中国先进研究堆瞬发γ元素成像技术研究

无损分析样品内部的元素分布,对于材料、考古、地质科学等领域的研究具有重要意义。基于瞬发γ活化分析方法,结合中子照相技术,分析了模拟样品的结构和对称性,首次利用中国先进研究堆(CARR)水平孔道聚焦的微束中子束流,开展样品瞬发γ扫描分析和材料内部元素分布研究。通过蒙特卡罗软件(MCNP)对样品元素分布实验模型进行分析,模拟结果获得了样品不同区域的铜、铁、铝元素分布,基本实现了元素空间分辨。MCNP计算结果表明在瞬发γ扫描分析中,优化准直几何参数和提高中子通量能进一步提高元素空间分辨和元素测量准确度。

中子成像技术在元素分析中的应用

中子成像作为一种快速、直观的无损检测技术,在核工业、航空航天、新能源、地质、考古、先进制造等多个领域得到广泛应用。中子成像利用中子不带电、穿透能力强、对轻元素敏感、可区分同位素和近邻元素等特性,非常适合开展含氢元素、近邻元素和同位素等材料的无损检测。通过概述中子成像技术的基本原理及特点,并结合中国先进研究堆(CARR)中子成像装置上的应用案例,重点综述了国内外中子成像技术在储氢材料、燃料电池、岩石、核燃料元件、古代文物等领域的典型应用。随着中子成像技术的不断发展和广泛应用,有望为我国更多领域研究提供更强有力的技术支撑。

能量选择中子成像技术及其应用

能量选择中子成像技术是利用特定范围波长(能量)的中子进行成像。在热/冷中子范围内(<25 meV),能量选择中子成像技术主要基于布拉格边效应和衍射机制,相比常规中子成像技术不但可以显著提高图像对比度,而且能分析应变、应力、织构。在超热中子范围内(>1 eV),能量选择中子成像技术主要基于中子共振吸收,中子截面随能量变化是同位素特有的,存在明显的共振吸收峰,因此可以进行同位素的“指纹”识别。概述了能量选择中子成像技术的基本原理及特点、单色化技术及其应用现状,重点探讨了能量选择中子成像技术的应用前景和科学价值。未来,能量选择中子成像技术将在工程、材料、化学、物理、生物、考古等众多科研领域发挥重要作用。

西安汉墓出土铜铁箭镞的中子成像分析

汉代箭镞有多种类型,制作工艺也各不相同。本文采用中子成像和超景深显微照相技术,对西安雅荷中央广场M36西汉墓葬出土的铁铤铜镞和铁镞进行无损分析研究。结果表明,铜镞与铁铤采用铸接方式相连,铁铤外部推测先涂刷胶结物,后用竹木片和细线包裹捆扎,并涂刷黑漆。铁镞与铁铤为分铸后机械连接,连接部位有竹木材料填充。铜镞保存较好,铜腐蚀物分布于镞外表面和镞内铸造孔洞周围。铁镞整体和铜镞中铁铤均腐蚀严重,其中3个箭镞几乎无铁基体残留。本文为中国先进研究堆(CARR)中子成像装置在文物领域的初步尝试,为探明箭镞内部结构和腐蚀特征,首次提供了影像学依据,有助于文物价值的认知和保护修复措施的制定,并对中子技术在文物领域的应用研究具有借鉴意义。

中子照相技术应用于锆合金包壳氢含量分析的初步研究

燃料棒锆合金包壳机械性能受氢含量的影响较大,由于中子与氢反应截面相对于锆合金基底要大得多,因此中子照相技术在锆合金氢含量定量分析中具有潜在应用价值。为将中子照相技术应用于锆合金含氢量定量分析中,本研究通过气相渗氢工艺获得具有不同氢含量的低锡Zr-4合金,并利用中国先进研究堆中子成像测试平台对样品进行中子成像,经过数据处理,获得了低锡Zr-4合金氢含量-灰度的定量关系,为中子照相技术应用于燃料棒包壳氢含量分析奠定了基础。

基于非下采样轮廓波变换的中子/X射线图像融合算法研究

由于中子与X射线的成像特性存在很好的互补性,将这两种成像模式下的DR(Digital Radiography)图像进行融合,可以丰富图像细节的信息量。本研究提出了基于简化脉冲耦合神经网络(PCNN)的非下采样轮廓波变换(NSCT)域中子/X射线图像融合算法,所提出的方法通过NSCT算法对源图像进行多尺度、多方向分解,有效地保留了各层信息,使得融合图像展现出良好的清晰度和对比度。同时,为了更好地保留源图像的信息,本研究对图像的不同频带分别采用取平均、绝对值取大和结合PCNN系数的融合规则进行融合。通过选取结构较为复杂的石英表、机械表以及结构相对较为简单的U盘进行中子与X射线图像采集,并利用多种客观评价指标定量评价基于小波变换融合、拉普拉斯变换融合、NSCT融合、NSCT-PCNN融合、Zhu的方法以及本文提出的方法生成中子与X射线融合图像的质量。实验结果证明,本文所提出的融合算法能够显著提高图像融合效果,获得清晰的目标信息,提高了图像对比度,同时保留丰富的细节信息,在客观评价标准和视觉效果上均优于其他典型方法。

