试验8用BF3正比计数管探测慢中子
辐射防护监测
闪烁探测器组成示意图
10
闪烁体按化学组成可分为两大类：无机闪烁体、 有机闪烁体。
常用的无机闪烁体有下列三种：NaI（T1）晶 体，CsI（T1）晶体，ZnS（Ag）闪烁体。有机闪 烁体按其状态可以分为三类：有机晶体、塑料闪烁 体、液体闪烁体。塑料闪烁体是一种含有有机闪烁 物质的固溶体，目前应用相当广泛。它的主要特点 是：发光衰减时间短，在ns级；透明度高，光传输 性能好；耐辐照性能良好，性能稳定，机械强度高， 耐潮湿，不需封装；制作简便，成本低廉，易于加 工成各种形状和尺寸的闪烁体。已有各种规格的塑 料闪烁体可用于β，γ射线的测量。
27
❖ （4）环境特性：对于温度，要求在-10℃-40℃的温度
范围内仪器读数变化在±5%以内；对于相对湿度，要 求在10%到95%范围内读数变化在±5%以内。此外， 应考虑气压及电磁场的影响。
❖ （5）对其它辐射的响应：实际测量条件有时比较复杂， 如高能γ射线和β射线都能穿射场。所以一般γ辐射监测 仪应对能量直到2.27MeV的β射线（90Sr/90Y源， Emax=2.27MeV）无响应。
性，是很优良的剂量率仪表，已得到广泛应用。Nal
闪烁体因其有效原子序数高，能量特性较差，测得
的数据不能直接用于剂量评价，需对仪器的电子线
路加以改进或对数据进行校正。
18
★
常见的国产闪烁剂量率仪表
型号及 名称
探测器
量程
能量响应
BH3103A
塑料闪烁 体
36KeV～3MeV 0～100μGy·h-1
JW3104 型
塑料闪烁 体
36KeV～3MeV 0～100μGy·h-1
JB4000 系列
Nal闪烁体
0.05μSv/h~200 μSv/h
闪烁材料——探索科学世界的一扇窗
闪烁材料——探索科学世界的一扇窗陈向阳;张志军;赵景泰【摘要】对闪烁材料的评价指标、应用领域和发展现状进行了调研,并结合中国闪烁材料研究现状对闪烁材料未来的发展方向和趋势进行了展望.【期刊名称】《自然杂志》【年(卷),期】2015(037)003【总页数】10页(P165-174)【关键词】闪烁材料;应用领域;研究现状;发展方向【作者】陈向阳;张志军;赵景泰【作者单位】中国科学院上海硅酸盐研究所,上海200050;中国科学院大学,北京100039;上海大学材料科学与工程学院,上海200444;上海大学材料科学与工程学院,上海200444【正文语种】中文编者按 2015年5月6日，赵景泰教授应我刊编辑部邀请做了题为《闪烁材料的发展与应用》的科普讲座，该讲座由上海市新闻出版专项扶持资金支持。
探索未知的科学世界，一直是无数科研工作者的目标和追求。
面对浩瀚的科学世界，大多数情况下人类都在“黑暗”中慢慢摸索前进，因此在我们矢志不渝地追求科学的脚步时，智慧的科研工作者们也在不断创造自己的“武器”，试图开启未知世界的大门。
闪烁体材料就是一种具有实用价值的武器，可以帮助人类探索、认识和利用肉眼无法识别的射线、高能粒子，它就像一个桥梁，可以将超出人类识别范围的射线、高能粒子等转化成人们可以识别、控制的其他形式的光信号。
本文围绕闪烁体材料的特点、应用领域、研究现状三个方面做广泛的介绍，同时对闪烁体材料的未来发展趋势做简要的阐述，旨在让读者对闪烁体材料有个宏观而且比较全面的认识，了解到闪烁材料与我们的生活是息息相关的，并鼓励更多的青年朋友们加入闪烁体材料的研究之中。
闪烁体是一种能将电离辐射的能量转换成光发射的发光材料，比如在X射线或者γ射线的作用下能够发出脉冲光[1]。
