多球中子譜儀中子輻射測(cè)量?jī)x主要由熱中子靈敏探測(cè)器、多個(gè)不同直徑的慢化球和電子學(xué)系統(tǒng)組成。為了測(cè)量出某一點(diǎn)的中子能譜，通常是將這些直徑不同的慢化球，放入熱中子靈敏探測(cè)器，依次在測(cè)量點(diǎn)上測(cè)量。根據(jù)測(cè)量計(jì)數(shù)和譜儀的響應(yīng)函數(shù)，通過(guò)解譜求出這一點(diǎn)的中子能譜，進(jìn)而給出輻射防護(hù)需要的一些積分量。

詳細(xì)介紹

1.1簡(jiǎn)介

1001多球中子譜儀主要由熱中子靈敏探測(cè)器、多個(gè)不同直徑的慢化球和電子學(xué)系統(tǒng)組成。為了測(cè)量出某一點(diǎn)的中子能譜，通常是將這些直徑不同的慢化球，放入熱中子靈敏探測(cè)器，依次在測(cè)量點(diǎn)上測(cè)量。根據(jù)測(cè)量計(jì)數(shù)和譜儀的響應(yīng)函數(shù)，通過(guò)解譜求出這一點(diǎn)的中子能譜，進(jìn)而給出輻射防護(hù)需要的一些積分量。由于中子注量-劑量當(dāng)量轉(zhuǎn)換系數(shù)隨中子能量的變化很大，多球譜儀給出的劑量當(dāng)量值比目前的中子劑量?jī)x表給出的值更為可信，同時(shí)也給修正不具備中子能量測(cè)量能力的儀表提供了依據(jù)。目前多球譜儀系統(tǒng)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各種輻射場(chǎng)中子能譜的測(cè)量工作。

中輻在多年中子能譜測(cè)量研究成果的基礎(chǔ)上，研發(fā)了系列化的中子多球譜儀，型號(hào)分別是：ZGF1001多球中子譜儀、ZGF1002寬能多球中子譜儀、ZGF1003一體化多球中子譜儀和ZGF1004便攜式多球中子譜儀。

1.2研制設(shè)計(jì)的主要依據(jù)

GB 14318-2008-T 輻射防護(hù)儀器中子周?chē)鷦┝慨?dāng)量（率）儀
GB/T 14055.2-2012/ISO 8529-2：2000 中子參考輻射第2部分：與表征輻射場(chǎng)基本量相關(guān)的輻射防護(hù)儀表校準(zhǔn)基礎(chǔ)
GBZT202-2007 用于中子外照射放射防護(hù)的劑量轉(zhuǎn)換系數(shù)
HJ/T61-2001《輻射環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》
GB18871-2002《電離輻射防護(hù)與輻射源安全基本標(biāo)準(zhǔn)》
GB/T8993-1998 核儀器環(huán)境條件與試驗(yàn)方法
核儀器電磁環(huán)境條件與試驗(yàn)方法
GB/T17626.4-2008/IEC61000-4-4:2004電磁兼容試驗(yàn)和測(cè)量技術(shù)電快速瞬變脈沖群抗擾變?cè)囼?yàn)
GB/T17626.2-2006/IEC61000-4-2:2001電磁兼容試驗(yàn)和測(cè)量技術(shù)靜電放電抗擾度試驗(yàn)
GB/T21162.1-2000,GB/T21162.2-2000用于校準(zhǔn)劑量?jī)x與劑量率儀以及能量響應(yīng)，與其參考輻射標(biāo)準(zhǔn)

2、ZGF1001多球中子譜儀

ZGF1001多球中子譜儀由13個(gè)直徑不同的聚乙烯慢化球組成：裸管、3、3.5、4、4.5、5、6、7、8、10、12、15、18英寸，對(duì)應(yīng)的公制直徑為裸管、7.62、8.89、10.16、11.43、12.7、15.24、17.78、20.32、25.4、30.48、38.1、45.72cm，材質(zhì)為進(jìn)口定制高密度聚乙烯，適用于熱中子∽20Mev的中子場(chǎng)測(cè)量。

2.1測(cè)量支架設(shè)計(jì)

