中子感生瞬发γ射线在线分析技术的进展(1988～2002)

对1988～2002年间中子感生瞬发γ射线在线分析(NeutronInducedPromptGamma-rayAnalysis,NIPGA)技术的发展进行了叙述。目前分析技术已进入脉冲快热中子的非弹反应和俘获反应联合分析(PulsedFast-ThermalNeutronsAnalysis,PFTNA)阶段。采用的中子发生器寿命已突破10000h,多道谱仪已发展成全数字化整体式现场用谱仪,HPGe探测器的相对探测效率达100%,常温高分辨的TeZnCd探测器已开始应用。在软件方面已采用蒙特卡罗-库最小二乘法解决了中子活化瞬发γ射线分析(PromptGammaNeutronActivationAnalysis,PGNAA)中的非线性反转问题。

利用中子感生瞬发γ射线分析水泥生料中的元素含量

利用中子感生瞬发γ射线分析法(NIPGA)分析水泥生料中的元素含量。结果表明CaO、SiO2、Fe2O3和Al2O3的分析值和化学方法的测量值比,偏差分别小于0.60%、0.40%、0.40%和0.40%。此方法不仅分析速度快(15min检测一个样品),还能实现多元素的同时分析,是一种适应水泥工业现代化的分析方法。

基于瞬发伽马射线中子活化分析煤质的方法研究

为解决当前基于热分析技术对煤炭质量检测存在效率低、周期长的问题,提出基于瞬发伽马射线中子活化方法对煤质进行分析的思路。在对瞬发伽马射线中子活化方法基础理论研究的基础上,验证了该分析方法的可行性;而后根据理论基础完成中子源和伽马射线探测器的选型;最后,通过试验得出不同元素含量与不同特征伽马射线数目之间的换算公式,为实现煤质的快速、高效分析奠定了扎实的理论基础。

瞬发γ射线中子活化分析的现状与发展

概述了瞬发γ射线中子活化分析(PGNAA)的现状与发展,重点介绍了PGNAA的基本原理,国际上已建的PGNAA装置概况、PGNAA方法学中的单比较器k0法和高能γ射线的效率刻度技术,以及PGNAA在新材料、环境样品、生物和药物以及矿物中H、B、N、Cl等轻元素分析测定方面的日益发展的应用状况。此外,还介绍了在中国原子能科学研究院重水研究堆上建立的热中子束PGNAA实验装置。

中子感生瞬发γ射线能谱的蒙卡模拟

中子感生瞬发γ射线分析(PGNAA)中使用蒙卡技术模拟物料与中子反应后产生的瞬发光子在NaI(Tl)探测器中的响应一直是一个难点。介绍了用于PGNAA的专用蒙卡程序NPTrans,NPTrans能够进行中子、光子级联输运并能够给出光子在NaI(Tl)探测器中的响应。给出了蒙卡模拟能谱与实验数据的比较。NPTrans的开发经验为其他研究开发专用的蒙卡程序提供了一定的借鉴。

多元素中子俘获瞬发γ射线分析方法的研究

进一步提出被测元素瞬发γ射线特征峰的面积与其含量的关系式。经实验证明对各常见元素的仪器分析回归值与化学分析值的均方根偏差皆小于０．５ｗｔ％。在铁矿石的分析实验中发现了慢化体的作用，它可明显地提高分析灵敏度。该套中子俘获瞬发γ谱仪对Ｈ瞬发γ峰崐（２．２２３ＭｅＶ）的ＦＷＨＭ为３ｋｅＶ。

中子诱发伽马产生截面测量中的谱分析技术

在中子反应截面测量中,瞬发γ射线法是一种通过测量核反应放出的特征γ射线来得到截面数据的方法,这种方法能够避免竞争反应道产生的干扰.但是瞬发γ射线法为在线实验,本底来源丰富,造成了在线实验谱分析难度大,结果不确定性高.本文研究了使用瞬发γ射线法测量中子诱发伽马产生截面的谱分析技术,总结了中子诱发伽马产生截面测量中不同特征峰形成的物理过程,降低了在线实验谱处理过程中计算效应峰净面积的不确定度.通过采用各种响应函数来对全能峰、本底以及干扰因素进行拟合的方法,精确提取了效应峰的净面积.针对弱峰的净面积,本方法可将峰区域选取引起的波动从30%降低到1%以内,且净面积拟合值与理论值的差距与统计不确定度相当;对于解重峰,本方法所得结果与理论值差距显著低于1%.通过效率曲线分析、拟合优度计算等方法同时验证了谱分析方法的可靠性.