从物质种类上可以将闪烁体材料划分为有机闪烁体和无机闪烁体两大类；从结构特点和物质形态上又可以将前者细分为有机闪烁晶体、液体闪烁体和塑料闪烁体，而后者可以分无机闪烁晶体、闪烁玻璃、闪烁陶瓷、闪烁气体。
基于脉冲幅度谱的3He正比计数管中子散射谱仪探测系统关键参数测定方法
Vol 55 ,No. 1Jan.2021第55卷第1期2021年1月原子能科学技术AtomicEnergyScienceandTechnology基于脉冲幅度谱的3He 正比计数管 中子散射谱仪探测系统关键参数测定方法余周香，孙凯，李眉娟,刘蕴韬％，陈东风(中国原子能科学研究院中子散射实验室，北京102413)摘要：中子散射谱仪探测系统各部件性能参数需相互匹配，准确的参数测定方法利于改进谱仪探测系统的实际性能，提高物理实验数据质量(可信度等)本文基于3He 正比计数管中子散射谱仪探测系统，开发了脉冲幅度甄别器甄别阈、核辐射探测器工作电压以及气体核辐射探测器性能参数的脉冲幅度谱测定方法，这些方法较传统的积分曲线测定方法、坪曲线测定方法以及电压-电流曲线测定方法具有测量 时间短、准确度高、应用范围广等优势$关键词：中子散射；3He 正比计数管；脉冲幅度甄别器；核辐射探测器;气体增益曲线中图分类号:TL816文献标志码:A 文章编号：10006931(2021)0-016909doi ：10. 7538/yzk. 2020. youxian. 0089Key Parameter Determination Methods of Neutron Scattering Spectrometer Detector System with 3 He Proportional Counting TubeBased on Pulse Amplitude SpectrumYU Zhouxiang , SUN Kai , LI Meijuan , LIU Yuntao % , CHEN Dongfeng %(Neutron Scattering Laboratory , China Institute of Atomic Energy , Beijing 102413 , China )Abstract : For neutron scattering spectrometer, performance parameters of each detectorMyMtem component need to be adjuMted.Accurate determination methodMcanimprove practicalperformanceMofdetectorMyMtem andexperimentaldataquality (credibility ).BaMedonneutronMca t eringMpectrometerdetectorMyMtem with 3He proportional count-ingtube !pulMe amplitude Mpectrum determination methodMfor diMcrimination level determinationanddemarcatingdetectoroperatingvoltageandgaMamplificationcurveof paredwithtraditionaldeterminationmethodM(integralcurve !plateaucurveandvoltage-currentcurve )!thenewdetermination meth-odMhavemanyadvantageMMuchaMMhortmeaMuringtime !highaccuracyand wideappli-收稿日期20200213修回日期：2020-05-01基金项目：国家重点研发计划资助项目(2017YFA0403702)国家自然科学基金资助项目(11775309)中国原子能科学研究院稳定支持经费资助项目(BJ19001904-1)作者简介:余周香(1980-),男，安徽寿县人，副研究员，博士，中子散射专业% 通信作者：刘蕴韬，E-mail ： ytliu@ciae. ac. cn ；陈东风，E-mail ： dongfeng@ciae. ac. cn170原子能科学技术 第55卷cationarea.Key words ： neutron scattering % 3 He proportional counting tube % pulse amplitude dis criminator % nuclear radiation detector % gas amplification curve由于中子（热、冷中子）具有磁矩、不带电、穿 透力强、能识别轻元素（特别是氢、氘、氚等元 素）、分辨近邻元素和同位素、波粒二象性等一系列特点，中子散射技术作为从原子和分子尺度上 研究材料微观结构和动力学行为的实验手段，在 基础研究和工业应用方面发挥着不可替代的作 用⑴2*。
2021年辐射防护考试题(非医学其他)-防护基础(单选)
辐射防护考试题（非医学其他）-防护基础（单选）1.核素的含义是（）A.核素就是元素B.不同的核素是指不同的核外电子C.不同的同位素必定是不同的核素D.不同的核素必定是不同的同位素正确答案:C解析:原子核内具有一.定数目的中子和质子（即质量数）以及特定能态的原子称为核素。
具有相同质子数和不同中子数的各种原子称为这种元素的不同核素。
2.原子核的稳定性由（）决定的A.中子数B.质子数和中子数之间的比例.C.质子数D.电子数正确答案:B解析:核素的稳定性主要是由原子核内的质子数与中子数之间的比例决定的。
3.有关电离辐射测量的干扰影响，下列说法正确的是（）A.B射线的测量要注意a射线的影响B.P射线的测量要注意质子的影响C.（3射线的测量要注意Y射线的影响D.P射线的测量要注意中子的影响正确答案:C解析：6衰变伴随Y射线的产生，所以B射线的测量要注意r射线的影响。
4.防护用x、Y辐射剂量单量（率）仪和监测仪相对固有误差不超过（）A.± 20%B.± 40%C.± 50%D.± 30%正确答案:A解析:仪器使用前后，应检查仪器工作状态是否正常。
如，用检验源检查仪器的工作状态。
防护用X、Y辐射剂量当量（率）仪和监测仪相对固有误差不超过土20%。
5.下面是同位素的是（）A.1H、2H 和3HB.60C。
和60mCoC.90Sr 和91YD.208T1 和208Pb正确答案:A解析:质子数相同但中子数不同的某种元素的各种核素，通常称为该元素的同位素。
例如，氢有三种同位素1H、2H以及3H。
6.操作非密封放射性物质的乙、丙级工作场所-一般可用定期取样测量的方法对气态流出物进行监测, 监测频次为（）A.每日1次.B.每年不小于1次C.每小时1次D.每日2次正确答案:B解析:操作非密封源的乙、丙级工作场所一般可以用定期取样测量的方法对气态流出物进行监测。
监测点:排放口;监测项目:气溶胶、应用核素浓•度;监测频次:每年不少于1次。
《核物理》 中子探测岩石的中子特性参数
第五章 第三节 中子与物质的相互作用 中子探测
第三节 中子探测 一、中子探测的基本原理
¡ 在核物理中，探测中子的方法很多，有核反冲法、
