基于X射线的三相流量计装置研究

三相流计量技术中γ射线吸收法在现有的技术中测量精度最高,但是受到国家环保政策限制没有在国内推广。近年来,随着X射线稳定性的提升,使得X射线作为γ射线的替代已经应用在很多工业测量中。本文介绍了一种基于X射线吸收法的三相流量计装置的方法研究。采用X射线双能法对液相的油水比例进行测量,利用超声波法计量气相的流量、科里奥力流量计测量液相流量,根据双能法的特点进行了防爆结构设计。经过实测,各项指标都已经达到了国内三相流量计的先进水平。

基于缪子离散能量的材料鉴别实验研究

宇宙射线缪子具有穿透力强、对重核材料敏感的特点,近年来被广泛应用于核材料检查等领域.缪子与不同原子序数材料发生的多重库仑散射效果不同,利用这点可以对被测物体进行成像以及材料鉴别,而在该过程中引入缪子的能量信息可以提高材料鉴别的准确度.本文基于原子能院研制的缪子成像装置开展了5种样品的材料鉴别实验,使用离散能量拟合近似连续能量的缪子散射角分布,进而测量出各材料的辐射长度并以此作为特征量进行材料鉴别.实验结果表明,在约1400个有效缪子事例下,Al-Fe和Fe-Pb可以在95%的置信水平下有效区分,该方法相比于不引入缪子能量信息对Pb-W鉴别的准确率提高了18.5%.

基于卷积神经网络的μ子散射成像材料识别方法研究

本文采用卷积神经网络的机器学习方法进行了μ子成像的材料识别,通过迭代训练数据获得最优模型并测试样品在不同测量时间下的识别准确度。在中国原子能科学研究院的μ子散射成像装置上开展了不同材料的测试实验,根据实验测量数据进行径迹重建并计算μ子的入射和散射角,构建基于卷积神经网络结构的材料识别模型进行特征提取,实现对材料的分类识别,并进一步引入残差和特征矩阵提高了材料的识别准确度。实验结果表明,对于10 cm×10 cm×10 cm的钨块,材料识别准确度在测量5 min时达到99.1%,在测量10 min时达到100.0%。这种基于卷积神经网络的方法为μ子散射成像材料识别提供了一种新途径。

新型大面积宇宙射线缪子成像检测装置研制

研制了一套基于漂移管探测器的大面积宇宙射线缪子成像检测装置.该装置由6层交叉排列的漂移管探测器阵列构成.探测阵列面积2.2 mx2.2 m,探测位置精度好于0.9 mm,采用自触发符合技术使探测效率达到90%以上.对Al、Fe、W三种不同物质进行了成像实验和散射角计算,能够有效区分检测物.又对屏蔽盒内的铁块及钨块进行了成像,结果表明能够对屏蔽下的高原子序数物质进行区分.对钨字符块进行了8 h成像实验,得到了较为清晰的图像,能够分辨字符块形状.

宇宙射线μ子的神经网络材料快速识别算法

本文根据宇宙射线μ子穿过被探测物体时散射密度与材料原子序数的相关性,构建了包含两个卷积层、两个池化层和一个全连接层的卷积神经网络材料识别模型,最终测试样品在不同时间下的识别准确度。研究结果表明,对于10cm×10cm×10cm的铝、铁、钨三种材料,测量时间10分钟时整体识别准确度约91.9%。这种基于卷积神经网络的方法为μ子成像材料识别提供了一种新途径。

SiPM耦合塑料闪烁体探测器放大电路设计

为了解决硅光电倍增器(Silicon Photomultiplier,SiPM)受环境噪声影响大的问题,设计了一款SiPM耦合塑料闪烁体探测器的信号放大电路。以AD8014放大芯片和CR电路构成负反馈选通放大电路,并且与OPA657跨阻式放大电路进行对比。该款电路以RC滤波输入部分和集成运算放大器构成信号放大电路,具有快上升时间及低输入噪声;以CR高通滤波电路作为比较器信号输入能够有效防止信号反射。实验结果表明:该信号放大电路能够有效滤除环境噪声,并且具备快上升时间。将该电路与塑料闪烁体探测器耦合,在室温下对^(137)Cs源进行暗噪声水平和输出信号一致性测量,其输出脉冲上升时间小于12 ns,暗噪声水平低于30 mV,优于跨阻式放大电路。