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核爆物理诊断γ探测系统标定中的脉冲光子注量测量研究

雷家荣  
【摘要】: 核爆物理诊断γ探测系统需要在脉冲辐射场中按场点光子注量进行标定,为模拟核爆产生的辐射场,选定12MV脉冲X射线加速器和快中子脉冲堆为标定用脉冲辐射源。针对这两种脉冲辐射场的特点,本文根据空腔电离理论,建立了其光子注量测量方法:首先测得小块介质的吸收剂量,再根据谱的数据资料计算出光子注量。为此,本文利用了自行研制的、以LiFTLD为空腔、以LiF介质为室壁的均匀固体电离室测量脉冲光子吸收剂量。用M-C方法计算了固体电离室对0.1MeV~12MeV的单能光子的单位光子注量—LiF吸收剂量的转换因子,从而解决了由高能光子吸收剂量实测值转换成光子注量时所面临的困难问题。 当由吸收剂量换算成场点光子注量时,需要有光子谱的数据资料。为此,利用穿透系数数值分析的叠代最小二乘法对12MV脉冲加速器的轫致辐射谱进行了实验测定,并在同样的几何条件下,用M-C方法对其进行了计算。结果表明:实测得的谱和计算得的谱基本上是一致的,证明我们所使用的测谱方法是正确的。 当LiFTLD用于脉冲堆n、γ混合场测量时,存在中子响应的LET效应问题。为确定LiFTLD能否用于n、γ混合场的区分测量,本文定义了LET效应因子,并对LiFTLD的LET效应因子进行了实验测定,测量结果表明:LiFTLD对热中子至5MeV中子响应的LET效应因子值约为0.050,因此,选用~7LiFTLD用于脉冲堆光子注量测量是可行的。测定的LET效应因子值填补了国内LiFTLD基本剂量学数据的空白。 根据LET效应因子的测量结果和快中子堆Y谱、中子谱等基本资料,以及~6LiF和~7LiF对中子响应灵敏度有较大差异这一特点,研制了以~6LiF+~7LiF为空腔、~6LiF为外壁、~7LiF为内壁的具有双层室壁结构的均匀固体电离室,并将其用于快中子脉冲堆n、γ混合场区分测量,彻底剔除了热中子的干扰。实验结果表明:堆外场点的中子在~7LiFTLD中所引起的TL量只占中子、γ所引起 核爆物理诊断Y探测系统标定中的脉冲光子注量测量研究 的总 TL量的 5.l~17.1%。这表明我们采用的 n、v区分测量方法是可行的,测 得的Y光子注量的精确度是令人满意的。 简而言之,通过严格的实验研究和理论计算,本文测得了 12MV脉冲加速 器的 X射线谱和 LIFTLD对较宽能区的中子的 LET效应因子值,并通过研制 的均匀固体电离室测得了脉冲加速器和脉冲堆辐射场的光子注量,解决了几个 相关的技术难题,为核爆诊断探测器的标定提供了技术支撑。 注:本论文涉及与武器相关的敏感技术,属保密资料。密级:秘密 涉密期限:长期


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