二、中子探测器
核反应法、核裂变法和核活化法等。
¡ 但在核辐射测井中只用核反应一种方法测量慢中
核反应法常用的核素有155Gd(钆)，157Gd， 10B(硼 )， 6Li(锂 )和3He来与中子产生反应。
Lt =
rt 2 6
¡ 由核物理推导可知，对于点状热中子源的情况
Lt = 1 3Σ a Σ s
24
4
第五章 中子与物质的相互作用 第四节 岩 石的中子特性参数
第五章 中子与物质的相互作用 三、含氢指 数 ¡ 设介质一个分子中含有x个氢原子，则单位体积介质
三、含氢指数
¡ 1、 定义 ： 1cm3 的 岩 石或 矿 物中 氢原子核数与 同样
第五章 2、岩石中子与物质的相互作用 的宏观散射截面 ¡ 对由纯矿物和单一孔隙流体组成的地层
核，则其宏观散射截面为
Σ s = Nσ s
¡ 对单一矿物的地层，有
Σ s = (1 − φ ) Σ ma + φΣ f
Σma = N A ρ ma M ma
∑ν σ
i =1 i
i =n
si
Σf =
N Aρ f Mf
11
速能力。
12
2
第五章 中子与物质的相互作用 一、快中子在 岩石中的减速特性
第五章 中子与物质的相互作用 4、快中子的 减速时间
4、快中子的减速时间
¡ 在岩石中，快中子从初始能量减速到能量为0.025eV
¡ 设快中子从能量E0减速到热中子Et所需碰撞次数足
(整理)辐射探测与测量-要求及答案 四川大学版
熟悉内容： 1. 闪烁体的作用； 2. 光电倍增管中光阴极、次阴极、阳极的作用； 光阴极是接受光子并放出光电子的电极。 次阴极又称倍增极打拿极，使通过光阴极的光电子通过各级时倍增。 阳极把所用电子收集起来，转变成电信号输出。 3. 光电倍增管暗电流产生的原因、对测量的影响？？？？？；
6. 几个概念： 电离损失：带电粒子与靶物质中的原子的原子核外的电子发生非弹性碰撞，导致原子电离或 激发，因而损失其能量。 辐射损失：入射带电粒子与物质原子核发生非弹性碰撞时，以辐射光子的形式损失能量。 散射：β粒子与靶物质原子核库仑场作用时，只改变运动方向，而不辐射能量，这种过程称 为弹性散射。 轫致辐射：带电粒子与物质原子核发生非弹性碰撞时，带电粒子接近原子核时，速度迅速降 低，会发出电磁波，产生轫致辐射。 射程：入射粒子在吸收物质中，沿入射点到它终点之间的直线距离。 比电离：单位路程上的离子对数目。 歧离现象： 光电效应：γ光子与靶物质相互作用，γ光子的全部能量转移给原子中的束缚电子，使这些 电子从原子中发射出来，γ光子本身消失。 康普顿效应：入射入射γ光子与原子核外的电子发生非弹性碰撞，光子的一部分能量转移给 电子，使它反冲出来，而光子的运动方向和能量都发生了变化，而称为散射光子。 电子对效应：γ射线从原子核旁边经过时，在原子核的库仑场作用下，γ光子转化为一个正 电子和负电子。 角分布： 吸收曲线：粒子强度随吸收片厚度的变化的曲线。 吸收系数： 半吸收厚度：
1）测量坪曲线的方法、坪曲线各参数、由坪曲线选择工作电压的方法； 起始电压：计数管放电的阈电压；坪斜：通常以工作电压 Vp 每增 100V（或 1V）时的计数率增长的百分率表示；坪 长：坪区长度；
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精品文档 2）死时间、恢复时间、分辨时间；
用于热中子探测的正比管性能研究
８ ｋ ａ Ｂ ３如 １ Ｐ 的 Ｆ ， Ｂ浓缩度为 ９ 。该监测仪 的 ５
灵敏度 是 经过严 格标定 的。以下 介绍 的。 Ｈｅ
还进行 了一维。 管 的位置实验 ， Ｈｅ 并观察 到了较明显 的位置效应 。此一维位置灵敏管除