瞬发伽马中子活化分析技术发展现状

对瞬发伽马中子活化分析(PGNAA)技术发展现状进行了概述。介绍了PGNAA的基本原理、方法、设备以及当前国内外在PGNAA应用方面所做的一些研究工作。最后对PGNAA在技术发展方面存在的一些问题进行了探讨。

基于中子诱发瞬发γ射线煤质在线分析的初步探讨

本文从实验出发，对基于中子诱发瞬发γ射线法进行煤质在线分析做了初步的探讨，测出几种不同煤炭样的瞬法伽玛射线谱，得出了该种方法用于煤质在线分析不但可行，而且具有很大潜力的结论。

同位素中子源瞬发γ射线在线元素分析仪的研制与应用

利用同位素中子源(^(252)Cf或Am-Be)、高分辨本领、高探测效率的高纯锗探测器和微机多道谱仪进行工业流程在线元素分析是近几年发展起来的一项高技术。由于它具有许多优越性,故受到企业家们的重视。工业发达的国家已用于现场。最近中。

利用瞬发γ中子活化分析技术对铜镍矿石进行在线检测的应用研究

利用瞬发γ中子活化分析技术对矿石中的铜和镍两种元素含量进行测量,测量结果表明,仪器对于Cu和Ni的检测精度以及仪器对这两种元素的检测稳定性和重复性等关键指标,均能够满足工业现场对矿石进行在线检测的要求。

基于快中子激发γ射线活化的铒元素测量研究

在核燃料的生产过程中会添加中子毒物提高性能,铒是一种常见的中子毒物,在这类核燃料生产过程中需要对铒的含量进行测量分析,而瞬发γ射线中子活化分析(Prompt Gamma-ray Neutron Activation Analysis,PGNAA)是一种适用于大体积样品检测的无损检测技术。针对PGNAA技术对大体积铒样品检测的可行性进行了研究,利用氘-氚(D-T)中子发生器和高纯锗探测器搭建了测量平台,选取氧化铒作为样品,利用快中子与铒元素反应发射的815.9 keV特征峰进行测量分析,对样品处的中子能谱信息进行了模拟计算和实验分析,并对样品的校准曲线进行了刻度。结果显示,特征峰含量与铒元素的质量呈现良好的线性关系,该测量平台对铒元素的检测限为28 g,同时发现238U的伴生γ射线对于特征峰测量无干扰,研究结果为后续的核燃料中铒元素分析奠定了研究基础。

HN-5O1A型中子活化瞬发γ在线元素分析系统的研究及其在铝厂中的应用

文章介绍了HN-501A型中子活化瞬发Υ在线元素分析系统的性能、原理、组成和工业应用情况。该仪器测量H的瞬发Υ峰的能量分辨率为3.6keV。测量Al_2O_3,Fe_2O_3,CaO,SiO_2.Na_2O.TiO_2和H_2O的含量误差分别为±土0.3.±0.1,±0.3,±0.8,±0.2,±0.2和±0.5％。该仪器曾在山东铝厂和郑州铝厂进行过现场应用实验,证明该系统的稳定性、可靠性、测量范围和测量精度皆能满足氧化铝生产的需要。使用之后,可减轻劳动强度、降低能耗和提高氧化铝生料浆配比的合格率,可望获很高的经济效益。

煤质在线检测技术现状及发展趋势分析

针对煤质在线检测技术在煤炭行业应用日益广泛和迫切的现状,介绍了以瞬发γ中子活化分析和双能γ射线等为代表的7种典型常规和以多能X射线吸收法及激光诱导击穿光谱分析法(LIBS)等为代表的3种新兴的基于无放射源的煤质在线检测技术,着重分析了其基本原理、技术特点、技术成熟度与适用范围。通过分析可知,随着环保要求的提升,煤中硫分的检测需求将日益凸显,基于无放射源的综合煤质在线检测技术将成为发展方向。

