涂硼电离室中子灵敏度计算与验证
发布时间：2021-06-23 13:41
假设α粒子或Li离子探测器效率相同时,α粒子或Li离子对探测器输出电流相同,计算了10B丰度为90%,硼面密度为0.8mg/cm2,涂硼面积为2760cm2,电离室中子灵敏度为5.25×10-13A/(n·cm-2·s-1)。采用10B丰度为90%的硼粉制作了面密度为0.8mg/cm2的电极管,将其组装为电离室样件,工作气体介质为P10气体;在线性中子源上测试了工作气体压力为0.025MPa～0.3MPa,电离室样件的中子灵敏度,结果表明:气体压力达到0.16MPa时,电离室样件的输出电流饱和,硼层中出射粒子的能量完全沉积到工作气体中,此时的中子灵敏度为4.01×10-13A/(n·cm-2·s-1),试验结果与理论结果偏差约为25%左右。
【文章来源】：仪器仪表用户. 2020,27(12)
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
圆柱型涂硼中子电离室结构示意图
测试装置为国防科技工业5114二级计量站的中子灵敏度校准装置。中子灵敏度校准装置由线中子源、储源容器、慢化体、探测器定位装置、中子源升降装置和屏蔽体组成。线中子源由20颗活度为1.85×1010Bq的241Am-Be间隔50mm依次排列组装而成；储源容器用聚乙烯制作而成，用于存放线中子源；慢化体的构成材料也是聚乙烯，慢化体用于慢化从放射源发出的快中子；探测器定位装置用于固定中子探测器和调节探测器与线中子源之间的距离，有效调节距离162.5mm～2210mm；屏蔽体用于屏蔽中子辐射和相关部件的安装。中子灵敏度校准装置灵敏区长度为1000 mm，中子注量率范围为（10～3.9×103)n·cm-2·s-1，灵敏区中子注量率均匀性<15%。中子灵敏度校准装置结构示意图如图2所示。3.2 试验结果与讨论
采用10B丰度为90%富集硼粉对正高压极管内表面和收集极管外表面涂覆中子灵敏层，涂硼面密度为0.8mg/cm2，正高压极管内表面和收集极管的外表面总面积为S=3455.8cm2，将涂覆后的电极管组装成电离室样件，利用图2所示的中子灵敏度校准装置对电离室样件的坪特性进行测试。电离室样件依次充装气体压力为0.025MPa、0.06MPa、0.08MPa、0.1MPa、0.16MPa、0.22MPa、0.3MPa的P10气体，按照GB/T 7164-2004规定的中子灵敏度测试方法分别在注量为2.33×103(n·cm-2·s-1）位置上测试电离室样件的坪特性[5]，表1不同气体压力电离室样件的坪特性测试数据。根据表1的测试数据，计算出电离室样件的中子灵敏度，图3为工作气体压力与中子灵敏度的关系曲线。由图3可知，随着气体压力增大，沉积于工作气体的能量增加，产生的电子离子对增加，致使电离室样件的中子灵敏度增加；在0.16MPa以后，粒子的能量完全沉积于工作气体中，产生的电子趋于饱和，从而使样件输出电流饱和，从而使电离室样件的中子灵敏度趋于稳定。
【参考文献】：
期刊论文
[1]反应堆堆外核测系统探测器选型分析[J]. 李彪,张杰. 核电子学与探测技术. 2016(02)
[2]百万千瓦级核电站M310堆型国产化堆外核探测器综述[J]. 杨道广,陆双桐. 核电子学与探测技术. 2013(07)
[3]涂硼电离室中子探测效率和灵敏度[J]. 陈国云,魏志勇,辛勇,方美华,黄三玻,黄国庆. 原子能科学技术. 2011(02)
本文编号：3245040
【文章来源】：仪器仪表用户. 2020,27(12)
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
圆柱型涂硼中子电离室结构示意图
测试装置为国防科技工业5114二级计量站的中子灵敏度校准装置。中子灵敏度校准装置由线中子源、储源容器、慢化体、探测器定位装置、中子源升降装置和屏蔽体组成。线中子源由20颗活度为1.85×1010Bq的241Am-Be间隔50mm依次排列组装而成；储源容器用聚乙烯制作而成，用于存放线中子源；慢化体的构成材料也是聚乙烯，慢化体用于慢化从放射源发出的快中子；探测器定位装置用于固定中子探测器和调节探测器与线中子源之间的距离，有效调节距离162.5mm～2210mm；屏蔽体用于屏蔽中子辐射和相关部件的安装。中子灵敏度校准装置灵敏区长度为1000 mm，中子注量率范围为（10～3.9×103)n·cm-2·s-1，灵敏区中子注量率均匀性<15%。中子灵敏度校准装置结构示意图如图2所示。3.2 试验结果与讨论
采用10B丰度为90%富集硼粉对正高压极管内表面和收集极管外表面涂覆中子灵敏层，涂硼面密度为0.8mg/cm2，正高压极管内表面和收集极管的外表面总面积为S=3455.8cm2，将涂覆后的电极管组装成电离室样件，利用图2所示的中子灵敏度校准装置对电离室样件的坪特性进行测试。电离室样件依次充装气体压力为0.025MPa、0.06MPa、0.08MPa、0.1MPa、0.16MPa、0.22MPa、0.3MPa的P10气体，按照GB/T 7164-2004规定的中子灵敏度测试方法分别在注量为2.33×103(n·cm-2·s-1）位置上测试电离室样件的坪特性[5]，表1不同气体压力电离室样件的坪特性测试数据。根据表1的测试数据，计算出电离室样件的中子灵敏度，图3为工作气体压力与中子灵敏度的关系曲线。由图3可知，随着气体压力增大，沉积于工作气体的能量增加，产生的电子离子对增加，致使电离室样件的中子灵敏度增加；在0.16MPa以后，粒子的能量完全沉积于工作气体中，产生的电子趋于饱和，从而使样件输出电流饱和，从而使电离室样件的中子灵敏度趋于稳定。
【参考文献】：
期刊论文
[1]反应堆堆外核测系统探测器选型分析[J]. 李彪,张杰. 核电子学与探测技术. 2016(02)
[2]百万千瓦级核电站M310堆型国产化堆外核探测器综述[J]. 杨道广,陆双桐. 核电子学与探测技术. 2013(07)
[3]涂硼电离室中子探测效率和灵敏度[J]. 陈国云,魏志勇,辛勇,方美华,黄三玻,黄国庆. 原子能科学技术. 2011(02)
本文编号：3245040
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