基于碲锌镉探测器的高精度毫米级厚度测量技术研究

目前厚度测量精度不高或者测量方式复杂,为设计一套操作简单、高效、无损、适用范围广的高精度厚度测量装置,本研究利用^(241)Am放射源和碲锌镉(CZT)探测器,开发一套高精度厚度测量系统,同时提出采用测量条件补偿法实现样品无损、高精度在线测量。利用Geant4程序对厚度测量系统进行模拟设计,确定准直孔尺寸、源与探测器相对位置和屏蔽层厚度等关键参数。利用搭建的厚度测量系统测量纸张、圆台型样品、陶瓷和高速钢等样品。结果表明,该系统对厚度精度在百微米量级时,可以实现高效、实时在线厚度测量;当对测量精度要求提高时,通过延长测量时间、采用测量条件补偿法等,可实现高精度测量。对于1 mm厚的物质,测量精度可达1μm;该系统长时间工作稳定,24 h内相对标准偏差约为0.057%。

数字化铀浓度在线分析测量系统设计

基于γ吸收法对原有的模拟式在线分析测量系统进行升级改造。改造后的测量系统包括探头、数字化谱仪和工业计算机三部分。探头和数字化谱仪实现γ射线透射强度测量,分别安装在壁龛内、外,工业计算机上配置上位机软件安装在主控室;上位机软件与数字化谱仪间的数据传输、命令控制通过CAN总线接口完成。经测试,本测量系统测量铀浓度的相对标准差为0.0294%;连续测量10 h,测量结果全部落在μ±3σ范围。

铀浓度在线分析系统的研制

采用标准加入-γ吸收法原理研制了铀浓度在线分析系统。利用不同厚度金属片对γ射线吸收程度的差异,通过在样品池与放射源之间添加金属片的方式实现固体内标的加入。研究工作中对测量模块的结构、内标材料的选择及在线流路进行了设计,编制了在线分析软件。采用有机相铀溶液对在线分析系统进行了测试,6次测定的平均值与真实值的相对偏差在3%以内,分析系统连续运行72 h的稳定性在1%以内。测试结果表明,铀浓度在线分析系统性能稳定,准确度高,适用于核燃料后处理工艺复杂基体中铀浓度的在线测量。