Gerät zum Bestimmen der effektiven Energie schneller Neutronen Es
sind Geräte zum Messen von Flußdichten und Dosisleistungen von Neutronen bekannt,
deren Detektor geeignet ist, nur langsame Neutronen, beispielsweise nur Neutronen
von etwa 0,01 bis 10 eV Energie mit genügend großer Wahrscheinlichkeit anzuzeigen.
Es ist ferner bekannt, bei solchen Geräten den Detektor mit einem Stoff, einem sogenannten
Moderator, zu umkleiden, der die Eigenschaft hat, Neutronen von größerer Energie
in so langsame umzuwandeln, daß letztere vom Detektor angezeigt werden.Device for determining the effective energy of fast neutrons Es
devices for measuring flux densities and dose rates of neutrons are known,
whose detector is suitable, only slow neutrons, for example only neutrons
of about 0.01 to 10 eV energy with a sufficiently high probability.
It is also known in such devices, the detector with a substance, a so-called
Moderator, to locker, who has the property of having neutrons of greater energy
into so slow that the latter are displayed by the detector.
Ein solches Neutronenmeßgerät enthält beispielsweise als Detektor
ein stabförmiges Zählrohr, das mit einer etwa einige Zentimeter starken Paraffinumhüllung
versehen ist. Um Neutronen von weniger als 0,4 eV Energie (sogenannte thermische
Neutronen) abzuhalten, hat man häufig diese Paraffinumhüllung mit einem Schwellenwertfilter,
z. B. einer Cadmiumschicht von etw 0,5 bis 1 mm Stärke, umgeben. Durch ein solches
Gerät werden die schnelleren Neutronen durch den Moderator (also durch die Paraffinschicht)
in langsamere Neutronen umgewandelt, und diese Neutronen werden vom Detektor mit
genügend großer Wahrscheinlichkeit angezeigt, wenn ihre Energie genügend niedrig
ist und beispielsweise bei einem Bortrifluoriddetektor zwischen etwa 0,01 bis 10
eV liegt. Die Nachweiswahrscheinlichkeit für Neutronen verschiedener Energie ist
jedoch ungleichmäßig derart, daß sie bei einem Detektor ohne Moderator umgekehrt
proportional zurNeutronengeschwindigkeit verläuft, während sie bei Einschaltung
eines Moderators ein ausgeprägtes Maximum für einen von der Wirksamkeit des Moderators,
vor allem seiner Schichtdicke, abhängigen Bereich der Neutronenenergie besitzt;
bei einem Bortrifluoriddetektor und einem Moderator aus 2,5 cm Paraffin liegt dieses
Maximum bei 104 eV, und die Nachweiswahrscheinlichkeit fällt nach kleineren und
größeren Energien derart ab, daß sie bei 5 - 101 und 8 - 105 eV nur die Hälfte,
bei 6 - 10s und 6 - 10s eV nur ein Viertel und bei 1 - 107 eV nur ein Zehntel des
Maximalwertes beträgt. Diese starke Abhängigkeit der Zählrate des Detektors von
der Geschwindigkeit der Neutronen führt besonders in der Dosimetrie zu unbefriedigenden
Meßwerten. Denn in dem Bereich zwischen etwa 104 und 107 eV nimmt die absorbierte
Dosisleistung pro Einheitsflußdichte derart zu, daß sie bei 107 eV über zehnmal
so groß ist wie bei 104 eV und fast fünfmal so groß ist wie bei 105 eV. Demnach
ist bei Messungen mit solchen Geräten eine Zuordnung der Zählrate des Detektors
zu einer Dosisleistung nur möglich, wenn die effektive Neutronenenergie bekannt
ist. Die Erfindung bezweckt, ein Gerät zum Bestimmen der effektiven Energie schneller
Neutronen mit einem von einem Moderator umgebenen Detektor für langsame Neutronen
zu schaffen, mit dessen Hilfe die biologische Dosisleistung (mrem/h) ermittelt werden
kann.Such a neutron measuring device contains, for example, a rod-shaped counter tube as a detector, which is provided with a paraffin coating about a few centimeters thick. In order to keep neutrons of less than 0.4 eV energy (so-called thermal neutrons), one often has this paraffin envelope with a threshold filter, e.g. B. a cadmium layer of about 0.5 to 1 mm thick. With such a device, the faster neutrons are converted by the moderator (i.e. through the paraffin layer) into slower neutrons, and these neutrons are displayed by the detector with a sufficiently high probability if their energy is sufficiently low and, for example, with a boron trifluoride detector between about 0.01 up to 10 eV. However, the detection probability for neutrons of different energies is unevenly such that with a detector without a moderator it is inversely proportional to the neutron velocity, while when a moderator is switched on it has a pronounced maximum for a range of neutron energy that depends on the effectiveness of the moderator, especially its layer thickness ; at a Bortrifluoriddetektor and a moderator of 2.5 cm paraffin this maximum is at 104 eV, and the detection probability falls off small and large energies such that they at 5 - 101 and 8-105 eV only half, at 6 - 10s and 6 - 10s eV is only a quarter and at 1 - 107 eV only a tenth of the maximum value. This strong dependence of the detector counting rate on the speed of the neutrons leads to unsatisfactory measured values, especially in dosimetry. This is because in the range between about 104 and 107 eV the absorbed dose rate per unit flux density increases in such a way that at 107 eV it is over ten times as great as at 104 eV and almost five times as great as at 105 eV. Accordingly, when measuring with such devices, it is only possible to assign the count rate of the detector to a dose rate if the effective neutron energy is known. The invention aims to create a device for determining the effective energy of fast neutrons with a detector for slow neutrons surrounded by a moderator, with the aid of which the biological dose rate (mrem / h) can be determined.