可制成位置灵敏探测器外， 还可在此基础上进 步开展二维中子探测器的研究 ， 应用于反应
涂硼 管 的管 壳 用 高 能 所 实 验 物 理 中心
收稿 日期 ：０ ６０ －３ ２ ０－８２
ＡＴ Ｓ国际合作 组的 ＭＤ Ｍｏ ｉ ｒｄｄｉ 】 Ｔ（ ｎ ｏｅ ｒ ｔ ｔ ｆ
ｔｂ） ｅ ｕ ｅ 管Ｅ 的管壳 ， ｌ 管子的密封也采用 ＭＤ Ｔ管
作者简介： 廖俊辉（９５ ， 湖南衡 阳人， 士 １７一）男， 硕 生， 从事核电子学与探测技术方面的研究
是 ２ ３ Ｍｅ ９ ） ４ ７ 、． ６ Ｍｅ ． ｌ Ｖ（ ４ 、． ８ ０ ７ ５ Ｖ。
不对环境危 害， 并且可以选择更合适 的正 比工 作气体［ （ 如本 实验 中使 用 的是 ＋ Ｃ ２ 。 ］ Ｏ ） 尽管在长时 间计数稳定性以及 ７ 甄别方面要差
一
实验中的 Ｂ ３ Ｆ管是高能辐射 防护技术有限 公司 （ 以下 简称 高 能辐 射 公 司） 成熟 产 品 的 Ｈ Ｍ 型高灵敏度 区域中子监测仪 的中子探 ＡＮ
摘 要： 对最 常用的三种正 比管的热 中子探测效 率及灵敏度进行 了实验 比较 ， 出了一维。 简要 还给 Ｈｅ 位置灵敏热 中子探测器 的初步实验研究结果 。 关键 词： 热中子探测 ； 比管 正 探测效率 ； 敏度 ； 灵 位置灵 敏效应
中图分类号 ： Ｔ ８ Ｌ 文献标 识码 ： Ａ 文章编 号 ： ０ ５－９ ４ ２０ ）２０ ６－５ ２ ８０ ３ （０ ７ ０－３ ７０
涂硼正比计数管慢化体对中子探测效率影响研究
快 中子反应 堆 则需要 增 加合 适 的慢 化 体 ， 提 高 中子 探测 效 率 。本 文 利用 蒙 特 卡 罗程 序 ＭＣ Ｎ Ｐ， 模
拟计算 涂硼 正 比计数 管 在不 同慢化 体厚 度 的情况 下 ， 对 各 能 量 单 能 中 子 的 相 对 探 测 效 率 和 绝 对 探 测效率 ， 得 到 在 不 同慢 化 体 厚 度 下 ， 计 数 管 的 相 对 探 测效 率 和绝 对 探 测 效 率 与 中子 能 量 的 关 系 。 最后 针 对快 中 子反 应 堆 的典 型 中子 能谱 ， 模 拟 计 算 涂 硼 正 比 计 数 管 在 不 同 的 慢 化 体 设 计 时 的 探 测效 率 ， 得 出 了一 种 优 化 的 慢 化 体 设 计 方 案 ， 对 快 中 子 反 应 堆 核 测 量 系 统 设 计 具 有 一 定 指 导
意义 。
关键词 ： 中子 ； 涂 硼 正 比计 数 管 ； 探测效率 ； 慢 化 体
中图分类号 ： ＴＬ ８ １ 文 章 标 志码 ： Ａ 文章编号 ： ０ ２ ５ ８ － ０ ９ １ ８ （ ２ ０ １ ３ ） Ｏ ｌ 一 ０ ０ ５ ５ — ０ ５
Ｓ ｔ ｕ ｄ ｙ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｏ ｆ ｍｏ ｄ ｅ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｐｒ ｏ ｐｏ ｒ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ Ｂｏ ｒ ｏ ｎ ‘ ｌ ｉ ｎ ｅ ｄ ｃ ｏ ｕ ｎｔ ｅ ｒ ｏ ｎ ｔ ｈｅ ｎｅ ｕ ｔ ｒ ｏ ｎ ｄ ｅ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｅ ｆ ｆ ｉ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｙ
陈学勇 ， 廖燕飞 ， 祝庆军 ， 宋逢泉 ， 宋 钢 ， Ｆ Ｄ Ｓ团队
（ １ ．中 国科 学 院核 能 安 全 技 术 研 究 所 ， 安徽合肥 ２ ３ ０ ０ ３ １ ２ ．中 国科 学 技 术 大 学 ， 安徽合肥 ２ ３ ０ ０ ２ ６ ）
基于BF3正比管的宽量程脉冲中子探测技术
可 达 ５个 数 量 级 （ ５ ６ ￣８ Ｘ１ ０ 。 ） ， 测 量 下 限低 、 输出信号清晰 ， 证 明 了该 技 术 的 可 行 性 和 有 效 性 。
关键词 ： Ｂ Ｆ 。 正 比计 数 管 ； 中子产额 ； 中子 探 测 中 图分 类 号 ： Ｔ Ｌ ８ １ ６ ； Ｔ Ｌ ８ １ １ 文献标志码 ： Ａ ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． １ １ ８ ８ ４ ／ ＨＰ Ｌ Ｐ Ｂ ２ ０ １ ７ ２ ９ ． １ ７ ０ ０ ５ ６
中子探 测 系统 ， 测量 范 围达 到 ５ 个 数 量级 （ ５ ６ ～８ ×１ ０ ） ， 对 脉 冲 中子 的测量 性 能 良好 ， 验证 了该方 法 的实用 性
和 可行 性 。
１ 实 验 系统 与 方 法
Ｂ Ｆ 。阵列 中子探 测 系统 包含 ４个 方形 Ｂ Ｆ 。 计 数管 阵列 探测 器 （ 编号 Ｄ １ ～Ｄ ４ ） ， 每个 探测 器 由壳 体 、 聚 乙烯 慢化 体 、 Ｂ Ｆ 。 正 比计数 管 及前 置放 大器 组成 。探 测器 外部 为密 闭钢 壳 ， 起支撑 、 防潮与 电磁 屏蔽 的作 用 ； 钢壳 内 为１ ０ ５ ０ ｍｍＸ ６ ０ ０ ａｍ×１ ｒ ５ ０ ｍｍ 的聚 乙烯慢 化 体 ， Ｂ Ｆ 。 计 数管 均 匀置 于其 中 。为拓 宽 中子 产 额测 量 范 围并 保 证探 测 效率 ， 将 每个探 测 器 内的 Ｂ Ｆ 。 管分 成 ２组 ， ４ 个 探 测 器共 形 成 ８个 独 立 的 中子 测 试 通道 ， 其 中一 半通 道
第 ２ ９卷 第 ９期
２ ０ １ ７年 ９月
强 激 光 与 粒 子 束
ＨＩ ＧＨ ＰＯＷ ＥＲ ＬＡ Ｓ ＥＲ ＡＮＤ ＰＡＲＴＩ ＣＬＥ ＢＥＡＭ Ｓ
三氟化硼中子探测原理
三氟化硼中子探测原理主要基于中子与硼-10的反应。
当中子与硼-10原子碰撞时，会产生一个快中子，这个快中子与氢-1原子碰撞后，又会形成两个热中子。
热中子可以被探测到，而快中子则不能。
探测到的热中子可以用于判断中子的存在。
探测原理包括热中子探测和快中子探测两种。
热中子探测通常使用含硼探测器，利用硼-10与热中子的反应来探测中子。
而快中子探测则通常使用含氢探测器，利用氢-1与快中子的反应来探测中子。
在实际应用中，为了提高探测效率，常常将这两种探测方式结合起来使用。
例如，在三氟化硼气体探测器中，可以利用三氟化硼气体中的硼-10原子与中子的反应来探测中子。
由于三氟化硼气体中的硼-10原子较多，因此这种探测器的探测效率较高。
此外，还可以使用质子反应堆、加速器等设备来产生快中子或热中子，并通过测量它们与物质的反应来判断中子的存在。
例如，在质子反应堆中，可以利用质子与重核的反应来产生中子，然后通过测量这些中子与物质的反应来判断中子的存在。
总之，三氟化硼中子探测原理是基于中子与硼-10的反应，通过测量热中子的存在来判断中子的存在。
在实际应用中，需要根据具体情况选择合适的探测方式。
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实验8 用BF 3正比计数管探测慢中子
