ZGF系列化中子多球谱仪1.1简介

ZGF1001多球中子谱仪主要由热中子灵敏探测器、多个不同直径的慢化球和电子学系统组成。为了测量出某一点的中子能谱，通常是将这些直径不同的慢化球，放入热中子灵敏探测器，依次在测量点上测量。根据测量计数和谱仪的响应函数，通过解谱求出这一点的中子能谱，进而给出辐射防护需要的一些积分量。由于中子注量-剂量当量转换系数随中子能量的变化很大，多球谱仪给出的剂量当量值比目前的中子剂量仪表给出的值更为可信，同时也给修正不具备中子能量测量能力的仪表提供了依据。目前多球谱仪系统已经广泛应用于各种辐射场中子能谱的测量工作。

中辐在多年中子能谱测量研究成果的基础上，研发了系列化的中子多球谱仪，型号分别是：ZGF1001多球中子谱仪、ZGF1002宽能多球中子谱仪、ZGF1003一体化多球中子谱仪和ZGF1004便携式多球中子谱仪。

1.2研制设计的主要依据

ü GB 14318-2008-T 辐射防护仪器 中子周围剂量当量（率）仪

ü GB/T 14055.2-2012/ISO 8529-2：2000 中子参考辐射第2部分：与表征辐射场基本量相关的辐射防护仪表校准基础

ü GBZ\T202-2007 用于中子外照射放射防护的剂量转换系数

ü HJ/T61-2001《辐射环境监测技术规范》

ü GB18871-2002《电离辐射防护与辐射源基本标准》

ü GB/T8993-1998 核仪器环境条件与试验方法

ü 核仪器电磁环境条件与试验方法

ü GB/T17626.4-2008/IEC61000-4-4:2004电磁兼容试验和测量技术电快速瞬变脉冲群抗扰变试验

ü GB/T17626.2-2006/IEC61000-4-2:2001电磁兼容试验和测量技术静电放电抗扰度试验

ü GB/T21162.1-2000,GB/T21162.2-2000用于校准剂量仪与剂量率仪以及能量响应，与其参考辐射标准

2、ZGF1001多球中子谱仪ZGF1001多球中子谱仪由13个直径不同的聚乙烯慢化球组成：裸管、3、3.5、4、4.5、5、6、7、8、10、12、15、18英寸，对应的公制直径为裸管、7.62、8.89、10.16、11.43、12.7、15.24、17.78、20.32、25.4、30.48、38.1、45.72cm，材质为进口定制高密度聚乙烯，适用于热中子∽20Mev的中子场测量。

2.1测量支架设计

辐射场有可能是非均匀的，这就要求测量时就保证探测器的空间位置一致，鉴于13个慢化球半径都不相同，普通的支架必然会导致探测器位置的变化，本项目慢化球固定架采取独特设计。能够保证不同直径的慢化球放置在固定架上，球心探测器处于同一位置。固定架设计和实物如图1和2所示。

2.2探头组件设计

多球谱仪的探头组件由中子探测器、探测器固定件、前置放大成型电路、数据处理显示电路等部分组成。中子探测器采用型号SP9的球形He-3正比计数器。具体结构如图3所示。

图3 探头组件设计

探头组件既可作为独立的测量组件，手动设置测量时间，测量次数等参数，并实时显示测量的计数等数据，也可配合笔记本电脑和上位机软件进行联机操作。

2.3响应函数计算

响应函数是进行中子解谱必不可少的重要参数。不同直径的慢化球对不同能量中子响应不尽相同，利用蒙特卡罗方法对进行不同直径慢化球进行响应函数计算，为解谱提供重要依据。中子能量区间为热中子~20MeV，可以扩展为10GeV。ZGF1001多球谱仪响应函数如图4所示。

图4 ZGF1001多球谱仪响应函数

2.4解谱程序设计

解谱软件基于迭代算法、蒙卡算法、遗传算法进行开发。解谱软件提供2种工作模式，独立工作模式与联机工作模式。

解谱软件界面如图5所示。

图5 解谱软件界面

解谱完成后自动计算出注量（率）、按能量划分的注量（率）、剂量（率）、按能量划分的剂量（率）、平均能量等辐射防护常用量。

2.4.1 独立工作模式（半自动工作模式）

此工作模式不需要外接电脑，ZGF1001多球谱仪（包含电子学系统）独立工作，谱仪内置SD卡，用户选择测量时间和测量次数，每个慢化球的测量数据可自动存储在存储器中，也可手动记录；测量完成后，离线进行数据分析和解谱。

2.4.2 联机工作模式（自动工作模式）

需联接装有测量控制软件和自动解谱软件的电脑，用户需选择测量时间、测量次数、探头个数、探头编号、预置谱等参数，通过窗口提示与声音提醒，进行更换探头等操作，测量完成后数据自动保存、自动求平均数、自动求误差并进行自动解谱。

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