中子劑量率儀是一種用于在線輻射監測報警的儀器,其具備高靈敏度和廣測量范圍的特點,可檢測極微小中子輻射并在不同輻射水平下準確測量。在核能領域,用于核電站、核燃料加工廠等設施的輻射監測;在核醫學中,監測放射治療過程的輻射劑量;在輻射加工領域,測量食品保鮮、材料改性等加工過程中的中子輻射劑量;在環境監測中,用于核事故應急響應、核設施周邊輻射環境監測等。
1、核心探測單元
熱中子靈敏計數器:通常采用BF?、³He正比計數管或?Li玻璃閃爍體,置于慢化體中心或內部,負責探測被慢化的熱中子。
慢化體:由聚乙烯(HDPE)等含氫材料制成,用于將快中子慢化為熱中子。常見形態為球形或圓柱形,通過氫原子與中子的碰撞實現能量衰減。
2、能量補償與篩選結構
中子吸收篩或含硼吸收層:在慢化體內設置中子吸收篩(如鎘片)或含硼塑料層,用于過濾掉部分慢中子,調節探測器對不同能量中子的響應,以改善能譜響應特性。
多層慢化設計:譜儀型設備將探測器包裹在不同直徑的慢化球殼內,通過差異化的慢化能力獲取中子能譜信息,進而反演劑量率。
3、電子學與信號處理系統
數據采集與分析模塊:包括前置放大器、計數器、單片機或計算機,負責處理探測器輸出的電信號,并將其轉換為劑量率數值。
顯示與報警裝置:配備數字/模擬顯示屏、聲光報警功能,實時顯示測量結果并在超閾值時發出警示。
4、機械與防護設計
緊湊型結構:便攜式機型(如NH1型)采用球形或柱形一體化設計,重量較輕(如7kg),便于現場攜帶。
防護外殼:設備外部通常配置防震、防塵罩,部分機型還具備防水功能,以適應復雜環境。
5、功能擴展與智能化
多計數器組合:多計數器型設備通過多個探測器(如³He管)分布于慢化體不同位置,提升探測效率和空間分辨率。
核反應γ射線探測:新型溴化鑭探測器利用中子與晶體反應產生的特征γ能峰,通過能譜分析反演中子劑量率,適用于高靈敏度場景。
