ｖ
能量如表 １ （ 表中的中子能量单位是 Ｍ ） ｖ。
表 １ 各 质 子 束 流 不 同角 度 所 对 应 的 中子 能 量
金活化法 ， 在实验测量 中， 靶 头材料 、 由 冷却水层 和样 品的包层 材料等 引起 的多次散 射效应 及 中子在 样
品 中的 自屏 蔽效 应等均对实验结果产生影响 。这些因素在实验 中不可避免 ， 也难以通过实验 方法扣除 ，
因此用 Ｍｏｔ Ｃ ｒ 程序 ＭＣ Ｐ Ｃ对上述效应进行 了修正计算 。 ｎｅ ａｌ ｏ Ｎ ４
学 ７０所硕士研究 生 ， 事核 技术 及应用 方 面的研 ２ 从 究．
２８ ８
５ ） ４ 易于测 定 ， 且半 衰 期 （． ９４天 ） 中 。 ２ ６４ 适
１ ２ 实验布 局 ．
全 能峰面积分析 。谱仪的全能峰效率刻度采用 系列标准源法 ， 所用标准源为 Ｃ （２． 、３． ｏ １２ １ １６
质子 柬
靶头
．
．
，
，
金 活 化 样 品
三三三］
’
… … ・ … … … ‘ … … 一 …
— —
图 １ 金 活 化 法 实 验 不 意 图
设样 品 中的原 子总数 为 ， 中子 能量为 Ｅ， 能 中子 注 量 率 为 ， 单 且 不 随 时 间变 化 。 不考虑样品 自身对 ） ， 射线 的吸收， 品在 中子 样
中围分 类号 ： Ｔ ５ Ｌ２ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ： ０ ５－９ ４ ２ １ ） １ ２ ８ｏ ２ ８０ ３ （０ ０ ０ － ８ ＿５ ０
对 中 国工 程物 理研 究 院研 制 的新 型 中子探 测 器进 行 效率 刻 度 实验 中 ， 中子 是在 四川 大 学
为 １５ 一３ ５ ， ． ． 主要来源于刻度源活度误差 １ 一３ ， 分支 比误 差 ０ ２ 一０ ７， 全 能峰 ． ． ９， ６
计 数统 计误 差 ０ １ 一Ｏ ５ 。 ． ．
封装在厚度 为 ０ ３ Fra Baidu bibliotek 的隔盒 中， ．ｒ ａ 将包装 好 的 金片固定在圆形 的样 品架上 ， 放在 中子场 中照
５ ｅ ， Ｃｓ ６ １ ｋ Ｙ） Ｍ ｎ（ ３ ．８ ｅ 、 ｋ Ｖ） ０ （ ６ ．７ ｅ 、‘ ８ ４ ｋ Ｖ）
将金 片制 成 厚度 为 ０ ２ ． ｍｍ、 径 为 ２ ｍｍ 直 ０ 的 圆片 ， 了消 除热 中子 本底 的影 响 ， 个样 品 为 整
Ｚ （ １５ ５ ｅ ） ｎ １ １． ｋ Ｖ 。刻度 出的全能峰效率 误差
刻度实验需要知道 的中子 注量率起到 测定 作 用 。所 用金 活 化 样 品 为 包 镉 的金 片 ， 在 距 靶 放
Ｌ —５ ｍ， １ ｃ 与质子 束 成 ０方 向处 活化 。 。
ｍ
图 ２ 高纯锗探 测器系统方框 图
／
．
／
２ 数据处理
２ １ 辐 照 时金 活化 片放 射性 的产 额 ．
射 。实验装 置 如 图 １ 示 ， 管 由黄 铜制 成 ， 所 靶 靶 头 用水 冷却 。装 置 中。 计 数管 固定 在 质 子束 Ｈｅ
高纯锗探测器系统 方框图见图 ２ 。
的另一侧 ， 为记 录中子注量计 数 Ｎ２ 作 的在 线 监测系统 ， 此在线监测系统测得的数据加 上 借
转换因子可 以推得与质子束 流成不 同角度 、 不 同距 离处的中子注量， 从而对探 测器进行效率
新型探测器放在质子柬流的一侧与柬流成 ０、０、０、０方 向 ， 。３。６。９。 距离 靶头 位置 为 Ｌ处进 行 效率刻度。由于这个实验需要知道探测器位置 处的中子绝对注量 ， 在探测器效率刻度实验
完成 后 ， 我们 用金 活化 法 对 中 子注 量进 行 了绝 对监 测 ， 将实 验介 绍如 下 。 现
１ 实 验
１ １ 采用金 活化 法 的原 因 ．