基于PGNAA技术的掩埋爆炸物检测装置设计及分析研究

针对土壤中掩埋地雷的位置探测,开发了一种基于瞬发伽马射线中子活化分析技术(PGNAA)的多探测器地雷检测装置及检测方法。首先通过蒙特卡洛模拟,以D-T中子发生器以及BGO探测器作为核心部件进行装置设计,分别对探测器与中子发生器的相对位置、中子屏蔽层进行优化,并对仪器周围剂量进行模拟分析。在源与探测器的距离为21 cm,中子屏蔽层选择16 cm厚的含硼聚乙烯,D-T中子发生器中子产额为1×10^(8) n/s条件下,装置周围设置2 m安全范围即可满足辐射剂量安全要求。基于优化模型进行装置平台搭建,蒙特卡洛MCNP模拟计算及实验测试结果表明,计算的地雷位置坐标与预设位置坐标之间的相对偏差处于可接受范围内,说明采用多探测器地雷检测装置以及多探测器检测方法进行地雷位置检测具有可行性。同时,针对复杂的土壤环境,基于蒙特卡洛MCNP模拟计算考察了土壤含水率、土壤本底元素、地雷质量等环境因素对于装置检测地雷位置的影响。模拟结果表明,土壤含水率在正常范围内变化时,对地雷检测系统检测精度的影响较小,但会对装置的可探测范围产生一定的影响。当土壤含水率由0%增加至35%时,“有效中子”通量降低13.8%左右,最终导致装置可探测范围降低至45 cm区间内。当土壤中的氮元素含量为1%~5%时,土壤中本底元素对地雷检测装置的测量精度及装置的可检测范围影响较小。装置的最小可检出样品质量约为1100.8 g,随着样品质量的增大,其可检测范围随之增大,对于质量为3317.5 g的地雷样品,装置的可检测范围达73 cm。最后,基于上述多探测器地雷检测装置及检测方法,对单探测器地雷检测系统及检测方法进行了初步探究,结果显示利用单探测器响应可实现地雷位置的有效检出。

中子方法快速分析水泥生料的实验装置研究

应用中子感生瞬发γ射线分析技术(PGNAA)设计开发出一种适合水泥生料快速分析的装置—中子水泥生料多元素分析仪,它采用D—D中子发生器做中子源,用BGO探测器及多道分析器采集γ射线谱。通过不断改进实验确定了装置的各项具体参数,并在此装置上进行了水泥生料单组分元素γ射线特征峰的寻找,定出各元素的特征峰,从而可确定该元素成分和含量,实现对水泥生料的快速分析。

中子场及γ射线自吸收在PGNAA测量中的影响研究

在中子活化瞬发γ射线分析(PGNAA)技术测量中,被测样品内部中子场分布及γ射线自吸收对测量结果有一定影响。针对一套水溶液样品中有害元素的检测装置,通过对两种效应统一考虑并进行了理论计算,建立了一套相应的理论修正模型,并将其应用于检测装置的蒙特卡罗模拟计算结果中。结果表明,经该理论模型修正后,样品中中子场分布及γ射线自吸收对分析结果所造成的影响得到了显著改善。

样品均匀性对PGNAA技术元素分析影响的初步研究

采用蒙特卡罗模拟技术,从样品自吸收和中子场在样品中分布特性两个角度,对中子活化瞬发γ射线分析(Prompt Gamma-ray Neutron Activition Analysis,PGNAA)技术中γ射线能谱受样品均匀性的影响进行了初步研究。结果表明,因样品均匀性不同引起的样品自吸收及中子场分布的变化,对γ射线能谱有一定的影响。由于样品均匀性的变化,部分元素特征峰计数变化可达20%以上,从而在一定程度上影响了元素成分分析的准确度。

中子活化分析中煤样厚度及探测器位置的选择

利用MCNP5程序包模拟14MeV脉冲中子照射一定厚度煤样,并通过时间控制获得非弹γ能谱和俘获γ能谱,再利用计数率的高低确定γ能谱的获取位置.结果表明:当煤样厚度为20cm时,非弹γ能谱的计数率达到饱和;当煤样厚度为35cm时,俘获γ能谱的计数率达到饱和.