本技术涉及辐射监测,具体涉及一种宽能谱中子辐射检测仪的剂量标定系统。
背景技术:
1、中子辐射监测仪是一种用于测量中子辐射的仪器,能够对不同能量范围内的中子进行检测,在核设备建造、运行和中子相关应用中会在周围环境伴随中子辐射。在应用过程中中子辐射剂量当量监测必不可少。
2、传统中子辐射检测仪在进行中子注量率测量时,由于注量能量响应很差,无法满足在较宽的能量范围内的中子探测效率的可靠性。且现有的设备存在响应和剂量校准不准确的问题,导致对中子辐射的误判,这可能会使人们在受到辐射时无法及时采取适当的防护措施,增加中子辐射对人员和环境的潜在风险。在质子治疗仪应用场景,如果中子辐射剂量无法准确测量和监测,可能无法确保患者接收到预定的治疗剂量,影响治疗效果和安全性。
技术实现思路
1、为了提高中子辐射检测仪能量和剂量响应校准的精确性,本方案提出了一种宽能谱中子辐射检测仪的剂量标定系统,通过高纯度锂靶产生高产额的中子,采用环形halbach永磁铁阵列在小空间范围内实现质子束流的大角度偏转,通过采用最优化算法设计的束流垃圾桶和准直器实现背景中子的最小化,能够提高单能中子剂量标定的准确性。
2、本实用新型提供了一种宽能谱中子辐射检测仪的剂量标定系统,包括:中子靶装置、偏转系统、束流垃圾桶、中子准直器和测试台,
3、其中,中子靶装置用于产生高产额中子;偏转系统用于使经中子靶装置后废弃的质子束流偏转;束流垃圾桶用于收集屏蔽偏转的质子束流和辐射场;中子准直器用于屏蔽需要消除的背景中子辐射场;测试台用于对消除背景中子辐射场后的高能窄谱中子剂量进行标定。
4、该系统能够对宽能量响应的中子辐射检测仪的剂量响应进行实时标定测试和响应性能测试,最大限度的消除背景中子的辐射场,提高单能窄谱中子剂量标定的准确性。
5、可选地,在上述剂量标定系统中,中子靶装置采用锂靶,锂靶采用2-167mg/cm2的锂靶膜,锂靶膜的厚度与单能中子的产额成正比。
6、可选地,在上述剂量标定系统中,偏转系统采用halbach阵列永磁铁使经中子靶装置之后剩余的质子束流产生偏转,阵列永磁铁的磁场强度为1.5t。
7、可选地,在上述剂量标定系统中,偏转系统的好场区范围为20mm,用于使能量为70mev-235mev的质子束流的偏转角度在10°到5°范围内。
8、可选地,在上述剂量标定系统中,中子准直器用于消除辐射强度小于预设强度值的背景中子,并对反射中子的辐射场进行屏蔽。
9、可选地,在上述剂量标定系统中,束流垃圾桶的材料、尺寸和屏蔽厚度以及中子准直器的材料、尺寸和厚度通过蒙特卡罗软件模拟辐射场优化得到。
10、可选地,在上述剂量标定系统中,测试台还用于对脉冲中子辐射场的注量和剂量当量进行实时测量。
11、根据本实用新型提供的剂量标定系统,通过高纯度锂靶使质子束流产生高产额的中子,采用halbach阵列永磁铁在小范围内实现宽能谱范围内质子束流的大角度偏转,并采用最优化调整后的束流垃圾桶和准直器屏蔽不需要的粒子和辐射场,能够实现背景中子的最小化,提高高能窄谱中子剂量标定的准确性。
12、上述说明仅是本实用新型技术方案的概述,为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段,而可依照说明书的内容予以实施,并且为了让本实用新型的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂,以下特举本实用新型的具体实施方式。
1.一种宽能谱中子辐射检测仪的剂量标定系统,其特征在于,包括顺次放置的中子靶装置、偏转系统、束流垃圾桶、中子准直器和测试台,
2.根据权利要求1所述的宽能谱中子辐射检测仪的剂量标定系统,其特征在于,所述中子靶装置采用锂靶,所述锂靶采用2-167mg/cm2的锂靶膜,所述锂靶膜的厚度与单能中子的产额成正比。
3.根据权利要求1所述的宽能谱中子辐射检测仪的剂量标定系统,其特征在于,所述偏转系统采用环形halbach永磁铁阵列使经中子靶装置之后剩余的质子束流产生偏转,所述环形halbach永磁铁阵列的磁场强度为1.5t。
4.根据权利要求3所述的宽能谱中子辐射检测仪的剂量标定系统,其特征在于,所述环形halbach永磁铁阵列的好场区范围为20mm,用于使能量为70mev-235mev的质子束流的偏转角度在10°到5°范围内。
5.根据权利要求1所述的宽能谱中子辐射检测仪的剂量标定系统,其特征在于,所述束流垃圾桶放置在偏转系统对质子束流的偏转角度范围内,所述束流垃圾桶中充满水。
6.根据权利要求1所述的宽能谱中子辐射检测仪的剂量标定系统,其特征在于,所述中子准直器用于消除辐射强度小于预设强度值的背景中子,并对反射中子的辐射场进行屏蔽。
7.根据权利要求1所述的宽能谱中子辐射检测仪的剂量标定系统,其特征在于,所述束流垃圾桶的材料、尺寸和屏蔽厚度以及所述中子准直器的材料、尺寸和厚度通过蒙特卡罗软件模拟辐射场优化得到。
8.根据权利要求1所述的宽能谱中子辐射检测仪的剂量标定系统,其特征在于,所述测试台还用于对脉冲中子辐射场的注量和剂量当量进行实时测量。