Ein Gerät nach der Erfindung ist gekennzeichnet durch ein zwischen
dem Detektor und dem Moderator leicht entfernbar und wieder einfügbar angeordnetes
Neutronenfilter, das nur Neutronen mit einer über einen vorgesehenen Schwellenwert
liegenden Energie durchläßt (Schwellenwertfilter).A device according to the invention is characterized by an between
the detector and the moderator can be easily removed and reinserted
Neutron filter that only filters neutrons with a threshold above a designated value
lying energy through (threshold value filter).
Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Gerätes gemäß der
Erfindung im Längsschnitt.The drawing shows an embodiment of a device according to FIG
Invention in longitudinal section.
An einem Handgriff H ist ein Detektor D in Form eines
Zählrohres mit Bortriflouridfüllung befestigt, das einen Durchmesser von 10 mm und
eine Länge von 120 mm hat. Konzentrisch zum Zählrohr D ist ein mit dem Handgriff
H verbundenes Gehäuse aus Aluminium vorgesehen, das aus einem Außenmantel G 1 von
etwa 70 mm Durchmesser und einem Innenmantel G2 von etwa 15 mm Durchmesser besteht;
an der Stirnseite sind diese beiden Gehäusemäntel miteinander verbunden. Der Raum
zwischen den Mänteln G 1 und G 2 ist ausgefüllt von einem Paraffinblock P, dessen
Mantelfläche mit einer Cadmiumschicht C von 0,5 mm Stärke belegt ist. In dem Spalt
zwischen Zählrohr D und Gehäuseteil G2 ist eine zylindrische Hülse A von etwa 1
mm Wandstärke aus Cadmium eingeschoben. Sie kann mittels eines an ihr befestigten
Griffes E leicht aus dem Spalt herausgezogen werden.A detector D in the form of a counter tube filled with boron trifluoride, which has a diameter of 10 mm and a length of 120 mm, is attached to a handle H. Concentric to the counter tube D, an aluminum housing connected to the handle H is provided, which consists of an outer jacket G 1 of about 70 mm diameter and an inner jacket G2 of about 15 mm diameter; These two housing shells are connected to one another at the front. The space between the jackets G 1 and G 2 is filled by a paraffin block P, the surface of which is covered with a cadmium layer C 0.5 mm thick. In the gap between the counter tube D and the housing part G2, a cylindrical sleeve A with a wall thickness of about 1 mm made of cadmium is inserted. It can be easily pulled out of the gap by means of a handle E attached to it.
Die Cadmiumhülse A absorbiert von den Neutronen, die von dem Moderator
P in langsame Neutronen umgewandelt worden sind, alle Neutronen, deren Energie geringer
ist als 0,4 eV. Der Detektor
zeigt daher beim Messen mit und ohne
eingeschobene Hülse A zwei verschiedene Werte an. Das Verhältnis der beiden Meßwerte
ist abhängig von der effektiven Energie der auf das Gerät treffenden Neutronen.
Die Abhängigkeit dieses Verhältnisses von der Neutronenenergie kann durch Messungen
mittels bekannter Neutronenenergien festgestellt und eine entsprechende Eichkurve
aufgenommen werden.The cadmium sheath A absorbs the neutrons generated by the moderator
P have been converted into slow neutrons, all neutrons whose energy is lower
is than 0.4 eV. The detector
therefore shows when measuring with and without
inserted sleeve A shows two different values. The ratio of the two measured values
depends on the effective energy of the neutrons hitting the device.
The dependence of this ratio on the neutron energy can be determined by measurements
determined by means of known neutron energies and a corresponding calibration curve
be included.