反应堆瞬发γ活化成像技术研究进展

瞬发γ活化成像技术(Prompt Gamma Activation Imaging,PGAI)是基于瞬发γ中子活化分析技术(Prompt Gamma Neutron Activation Analysis,PGAA)的一种新型元素成像技术,具有PGAA非破坏性、高灵敏度的多元素分析特点,同时可研究大体积样品内元素含量的三维分布情况。与移动中子源(如同位素中子源、加速器中子源)相比,反应堆中子源具有高通量的冷/热中子,因此,基于反应堆中子源的PGAI装置具有更加广阔的应用前景。鉴于PGAI技术的重要性,主要介绍了PGAI技术原理和测量方法、列举了国内外具有代表性的PGAI装置及特点,并指出当前PGAI技术研究现状与应用进展。其中,与中子层析成像(Neutron Tomography,NT)结合的PGAI是目前研究的重点。随着国内高通量中子反应堆的持续稳定运行以及PGAI装置的建立和技术发展,相信未来PGAI技术能在我国更多领域得到广泛和深入应用。

基于可移动中子源的瞬发γ活化成像研究进展

瞬发γ活化成像技术基于瞬发γ射线中子活化分析,结合准直测量或者伴随粒子测量手段,以实现对样品内部中元素位置分布的测量。当前大多数相关研究都是基于大型中子源开展的,这限制了该技术的应用场景,可移动小型化中子源是该技术现场应用的必然要求。基于可移动中子源的瞬发伽马活化成像技术按照准直方式可分为基于单孔准直、编码孔准直及伴随粒子测量三类,对其技术原理、研究进展及仍存在的问题进行介绍与讨论。目前的技术在空间分辨率上还需要进一步提升,未来将进一步结合图像处理算法提高成像质量并降低测量时间。

伽玛成像探测器空间分辨与相对发光效率

激光尾波场加速伽玛射线源有望成为新一代小型强伽玛射线源。这种射线源具有高能量、高亮度、小焦斑、超短脉冲输出等特点。利用Geant4蒙特卡罗软件包,计算了高能尾波场加速电子在高原子序数靶上的轫致辐射谱,同时在轫致辐射谱的范围内,计算了几种常用伽玛探测晶体相对发光效率和点扩展函数,分析了它们与晶体厚度、材料及入射伽玛能量之间的关系,为将来伽玛探测器的设计提供了理论参考。

新型康普顿γ相机模拟设计

设计了一种具有两种工作模式的三层康普顿相机,两种工作模式分别利用了一次和两次康普顿散射,提高系统探测效率和能够同时探测不同能量的γ源的效果。利用Geant4和python对系统进行了物理层面和电子学层面的模拟,获取一个事件中每层探测器的位置和沉积能量信息。利用模拟数据和成像算法,得到了不同位置,不同能量γ源的成像效果图。模拟结果说明,成像系统最佳角分辨能够达到6.5°左右,能够通过一次测量,对不同能量的源进行同时成像;系统相较于仅利用一次散射原理的成像方法,相同条件下本征探测效率有31.2%的提升。

小径管γ源透照椭圆成像工装的应用

通过对小径管探伤方法的研究,发现只有准确固定源头的位置,才能降低废片率,而探伤人员在现场无法准确固定源头的位置,只能通过工装来实现。而本论文据此改进,制作了既能准确固定源头的位置,并能严格控制透照焦距和椭圆成像位移距离的装置。