实验目的
1. 了解BF 3正比管探测慢中子的基本原理。
2. 学会选取BF 3正比管最佳工作点的方法。
实验内容
1. 用示波器观察BF 3正比管的输出脉冲波形。
2. 测量BF 3正比管的坪曲线，并确定管子的工作电压。
3. 测量BF 3正比管的偏压曲线，并确定其偏压。
4. 用多道分析器测BF 3正比管探测中子时的脉冲幅度谱。
原理
BF 3正比管内充的是三氟化硼气体，它是用核反应方法探测中子的。
用BF 3气体探测慢中子所依据的核反应方程式如下：
⎪⎩⎪⎨⎧++++++=+MeV Li MeV Li MeV Li B n 478.0310.2792.2*73
2*7317310
510γαα （1）
10B(n,α)7Li 反应是放热反应，忽略入射中子的能量，反应后的反应能变成了α粒子和7Li 核的动能，BF 3正比管就是通过探测10B(n,α)7Li 反应生成的α粒子和7Li 反冲核间接地探测中子的。
10B(n,α)7Li 反应对热中子的反应截面比较大（3840±11巴），而且中子能量小于30keV 时，它的反应截面符合“速度反比律”。
如图1所示。
BF 3正比管是坪宽较长的慢中子探测器，它的特点是探测灵敏度高，抗γ干扰能力比较强。
由于快中子可以被含氢物质（例如石蜡等）慢化，所以带有慢化装置的BF 3计数管，也能用来探测快中子。
根据这个原理制成的一种快中子探测器叫“长中子管”，它的特点是在很宽的中子能量范围里对快中子响应有几乎不变的灵敏度，工作稳定可靠。
目前，BF 3正比管在慢中子探测和快中子通量测量与监测等方面仍有广泛的应用。
1．BF 3正比管的探测效率
BF 3正比管记录α粒子和7Li 核的效率可以认为是100%。
中子探测效率主要决定于10B(n,α)7Li 反应发生的几率。
BF 3正比管探测中子的效率定义为：和10B 发生反应的中子数与入射到管子灵敏体积内的中子数之比。
假定在计数管灵敏体积内种子通量Ф是均匀的，计数管的有效体积是l r V 2
π=，r 和l 分别是管子的半径和有效长度。
根据定义，垂直入射到剖面面积为S(S=2rl)的计数管上的中子的探测效率为： σπφσφπφσφεn r rl n l r S n V 2
22=== （2） 式中n 是单位体积中10B 的原子数，σ是10B 反应截面。
这里的n 可以由管内所充气体压力并根据20℃一个大气压下一克分子BF 3气体（分子数为6.022×1023个）占有22400cm 3体积计算得到，这时对热中子的探测效率可以写为：
apr 41013.2-⨯=ε （3）
式中，a 是10B 的同位素丰度，p 是BF 3气体压力（以mmHg 为单位）。
2. BF 3 正比管探测中子的脉冲幅度谱
BF 3正比管探测中子时测得的脉冲幅度谱是α粒子和7Li 核的能谱，而不是中子能谱。
BF 3正比管的脉冲幅度谱中反应产物全能
峰的分辨率是判断管子质量的重要指标，通常以谱中相应于能量为2.31MeV 峰的
半宽度来表示。
（理想的BF 3正比管输出的
脉冲幅度谱形如图2所示）。
如果不考虑电子学仪器等外部因素、
制造工艺及气体纯度方面的问题，影响
BF 3正比管脉冲幅度谱形状的主要因素是
管子的“壁效应”（如图3所示）。
比较图2和图3，我们发现，图3
中2.31MeV 的反应产物全能峰左边有两
个连续的“台阶”，台阶的起点分别为
0.84MeV 和1.47MeV 。
这两个台阶就
是由管子的“壁效应”引起的。
当入
射中子能量很低时，按反应动力学的
原理，反应生成的α粒子和7Li 核应在
一直线上并反向运动，但在离管壁很