测量方法采用的是珀 Ａ ｕ中子活化分析方
收稿 日期 ：０ ９１ －３ ２ ０ －０１ 作者 简介 ： 孙红 娟 （ ９ ３） 女 ， １８ 一 ， 山西 运城 人 ， 四川大
法 ， 因 主 要 是 金 的纯 度 高 （ Ａ 原 柳 ｕ为 ９． ９ ９ ）易于加工 ， ９ ， 且埘Ａ （ ，） ｕ反应截面 ｕ ｎ － 瑚Ａ ／ 准确知道 ， 生成产物 Ａ 。 ｕ的衰变纲图简单 ， 衰 变 放 出 的 ４ １８ １．ｋ Ｖ能量 ７射线 （ 支 比是 ９． 分 ５
第 ３卷 Ｏ
２１ ０ ０年
第２ 期
２月
核电子学与探测技术
Ｎｕ ｌ ｒＥ ｅｔｏ ｉ ｃｅ ｌ ｒｎｃ ａ ｃ ｓ＆ Ｄｅｅｔ ｎＴｅｈ ｏｏ ｙ ｔｃｉ ｃ ｎ ｌｇ ｏ
ｚ３ Ｎｏ ２ ０ ．
Ｆ ｈ ２ １ ｅ ００
用 金 活 化 法 测定 加 速 器 中子 源 中子 注 量 及 ＭＣ ４ ＮＰ Ｃ修 正
孙红 娟 ， 罗小兵 ， 李 初 ， 晓宁 冯
（ 四川原子核与科学技术 研究 所 ， 四川成都 ６０６） １０５
摘要 ： 四川 大学 ７ ０ ２ ５ Ｖ 静 电质 子加速 器上 ， 在 ２ 所 ． Ｍｅ 由核 反应 ｉｐ ｎ ｅＴ（ ，） Ｈｅ 生 中 Ｌ （ ，）Ｂ ， ｐ ｎ 。 产 子 ， 中国工程 物理 研究 院研 制的新 型中子探 测器进行效率刻度实验 中， 对 需要 知道 探测 器位置处 的中子 绝对注量 ， 为此 我们 测量了 ０ １ ５０ ３２ ０ ５ ６ １ ４ ０ Ｖ 四个 能点 的中子注量 。测量 方法采用 的是 ． ６ 、． ５ 、 ． ７ 、． ０ Ｍｅ
辐 照下 放 射性 核 的 产 生 率 为 Ｐ— Ｎａ 是 中 ９（ 子 与样 品 中原 子 核 发 生 反 应 的截 面 ， 称 活化 或 截 面）３。在 此 时 ， ［ ］ 已生成 的放射 性核 衰 变率 为 Ａ— Ｎ。辐照 时 某 一 时 刻 的 放 射 性 核 数 目的 变化 率 为 ｄ ｄ ＝Ｐ— ， 此 方程 并 利 用 （ Ｎ／ ｔ Ｎ 解
器 上 ， ｉ ，） ｅ， ｐｎ。 核反应提供 ， 由 Ｌ（ ｎ Ｔ（ ，）Ｈｅ ｐ Ｂ 当 出射中子与 入射质子束流角度 不同时 ， 的中子 对应
原子核科学技术研究所 ２５Ｍｅ 静电加速 ． Ｖ
能量如表 １ （ 表中的中子能量单位是 Ｍ ） ｖ。
表 １ 各 质 子 束 流 不 同角 度 所 对 应 的 中子 能 量
金活化法 ， 在实验测量 中， 靶 头材料 、 由 冷却水层 和样 品的包层 材料等 引起 的多次散 射效应 及 中子在 样
品 中的 自屏 蔽效 应等均对实验结果产生影响 。这些因素在实验 中不可避免 ， 也难以通过实验 方法扣除 ，
因此用 Ｍｏｔ Ｃ ｒ 程序 ＭＣ Ｐ Ｃ对上述效应进行 了修正计算 。 ｎｅ ａｌ ｏ Ｎ ４
学 ７０所硕士研究 生 ， 事核 技术 及应用 方 面的研 ２ 从 究．
２８ ８
５ ） ４ 易于测 定 ， 且半 衰 期 （． ９４天 ） 中 。 ２ ６４ 适
１ ２ 实验布 局 ．
全 能峰面积分析 。谱仪的全能峰效率刻度采用 系列标准源法 ， 所用标准源为 Ｃ （２． 、３． ｏ １２ １ １６
质子 柬
靶头
．
．
，
，
金 活 化 样 品
三三三］
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… … ・ … … … ‘ … … 一 …
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图 １ 金 活 化 法 实 验 不 意 图
设样 品 中的原 子总数 为 ， 中子 能量为 Ｅ， 能 中子 注 量 率 为 ， 单 且 不 随 时 间变 化 。 不考虑样品 自身对 ） ， 射线 的吸收， 品在 中子 样