石墨双晶单色器性能检验及应用

中子能量选择成像作为一种前沿中子成像技术,可实现传统白光中子照相技术无法实现的功能,如研究工程材料中的晶粒分布、应变/应力分布、织构测量和相变分析等。本文依托中国先进研究堆(CARR)上的中子成像测试平台,在国内首次研制了石墨双晶单色器,建立能量选择中子成像技术。飞行时间实验测试结果表明,该双晶石墨单色器在选择4×10^(10) m的中子时波长分辨率可达2.6%,优于3.0%的设计指标。虽然在冷源未开启的实验条件下该石墨双晶单色器产生了较多的次级中子,但基于现有条件开展的镍基高温合金的中子能量选择成像实验能清楚分辨特定取向微晶粒的形貌及分布。结果表明研制的石墨双晶单色器可在CARR上开展能量选择成像实验,随着未来CARR冷源的开启,次级中子数量降低,中子束流品质进一步提高,将开展高质量的中子能量选择成像实验。

空间分辨率增强的高频提升改进算法及性能分析

解卷积运算能够增强实孔径雷达的空间分辨率,但存在对噪声敏感的问题。针对这一问题,分析了高频提升法的原理,并提出了改进算法。新算法只改变系统空间响应的高频分量幅度,保留其相位信息,使得该算法在抑制高频噪声的同时,进一步提高了算法的分辨率性能。为了评估算法性能,采用角反射器作为点目标进行了验证实验。实验结果表明:在相同信噪比下,改进算法处理点目标回波得到的-3dB波束宽度更窄,能获得更好的空间分辨率,且目标位置更准确;同时也验证了该算法对空间分辨率的增强性能会随回波信噪比增大而进一步提高。

基于无线胎压传感器的耗能研究

本文首先介绍了胎压检测系统的架构和无线胎压传感器的硬件组成。然后,给出了详细的无线胎压传感器耗能构成,包括压力检测模块、温度检测模块、电压检测模块、信号调理模块、射频发射模块、低频接口、模块静态耗电、电池自放电及脉冲放电。最后,以某著名汽车主机厂采用的基于该耗能构成的无线胎压传感器为例,进行了计算和测试。结果表明无线胎压传感器的耗能绝大部分来自压力检测模块耗电、模块静态耗电及电池自放电,提出的无线胎压传感器耗能构成及计算方法具有合理性,满足使用要求。

中国先进研究堆间接中子照相方法的初步研究

中国先进研究堆(CARR)的建成为我国间接中子照相技术的发展及应用提供了重要的实验平台。本文基于CARR开展了间接中子照相方法的初步研究。首先利用蒙特卡罗方法计算分析了基于CARR开展间接中子照相测量的条件;然后根据这些条件,通过解析计算确定了间接成像两次曝光过程的实验参数;最后利用CARR的热中子孔道,以核燃料元件模拟件为样品进行了间接中子照相实验,并研究了间接中子照相成像数据的处理及分析方法。

地海面复合场景的杂波建模方法

地海杂波对采用前视以及下视成像的机载、弹载雷达具有十分重要的影响,对港口成像,会同时受到地杂波和海杂波的影响。文章提出复合场景杂波的后向散射系数模型,推导了复合场景杂波的幅度分布公式,并对由对数正态杂波与韦伯杂波组成的复合杂波分布进行了仿真。仿真中,地海杂波功率比选取了0.001到50之间的一系列典型值,并将不同情况下复合杂波的幅度分布与单一对数正态分布模型和Weibull分布模型得到的杂波分布进行了比较,结果表明二者的复合杂波分布依赖于二者的功率比。

中子导管末端中子束角发散分布规律研究

本文针对常被忽略的中子导管末端束流角发散现象,基于全反射光学几何原理推导了准确描述中子束角发散分布规律的理论公式,揭示了角发散分布不连续特性的本质是源于导管系统中空间间隔的影响。利用蒙特卡罗模拟软件建立计算模型,验证了公式的正确性。模拟结果发现,角发散分布的不连续性将引起使用光阑的光路系统样品处中子强度空间分布不均匀,甚至出现栅格暗纹效应。依据理论解析公式,提出了优化角发散分布从而减小或消除暗纹效应的方法。

国外热中子照相技术在锂离子电池无损检测中的应用

热中子照相作为一种快速、直观的无损检测技术,是实时、原位检测锂离子电池内部宏观变化的重要工具。文章概述了热中子照相技术的基本原理及优异特性,着重介绍了国外利用热中子照相开展锂离子电池研究的进展情况,并对今后国内开展此领域研究的可行性作了概要评述。