輻射場(chǎng)有可能是非均勻的，這就要求測(cè)量時(shí)就保證探測(cè)器的空間位置*，鑒于13個(gè)慢化球半徑都不相同，普通的支架必然會(huì)導(dǎo)致探測(cè)器位置的變化，本項(xiàng)目慢化球固定架設(shè)計(jì)。能夠保證不同直徑的慢化球放置在固定架上，球心探測(cè)器處于同一位置。

2.2探頭組件設(shè)計(jì)

多球譜儀的探頭組件由中子探測(cè)器、探測(cè)器固定件、前置放大成型電路、數(shù)據(jù)處理顯示電路等部分組成。中子探測(cè)器采用型號(hào)SP9的球形He-3正比計(jì)數(shù)器。具體結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 探頭組件設(shè)計(jì)

探頭組件既可作為的測(cè)量組件，手動(dòng)設(shè)置測(cè)量時(shí)間，測(cè)量次數(shù)等參數(shù)，并實(shí)時(shí)顯示測(cè)量的計(jì)數(shù)等數(shù)據(jù)，也可配合筆記本電腦和上位機(jī)軟件進(jìn)行聯(lián)機(jī)操作。

2.3響應(yīng)函數(shù)計(jì)算

響應(yīng)函數(shù)是進(jìn)行中子解譜*的重要參數(shù)。不同直徑的慢化球?qū)Σ煌芰恐凶禹憫?yīng)不盡相同，利用蒙特卡羅方法對(duì)進(jìn)行不同直徑慢化球進(jìn)行響應(yīng)函數(shù)計(jì)算，為解譜提供重要依據(jù)。中子能量區(qū)間為熱中子~20MeV，可以擴(kuò)展為10GeV。ZGF1001多球譜儀響應(yīng)函數(shù)如圖4所示。

圖4 ZGF1001多球譜儀響應(yīng)函數(shù)

2.4解譜程序設(shè)計(jì)

解譜軟件基于迭代算法、蒙卡算法、遺傳算法進(jìn)行開(kāi)發(fā)。解譜軟件提供2種工作模式，工作模式與聯(lián)機(jī)工作模式。

解譜軟件界面如圖5所示。

圖5 解譜軟件界面

解譜完成后自動(dòng)計(jì)算出注量（率）、按能量劃分的注量（率）、劑量（率）、按能量劃分的劑量（率）、平均能量等輻射防護(hù)常用量。

2.4.1 工作模式（半自動(dòng)工作模式）

此工作模式不需要外接電腦，ZGF1001多球譜儀（包含電子學(xué)系統(tǒng)）工作，譜儀內(nèi)置SD卡，用戶選擇測(cè)量時(shí)間和測(cè)量次數(shù)，每個(gè)慢化球的測(cè)量數(shù)據(jù)可自動(dòng)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中，也可手動(dòng)記錄；測(cè)量完成后，離線進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和解譜。

2.4.2 聯(lián)機(jī)工作模式（自動(dòng)工作模式）

需聯(lián)接裝有測(cè)量控制軟件和自動(dòng)解譜軟件的電腦，用戶需選擇測(cè)量時(shí)間、測(cè)量次數(shù)、探頭個(gè)數(shù)、探頭編號(hào)、預(yù)置譜等參數(shù)，通過(guò)窗口提示與聲音提醒，進(jìn)行更換探頭等操作，測(cè)量完成后數(shù)據(jù)自動(dòng)保存、自動(dòng)求平均數(shù)、自動(dòng)求誤差并進(jìn)行自動(dòng)解譜。

2.5系統(tǒng)特點(diǎn)

2.5.1*的設(shè)計(jì)思想

ZGF1001多球譜儀的寬能量范圍、與聯(lián)機(jī)雙工作模式、多算法解譜、自動(dòng)數(shù)據(jù)獲取、自動(dòng)數(shù)據(jù)處理、在線解譜等設(shè)計(jì)思想處于*水平。

2.5.2支架設(shè)計(jì)

ZGF1001多球譜儀的慢化球支架設(shè)計(jì)可保證探測(cè)器的空間位置在每次測(cè)量保持*，有效保證測(cè)量質(zhì)量。

2.5.3兩種工作模式

ZGF1001多球譜儀提供與聯(lián)機(jī)兩種工作模式，既能手動(dòng)工作也能自動(dòng)工作，手動(dòng)工作能解決條件欠完善場(chǎng)所的測(cè)量工作，自動(dòng)工作模式能實(shí)現(xiàn)一鍵解譜，降低工作人員勞動(dòng)負(fù)荷，減小受照風(fēng)險(xiǎn)。

