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中子辐射计在高空飞机上的表现
虎哥2025/02/16原创 核技术与核仪器 IP:四川

飞机进入10km左右巡航高度时,宇宙射线的强度会比地面有明显升高。据文献记载,γ射线可达0.5μSv/h,低纬度地区中子辐射平均值约2.5μSv/h。10km是中子辐射较大的高度,继续升高至20km以上,中子辐射会略有下降,但其它辐射会有所上升。

中子不易与辐射计作用,通常需要慢化之后才能被便携仪器测量。仪器的能量响应对测试结果影响很大,不同能量的中子需要的慢化体厚度不同,并且慢化体又大又沉,不适合带上飞机,最简便的办法就是用人的大腿来慢化。一些剂量仪是采用人大腿模型慢化后进行的标定。一般而言,中子辐射计用AmBe中子源或者Cf中子源标定,与宇宙射线是不同的,故读数必然存在一定偏差。

761CN和RADEYE NL,在无专用慢化体时,在地面上读环境背景都以0为主。采用慢化体后,在地面上的校准辐射场中读数也非常接近,但在飞行高度超过2000米,即宇宙射线的中子可以测到时,读数就有较大区别。两仪器都有巨大的随机涨落,拍照的话能拍出任意读数组合,比如拍到KC761CN比RADEYE NL读数小的情况。不过平均来看,761CN在高空的读数比NL要大50%~100%(可以在一定飞行高度清零两机的总剂量,做长时间累积)。

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偶尔出现较大的值,在这次航程中,KC761CN的最大中子剂量率超过10μSv/h,不过NL却没有出现过大值,最大也就2μSv/h左右。由于中子事件通常较少,仪器都会采取平滑措施,NL由于正比管尺寸小、气压低,平滑时间尤其长,可能掩盖了大值。

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上述这些观察除有时放一杯水在旁边之外,都没有采取慢化措施,距离大腿也挺远。6Li对中能中子有可观的响应,可能是读数较大的原因 。

曾把两种仪器放在大腿上或夹在大腿之间,没有观察到总体趋势与上述图片之间有明显的差别。也尝试过把水放在不同位置,包括放在辐射计上方,似乎读数略有增大,但没有超过随机涨落。

飞机上由于人口众多,并且飞机本身存在大量塑料,机舱中不能视为无慢化条件,应该按照有慢化但不充分来考虑。

总的来说,在大型客机中,KC761CN的读数更接近文献值。


[修改于 2个月14天前 - 2025/02/16 04:48:40]

来自:物理高能技术 / 核技术与核仪器
3
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~~空空如也
走火入魔
2个月13天前 IP:湖北
942197

KC充电宝?


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Gaoyf
2个月13天前 IP:北京
942203

我也在飞机上测试过,这是RedEye NL和RedEye SPRD的对比。

IMG_20240627_132704.jpg

SPRD的计数率大幅超过NL。

SPRD的说明书上说中子计数原理是瞬发γ,没有展示具体细节,询问赛默飞工程师也表示不了解。估计是在闪烁体外面包一层钆,利用瞬发γ在3MeV以上部分进行中子计数。考虑到飞机巡航高度μ子注量率比较高,μ子穿过闪烁体时产生的电离作用也会造成3MeV以上计数,因此SPRD的中子计数应该基本上都是μ子造成的。

以前还带过polimaster 1703GN上飞机,全程中子计数率和地面没有显著区别,可能是碘化锂潮解了。

γ方面,用KC761C采集能谱,基本上是连续谱,只有一个511keV湮灭峰。1.7MeV附近有一个台阶,而RedEye SPRD和radiacode 102都没有这个台阶,原因不详。

QQMail_1738659627576.jpg

另外RedEye NL根据中子能量的不同,内置了多套剂量率换算系数,通过PC上位机还能自定义系数,不知虎哥选择的哪个系数?


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虎哥作者
2个月12天前 修改于 2个月12天前 IP:四川
942211
引用Gaoyf发表于2楼的内容
我也在飞机上测试过,这是RedEye NL和RedEye SPRD的对比。SPRD的计数率大幅超过N

没找到您说的NL中的转换系数设置项目,现在的设置是个人剂量模式,60s时间模式。

关于能谱图在高空发生高能区抬起的问题,不止您一人观察到,原因“尚不明确”。


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