热中子透射成像转换屏物理设计研究

中子像转换屏是热中子透射成像技术的关键部件,中子像转换屏的参数严重影响空间分辨率和热中子-光子转化效率两方面的特性。采用Geant4程序模拟热中子透射成像的物理过程及透射光子二维图像,建立了基于LiF(ZnS)和LiF(GOS)像转化屏的热中子透射成像模拟模型和Siemens star像指示器模型,利用线扩散函数(Line Spread Function,LSF)计算空间位置分辨率,获得热中子像转化屏厚度与空间位置分辨率、中子-光子转换效率的关系。基于兰州大学紧凑型D-D中子源的热中子透射成像系统参数,推荐选取LiF(GOS)像转化屏的厚度为40μm,LiF(ZnS)像转化屏厚度应选取80μm,热中子透射成像空间分辨率分别可达到45μm和63μm,为基于紧凑型D-D中子源的热中子透射成像系统的研发奠定了技术基础。此外,本工作得到的LiF(GOS)、LiF(ZnS)像转化屏优化参数同样适用于其他热中子成像装置,可为热中子透射成像系统的搭建提供了技术参考。

基于中子布拉格边成像的材料表征技术进展

随着散裂中子源大科学装置技术的迅速发展,可获得的中子束通量得到显著提高,中子成像技术也获得了进一步的发展。由于中子束通量的限制,传统的中子成像技术需使用波长范围较宽的中子束以获得较高的通量条件。近年来,通过利用大型加速器散裂中子源获得的高通量脉冲中子束,基于布拉格边效应的能量(波长)分辨中子成像技术,即中子布拉格边透射成像技术,因其具备高能量分辨率、空间分辨率和能够探测晶体学信息的特点,显示出了日益广阔的应用潜力。简要介绍了该技术的基本原理,评述了其在残余应变、相组成、位错密度和取向织构表征等方面的多个应用研究范例,以期对相关技术的推广普及发挥出积极的作用。

混凝土构件中钢筋锈蚀的中子断层扫描成像

制备了小型混凝土构件,通过三点弯曲诱导裂缝和氯盐溶液干湿循环加速其中钢筋锈蚀,采用自然电位法监测钢筋的腐蚀电位,并采用中子断层扫描成像技术对钢筋锈蚀产物分布进行了分析.结果表明:钢筋混凝土构件经过85次氯盐溶液干湿循环后,采用中子断层扫描成像技术对其进行三维扫描成像,可直观呈现钢筋锈蚀产物分布状况;钢筋锈蚀产物集中分布于裂缝断面钢筋与基体界面的底部区域,并沿界面逐渐向外扩展,符合氯盐诱导钢筋锈蚀的坑蚀规律.这为研究混凝土结构中钢筋的锈蚀机理提供了一种新的试验方法.

重水在水泥基材料中的侵入特性

通过中子透射技术,研究了重水(D2O)在典型水泥基材料中的侵入特点及其与普通水迁移之间的相互关系。结果表明:中子成像技术能够实现重水向水泥基体侵入过程的可视化追踪;重水侵入后未与基体内原有水分(H2O)互溶,反而压迫普通水,使之在基体内部积聚并形成中子成像可追踪的水分聚集区,产生重水对普通水的"驱逐"现象;由重水侵入和水分挤出引起的中子透射率变化则沿深度方向先后呈曲线下降和上升趋势。