材料与构件深部应力场及缺陷无损探测中子谱仪热中子导管概念设计

针对中国先进研究堆(CARR)正在建造的材料与构件深部应力场及缺陷无损探测中子谱仪所需的热中子导管,开展模拟计算与概念设计。首先根据CARR内的现场情况和该谱仪的整体要求设计热中子导管的内部截面尺寸为90 mm×160 mm,整体长度为19.7 m,导管长度分为3组;然后根据这些参数开展蒙特卡罗模拟,通过比较导管镀层的特征增殖因数m分别为1、2、3、4、5、6时导管末端的中子强度二维空间分布、水平方向发散角分布、波长分布等主要性能指标的模拟结果,选定m=3,并以此完成了导管的参数设计。

基于三维中子成像的锆合金包壳氢分布量化方法研究

锆合金吸氢会导致包壳脆化,影响核燃料元件服役安全。掌握氢含量及分布的无损检测方法有助于预测和评估锆合金包壳服役性能,保障核反应堆的运行安全。本文基于三维中子成像对锆合金包壳样品中的氢分布进行定量无损表征。制备系列预设不同氢含量的Zr-Sn-Nb合金校准样品,开展三维中子成像无损测量,建立氢含量与中子图像灰度值之间的对应关系,实现未知锆合金包壳样品中氢含量和分布的精确测定。此外,利用金相法和惰气脉冲红外吸收法测氢验证了基于三维中子成像的锆合金氢分布量化方法的可行性。结果表明,三维中子成像测定的氢含量和分布与另外两种方法的结果一致。本文结果为锆合金包壳氢分布和含量研究提供了一种三维、无损检测方法,可为优化包壳材料工艺、提高服役性能提供技术支撑。

H_3^(10)BO_3/ZnS(Ag)热中子闪烁体转换屏的涂布法制备及性能研究

本文采用涂布法制备了一系列H310BO3/ZnS(Ag)闪烁体转换屏样品,对其成分配比进行了优化。结果表明,最佳的H310BO3/ZnS(Ag)质量比在1∶6～1∶7之间,最佳的黏合剂用量为总质量的25%。利用中子照相设备对转换屏的发光均匀性进行了成像分析,结果显示光输出非常均匀;对楔形镉条进行中子成像,并采用调制传递函数(modulation transfer function,MTF)方法计算了系统分辨率,结果显示,在MTF值为0.1时,对于厚度分别为270(11)、350(14)、404(9)及505(15)μm的转换屏,其相应的系统空间分辨率分别为255.6、315.9、371.0和471.3μm。

高取向热解石墨单色中子束级次分析

高取向热解石墨HOPG具有优异的中子反射性能,在中子散射技术中广泛用作中子单色器,而使用它获得单色中子时可能会伴随严重的次级污染。本文分别使用晶体衍射方法和飞行时间方法,分离出HOPG单色后的初级、次级和三级衍射束,并测量得到了各级次中子的相对强度。测量结果显示,在没有冷中子源时,中国先进研究堆反射谱仪样品位置中子束次级含量与初级相当,给单色束带来严重污染。室温下铍过滤器可以过滤掉所有次级中子,但初级中子强度也明显衰减。蒙特卡罗中子光路模拟和分析给出次级中子含量高是由于室温条件下导管出口中子能谱过硬,而在使用冷中子源后,次级中子含量可显著降低。

中子无损表征技术及其在失效分析中的应用

材料或部件在加工及服役过程中产生的残余应力、缺陷、织构和纳米析出相,成为影响服役性能及使用安全的重要因素。由于中子具有对特定材料深穿透性强、对较轻元素及同位素敏感的特性,使其成为无损表征的重要手段。通过列举中子散射及中子成像技术在材料及部件内部的残余应力、织构、纳米析出相和缺陷的典型应用示例,证明中子无损表征技术在材料失效分析中具有独特的优势,是改善加工工艺及延长服役寿命的重要支撑手段。

浅谈军队团体心理训练指导者的多重性角色

军队团体心理训练的指导者要在团体心理训练中有效地发挥作用，必须对自己进行合理的角色定位。本文认为其指导者应正确认识自己扮演的多种角色，妥善解决角色之间的冲突，并及时做好平时和训练期间的角色转化。

基于中子IP板的核燃料元件间接中子CT实验方法研究

中子照相作为一种无损检测技术是分析和确定核燃料元件缺陷的重要手段。中国原子能科学研究院中子照相团队依托中国先进研究堆(CARR)中子照相测试平台,搭建了核燃料元件间接中子CT装置,并开展核燃料元件模拟件的间接三维中子成像技术研究。本文首先采用蒙特卡罗模拟方法优化确定了样品环境转移屏蔽容器的关键参数并研制出屏蔽容器,并基于该装置开展了核燃料元件模拟件的间接中子CT照相实验,从获得的三维实验数据可观测到尺寸约0.35 mm模拟芯块缺陷。实验结果表明,该装置可满足核燃料元件的间接中子CT实验检测。同时初步研究了基于IP板的间接中子成像数据处理的制约因素和方法,为后续进一步利用金属转换屏替代中子IP板等技术,真正实现乏燃料元件无损检测应用提供实验指导。