中子照像闪烁屏材料特性对成像速度的影响

　　中子照像是一种重要的无损检测手段，近年来中子照像的发展异常迅速[lj图[a1。闪烁屏是一种常用的中子一光子转换器件，常与胶片结合，或与摄像机组成电子成像系统，使用广泛，其品质直接影响着中子照像成像的2大指标:成像速度与成像质量。许多研究者做了大量实验，研制出质量较好的闪烁屏闭;对影响成像速度的参数作了研究，得出了有关公式[sj。但笔者发现该公式与实验结果有较大出人。针对这一情况，本文从分析成像机理出发，尽量缩减参量的数目，总结出成像速度与屏材料几个重要参数之间的定量关系，改菩了5.J.Cocking等的公式，计算结果与实验数据吻合良好。由予吹中涉及的成像机理与x射线和y射线增强屏有类似之处，故对它们的研究也具有参考价值。

　　1闪烁屏工作机理及孟要影响因素

　　中子照像通常利用能t约为。.025eV以下的热中子。当热中子遇到屏材料中的某种物质A后，便与其发生核反应.核反应生成的粒子具有较大的能t，这些荷能粒子激发屏材料中的萤光物质B使其发光.所发的光输出后被胶片记录或进人电子成像系统。对成像速度具有重要意义的有以下因家:(1)A物质与中子发生反应的概率;(2)A物质吸收1个中子后放出的反应能E.，(3)发生反应的中子中能给出光输出的比例C;(4)能量转换效率甲。5.J.Cocking等对上述因素综合后阁，得出光输出

（1）

　　式中，I为人射中子通量。他们还对常用的“IJIF屏(NE426)和GdZOZS屏(Trimax)列出了式中相应的各量的数值。由这些数据可知，这2种屏的成像速度之比约为34。然而实验结果表明此值只为5一6。此外，(1)式中未明确反映出同一种屏在不同厚度下各量的值是否有变化及如何变化。通过分析，笔者认为该理论忽略了一个重要的因素，即屏材料本身对光子的吸收。如果要考虑这个因素，就需要分析在屏的什么部位发生了核反应，在什么部位产生了多少光子等等。

　　2模型

　　为使问题简化，首先根据具体情况作出下述的2个假设:(1)屏材料在屏中均匀分布，且屏可视为无穷‘大平面;(2)中子与处在某点的A物质发生反应后，假设在该点的周围形成一个半径为又的均匀发光球。设屏的前表面处在平面x一O内，平行热中子流以密度n。垂直人射到屏上，如图1所示。设屏对热中子的厚度吸收系数为产1，即穿过厚度为x的中子数为n=，则在x处单位体积中发生反应的中子数为

       在范围内发生反应生成的荷能粒子均能在x0处产生光子。若发光球内的光子数密度为P，则1个中子产生的光子数所以在x0处的总光子密度为