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)
- GB 14318-2008-T 輻射防護(hù)儀器 中子周?chē)鷦┝慨?dāng)量(率)儀
- 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)
- GBZT202-2007 用于中子外照射放射防護(hù)的劑量轉(zhuǎn)換系數(shù)
- HJ/T61-2001《輻射環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》
- GB18871-2002《電離輻射防護(hù)與輻射源安全基本標(biāo)準(zhǔn)》
- GB/T8993-1998 核儀器環(huán)境條件與試驗(yàn)方法
- 核儀器電磁環(huán)境條件與試驗(yàn)方法
- 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)
- 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)
- 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*,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*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。
圖1測(cè)量支架示意圖
圖2多球譜儀支架
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*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(hù)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(xiàn)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(hù)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。
2.5系統(tǒng)特點(diǎn)
2.5.1*的設(shè)計(jì)思想
ZGF1001多球譜儀的寬能量范圍、獨(dú)立與聯(lián)機(jī)雙工作模式、多算法解譜、自動(dòng)數(shù)據(jù)獲取、自動(dòng)數(shù)據(jù)處理、在線(xiàn)解譜等設(shè)計(jì)思想處于*水平。
2.5.2*的支架設(shè)計(jì)
ZGF1001多球譜儀的慢化球支架設(shè)計(jì)可保證探測(cè)器的空間位置在每次測(cè)量保持*,有效保證測(cè)量質(zhì)量。
2.5.3兩種工作模式
ZGF1001多球譜儀提供獨(dú)立與聯(lián)機(jī)兩種工作模式,既能手動(dòng)工作也能自動(dòng)工作,手動(dòng)工作能解決條件欠完善場(chǎng)所的測(cè)量工作,自動(dòng)工作模式能實(shí)現(xiàn)一鍵解譜,降低工作人員勞動(dòng)負(fù)荷,減小受照風(fēng)險(xiǎn)。
2.5.4遠(yuǎn)程通訊
ZGF1001多球譜儀可與控制電腦進(jìn)行遠(yuǎn)程通訊(<100米),有效降低工作人員的受照風(fēng)險(xiǎn),確保在強(qiáng)輻射場(chǎng)中的輻射安全,同時(shí)提供相應(yīng)的接口,與解譜程序進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞。
2.5.5數(shù)據(jù)存儲(chǔ)
ZGF1001多球譜儀內(nèi)置SD存儲(chǔ)卡,可將測(cè)量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)起來(lái),降低測(cè)量時(shí)的工作量,也可以通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸功能將更多的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在電腦中。
2.5.6信號(hào)傳輸
ZGF1001多球譜儀的遠(yuǎn)程信號(hào)傳輸采用全數(shù)字傳輸,同時(shí)電纜增加屏蔽層,雙重提高抗*力,確保信號(hào)質(zhì)量。
2.5.7功能完備的測(cè)控軟件
ZGF1001多球譜儀的測(cè)控軟件集成參數(shù)設(shè)置、數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)分類(lèi)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)回讀、測(cè)量控制等模塊,還提供部分?jǐn)?shù)據(jù)處理功能,不僅方便測(cè)量工作、減少測(cè)量工作量,還能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)、快速測(cè)量、減小工作人員受照劑量,也有助于降低數(shù)據(jù)記錄和處理過(guò)程中的錯(cuò)誤。
2.5.8自動(dòng)解譜程序
本系統(tǒng)的解譜程序基于迭代算法、蒙卡算法、遺傳算法開(kāi)發(fā),多算法設(shè)置能確保適用于各種場(chǎng)合,內(nèi)置標(biāo)準(zhǔn)預(yù)置譜,在進(jìn)行必要的參數(shù)設(shè)置后,測(cè)量數(shù)據(jù)的自動(dòng)讀入,可以實(shí)現(xiàn)中子能譜的在線(xiàn)解譜,給出被測(cè)中子場(chǎng)的各種輻射防護(hù)量,還可以顯示譜形。
2.5.8方便的攜帶方式
依配置的不同,ZGF1001多球譜儀設(shè)計(jì)有2∽5個(gè)運(yùn)輸儲(chǔ)存一體箱,方便運(yùn)輸、架設(shè)和回收。
圖6ZGF1001多球譜儀運(yùn)輸儲(chǔ)存一體箱
2.6主要性能特點(diǎn)
- 中子能譜快速測(cè)量
- 能量范圍:熱中子~20MeV
- 高靈敏度探測(cè)器設(shè)計(jì)
- 自動(dòng)解譜與圖形顯示
- 自動(dòng)計(jì)算總劑量(率)、總注量(率)、分能量注量(率)、平均能量等輻射防護(hù)信息
- 雙工作模式
- 能量上限可擴(kuò)展(可擴(kuò)展至 10Gev)
- 探測(cè)器:球形 He-3 正比計(jì)數(shù)器
- 慢化體:進(jìn)口高密度定制球形聚乙烯
- 慢化球直徑: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
- 能量范圍:熱中子~20MeV
- 靈敏度:40cps /100μSv·h-1
- 解譜:在線(xiàn)解譜
- 數(shù)據(jù):可存儲(chǔ)、可遠(yuǎn)程傳輸、可就地顯示
- 可擴(kuò)展升級(jí)的系統(tǒng):可為每個(gè)慢化球都配置一套探測(cè)器和電子學(xué)系統(tǒng),減小探測(cè)器尾端的相互干擾,提高測(cè)量的便利程度、減小測(cè)量時(shí)間、降低測(cè)量的勞動(dòng)強(qiáng)度。
- 電池供電,方便現(xiàn)場(chǎng)使用。
- 每個(gè)探測(cè)器的測(cè)量數(shù)據(jù)都可單獨(dú)顯示。
- 手動(dòng)或自動(dòng)啟動(dòng)/停止,可設(shè)置測(cè)量時(shí)間。
- 運(yùn)輸儲(chǔ)存一體箱箱。