2.5.4遠(yuǎn)程通訊

ZGF1001多球譜儀可與控制電腦進(jìn)行遠(yuǎn)程通訊（<100米），有效降低工作人員的受照風(fēng)險(xiǎn)，確保在強(qiáng)輻射場(chǎng)中的輻射安全，同時(shí)提供相應(yīng)的接口，與解譜程序進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞。

2.5.5數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

ZGF1001多球譜儀內(nèi)置SD存儲(chǔ)卡，可將測(cè)量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)起來(lái)，降低測(cè)量時(shí)的工作量，也可以通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸功能將更多的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在電腦中。

2.5.6信號(hào)傳輸

ZGF1001多球譜儀的遠(yuǎn)程信號(hào)傳輸采用全數(shù)字傳輸，同時(shí)電纜增加屏蔽層，雙重提高抗*力，確保信號(hào)質(zhì)量。

2.5.7功能完備的測(cè)控軟件

ZGF1001多球譜儀的測(cè)控軟件集成參數(shù)設(shè)置、數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)分類(lèi)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)回讀、測(cè)量控制等模塊，還提供部分?jǐn)?shù)據(jù)處理功能，不僅方便測(cè)量工作、減少測(cè)量工作量，還能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)、快速測(cè)量、減小工作人員受照劑量，也有助于降低數(shù)據(jù)記錄和處理過(guò)程中的錯(cuò)誤。

2.5.8自動(dòng)解譜程序

本系統(tǒng)的解譜程序基于迭代算法、蒙卡算法、遺傳算法開(kāi)發(fā)，多算法設(shè)置能確保適用于各種場(chǎng)合，內(nèi)置標(biāo)準(zhǔn)預(yù)置譜，在進(jìn)行必要的參數(shù)設(shè)置后，測(cè)量數(shù)據(jù)的自動(dòng)讀入，可以實(shí)現(xiàn)中子能譜的在線解譜，給出被測(cè)中子場(chǎng)的各種輻射防護(hù)量，還可以顯示譜形。

2.5.8方便的攜帶方式

依配置的不同，ZGF1001多球譜儀設(shè)計(jì)有2∽5個(gè)運(yùn)輸儲(chǔ)存一體箱，方便運(yùn)輸、架設(shè)和回收。

圖6ZGF1001多球譜儀運(yùn)輸儲(chǔ)存一體箱

2.6主要性能特點(diǎn)

中子能譜快速測(cè)量
能量范圍：熱中子～20MeV
高靈敏度探測(cè)器設(shè)計(jì)
自動(dòng)解譜與圖形顯示
自動(dòng)計(jì)算總劑量（率）、總注量（率）、分能量注量（率）、平均能量等輻射防護(hù)信息
雙工作模式
能量上限可擴(kuò)展（可擴(kuò)展至 10Gev）

探測(cè)器：球形 He-3 正比計(jì)數(shù)器
慢化體：進(jìn)口高密度定制球形聚乙烯
慢化球直徑：裸管、7.62、8.89、10.16、11.43、12.7、15.24、17.78、20.32、25.4、30.48、38.1、45.72cm
能量范圍：熱中子～20MeV
靈敏度：40cps /100μSv·h-1
解譜：在線解譜
數(shù)據(jù)：可存儲(chǔ)、可遠(yuǎn)程傳輸、可就地顯示
可擴(kuò)展升級(jí)的系統(tǒng)：可為每個(gè)慢化球都配置一套探測(cè)器和電子學(xué)系統(tǒng)，減小探測(cè)器尾端的相互干擾，提高測(cè)量的便利程度、減小測(cè)量時(shí)間、降低測(cè)量的勞動(dòng)強(qiáng)度。
電池供電，方便現(xiàn)場(chǎng)使用。
每個(gè)探測(cè)器的測(cè)量數(shù)據(jù)都可單顯示。
手動(dòng)或自動(dòng)啟動(dòng)/停止，可設(shè)置測(cè)量時(shí)間。
運(yùn)輸儲(chǔ)存一體箱箱。