近的地方产生的α粒子（1.47MeV ）
和7Li 核（0.84MeV ）没有把全部能量
都耗尽在BF 3气体里，而是把它们当
中的一个粒子的部分以至全部能量交
给了管壁，这就是所谓的BF 3正比管
的“壁效应”。
加大管子的直径，改进
管子的机械结构，可以减小“壁效应”
的影响但理论和实践都证明，BF 3正比
管的“壁效应”是不能完全消除的。
γ射线等低幅度
事件
3．BF 3正比管坪曲线和偏压曲线
测量BF 3正比管坪曲线和偏压曲线是为了确定管子的工作点。
BF 3正比管坪曲线的形状和测量方法和G-M 计数管相类似，只是BF 3计数管的坪曲线随甄别阈的选取有较大变化。
在我们适当选取甄别阈以后，由于γ脉冲、电子学仪器的噪声等小幅度事件的脉冲幅度低于选定的阈值，当高压在一定范围里变化时，测量系统测得的计数率基本不变，高压的这个变化范围就是BF 3正比管的坪区。
BF 3正比管的坪长和坪斜是管子性能的重要指标，经屏蔽并选取合适的甄别阈后，BF 3正比管的坪斜小于1%，坪长可达500伏以上坪斜定义为 坪斜＝100
121
2V V n n n --（％/百伏） 式中V1,V2是管子坪区的起点和终点（单位是伏），n1n2是它们相应的计数率，而n =(n1+n2)/2,如果在整个坪区测几个实验点，则N n n N i i
∑==1，这里N 是所取实验点的个数。
通常管子的工作点选在坪区的中点。
固定高压后不断改变单道阈值时测得的积分曲线，习惯上叫做该BF 3正比管的偏压曲线。
BF 3正比管的偏压曲线也有平坦的部分，平坦部分越宽管子的性能越好，平坦部分的中点就是我们要选取的阈值。
BF 3正比管的偏压曲线和坪曲线的形状还与测量系统有关。
如上所述，。
BF 3正比管的偏压和工作高压都有相当大的可变范围，单道阈值和高压在一定范围里的漂移对计数率影响不大，所以BF 3正比管用于中子通量监测是比较可靠的。
4．甄别γ射线的能力
γ射线几乎都是伴随中子存在的，抗γ干扰问题是中子探测器难点之一。
BF 3正比计数管抗γ干扰能力是比较强的。
γ射线在管壁上打出的快电子只把很小一部分能量消耗在管内，形成的脉冲幅度小，用简单的幅度甄别就能把γ脉冲去掉。
国产SZJ-2型正比管耐γ强度的出厂指标是1×104维伦/秒。
在更强的γ场下，γ脉冲的堆积和γ射线辐照使BF 3气体分子链断裂，γ脉冲幅度大大增加，中子脉冲幅度大大降低，n-γ就无法分辨了。
实验装置
石蜡慢化装置
实验仪器
高压电源FH1016A 3kV 1台
BF3计数管SZJ-2 1只
前置放大器FH1048A 1台
线性放大器FH1002A 1台
单道分析器FH1008A 1台
定标器FH1011A 1台
多道分析器FH419G1 1台
脉冲示波器SBM-10 1台
石蜡慢化装置及中子源吊装装置1套
中子源Am-Be源105-106中子/4π·s 1个
实验步骤
1．用示波器观察BF3正比管的输出脉冲波形，注意脉冲幅度随高压的变化并和无源时比较。
2．测不同甄别阈下的坪曲线，选取管子的工作高压，画出坪曲线，计算坪长和坪斜，说明确定高压的方法。
3．测管子的偏压曲线，选定管子的偏压，画出偏压曲线，说明确定偏压的方法。
4．用多道分析器测BF3正比管输出的脉冲幅度谱，描出谱形并计算分辨率。
结果分析与数据处理
思考题
1．BF3正比管工作在正比区，为什么会有坪区？
2．试比较BF3正比管对热中子和30keV中子的探测效率，据此你能得出什么结论？
3．试分析BF3正比管输出的脉冲幅度谱得能量分辨率和坪长、偏压之间的关系。
拿到一只管子后你能很快确定它的工作高压和偏压吗？。