【摘要】：中子是空間輻射的重要組成部分,空間輻射中子的能譜測(cè)量對(duì)于深入了解空間輻射環(huán)境、保障航天員的生命健康安全以及航天器的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意義�？臻g輻射環(huán)境中,除中子外還包含有大量的高能帶電粒子以及γ光子等不帶電粒子。~3He正比計(jì)數(shù)管等常規(guī)的中子能譜探測(cè)裝置,不具備在中子-帶電粒子混合輻射場(chǎng)內(nèi)甄別中子的能力。同時(shí),航天器艙內(nèi)空間有限,空間中子能譜測(cè)量裝置應(yīng)具備結(jié)構(gòu)緊湊、操作便捷的特點(diǎn)。本工作在調(diào)研國(guó)內(nèi)外研究成果的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了一套適用于空間輻射中子能譜測(cè)量的單球中子能譜儀。單球中子譜儀由多球中子譜儀改進(jìn)而成,利用單慢化球多對(duì)~6Li-~7Li玻璃閃爍體的結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)類似多球中子譜儀的測(cè)量效果。該單球中子能譜儀通過(guò)~6Li與~7Li閃爍體的響應(yīng)差異,實(shí)現(xiàn)了混合輻射場(chǎng)內(nèi)中子的甄別。使用MCNP對(duì)多個(gè)閃爍體探測(cè)器布置方案、閃爍體厚度對(duì)能量響應(yīng)的影響進(jìn)行了研究并考察譜儀的角響應(yīng),根據(jù)計(jì)算結(jié)果最終確定了單球中子譜儀的結(jié)構(gòu)以及相關(guān)材料的參數(shù)。針對(duì)多探測(cè)器供電和信號(hào)讀出的需求,設(shè)計(jì)了可對(duì)各探測(cè)器工作電壓進(jìn)行單獨(dú)調(diào)節(jié)的高壓供電電路以及基于電荷分配法的信號(hào)讀出與采集系統(tǒng)。在中國(guó)原子能研究院計(jì)量測(cè)試部的單能中子參考輻射場(chǎng)中對(duì)單球中子能譜儀進(jìn)行了能量響應(yīng)校準(zhǔn),并在~(241)Am-Be中子場(chǎng)中利用單球中子能譜儀進(jìn)行了中子能譜測(cè)量實(shí)驗(yàn)。通過(guò)ICRP74號(hào)報(bào)告給出的注量-劑量當(dāng)量轉(zhuǎn)換因子得到了所測(cè)能譜對(duì)應(yīng)的中子周圍劑量當(dāng)量率,與參考值偏差最大為2.6%。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該單球中子能譜儀性能滿足輻射防護(hù)監(jiān)測(cè)要求。
【圖文】：

圖 1.1 周圍劑量當(dāng)量轉(zhuǎn)換因子測(cè)量可以通過(guò)以下方法實(shí)現(xiàn)[3]：電離室、正比計(jì)所使用的核反沖法；BF3、3He 正比計(jì)數(shù)管以及6法；測(cè)量精度較高、儀器設(shè)備相對(duì)復(fù)雜的飛行時(shí)探測(cè)器法。這些方法自 20 世紀(jì)上葉提出至今得到。然而，由于裝置大小、測(cè)量條件、難以甄別帶難以用于空間輻射環(huán)境測(cè)量。1960 年，T.W. Bo統(tǒng)，通過(guò)不同尺寸慢化球?qū)χ凶勇饔玫牟煌綔y(cè)器的計(jì)數(shù)，根據(jù)響應(yīng)函數(shù)通過(guò)計(jì)算機(jī)解譜程量范圍廣、各向同性、靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)。但由于其備體積較大，用于空間中子測(cè)量時(shí)，需要對(duì)其進(jìn)日本宇航探測(cè)部所研發(fā)的 BBND 多球中子譜儀比計(jì)數(shù)管包裹不同種類、尺寸的慢化體，，實(shí)現(xiàn)對(duì)

圖 1.2 BBND 中子譜儀結(jié)構(gòu)多球中子譜儀的基礎(chǔ)上，國(guó)內(nèi)外提出了單球中子譜儀的概念。使用球中不同深度的多個(gè)熱中子探測(cè)器，將單個(gè)慢化球劃分為不同厚度實(shí)現(xiàn)類似多球中子譜儀不同尺寸慢化球的作用。單球中子譜儀的能多球中子譜儀的測(cè)量方法類似，將多個(gè)熱中子探測(cè)器的計(jì)數(shù)輸入至程序通過(guò)響應(yīng)函數(shù)解譜得到中子能譜。相比于多球中子譜儀，單球體積小、重量輕、操作簡(jiǎn)便的優(yōu)點(diǎn)，適用于狹小空間，如航天器、中子能譜測(cè)量與劑量監(jiān)測(cè)。國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀球中子譜儀根據(jù)其單慢化球內(nèi)熱中子探測(cè)器種類的不同，可以分為置活化片、熱釋光劑量計(jì)(TLD)等被動(dòng)式探測(cè)器的被動(dòng)式單球中子化球內(nèi)布置3He 正比計(jì)數(shù)管、半導(dǎo)體探測(cè)器、閃爍體探測(cè)器等主動(dòng)動(dòng)式單球中子譜儀。
【學(xué)位授予單位】：南華大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TL817.3

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本文編號(hào)：2689373