ZGF系列化中子多球譜儀1.1簡(jiǎn)介

ZGF1001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)

ü GB 14318-2008-T 輻射防護(hù)儀器 中子周圍劑量當(dāng)量（率）儀

ü 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)

ü GBZ\T202-2007 用于中子外照射放射防護(hù)的劑量轉(zhuǎn)換系數(shù)

ü HJ/T61-2001《輻射環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》

ü GB18871-2002《電離輻射防護(hù)與輻射源基本標(biāo)準(zhǔn)》

ü GB/T8993-1998 核儀器環(huán)境條件與試驗(yàn)方法

ü 核儀器電磁環(huán)境條件與試驗(yàn)方法

ü 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)

ü 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)

ü 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)器的空間位置一致，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)目慢化球固定架采取獨(dú)特設(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。固定架設(shè)計(jì)和實(shí)物如圖1和2所示。

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)

探頭組件既可作為獨(dú)立的測(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)行中子解譜必不可少的重要參數(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，獨(dú)立工作模式與聯(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 獨(dú)立工作模式（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)）獨(dú)立工作，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。

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