中子照相系统整体空间分辨率计算与分析

本文综合考虑几何不锐度和探测系统固有不锐度的影响,把准直比、样品与转换屏间距离、转换屏和CCD(CMOS)相机分辨率等关键参数引入到系统脉冲响应函数,推导出更准确和全面的中子照相系统整体空间分辨率计算公式,探讨了公式中各参数与分辨的定量关系和影响规律。利用该公式对中国先进研究堆实时中子成像探测系统在不同准直比条件下的整体空间分辨率进行了计算与分析,讨论了如何优化调整各影响因素以提高中子照相装置的整体测试性能。为中子照相装置的优化设计以及确定特定样品的测试方案,提供了重要的理论依据。     

中国先进研究堆中子织构谱仪的分辨率和极图窗研究

为计算中国先进研究堆（CARR）中子织构谱仪的分辨率和极图窗,基于倒空间衍射几何的误差分析推导了谱仪分辨率和极图窗的计算公式,并将其应用于CARR中子织构谱仪。结果表明,极图窗近似为狭窄的长方形,其沿β方向的分辨率较高,沿α方向的分辨率随衍射角变化较大。对于特定的衍射角,³He管点探测器的α分辨率为固定值,而二维位置灵敏探测器的α分辨率可根据样品和织构分布的测量需要沿纵向进行分份调整。     

石墨双晶单色器性能检验及应用

中子能量选择成像作为一种前沿中子成像技术,可实现传统白光中子照相技术无法实现的功能,如研究工程材料中的晶粒分布、应变/应力分布、织构测量和相变分析等。本文依托中国先进研究堆(CARR)上的中子成像测试平台,在国内首次研制了石墨双晶单色器,建立能量选择中子成像技术。飞行时间实验测试结果表明,该双晶石墨单色器在选择4×10^-10 m的中子时波长分辨率可达2.6%,优于3.0%的设计指标。虽然在冷源未开启的实验条件下该石墨双晶单色器产生了较多的次级中子,但基于现有条件开展的镍基高温合金的中子能量选择成像实验能清楚分辨特定取向微晶粒的形貌及分布。结果表明研制的石墨双晶单色器可在CARR上开展能量选择成像实验,随着未来CARR冷源的开启,次级中子数量降低,中子束流品质进一步提高,将开展高质量的中子能量选择成像实验。     

中子照相图像分辨率计算方法

中子照相技术属无损检测技术中的一种,通过中子透射成像获取物体内部的结构、缺陷等信息,已广泛应用于基础研究和工业应用。中子照相图像的分辨率是评价中子照相设备性能好坏最重要的参数之一。描述和计算分辨率的方法主要有点分布函数、线分布函数、刀口分布函数以及调制解调函数等。本文从基本原理出发,详细说明了各函数的物理概念和数学推导,并对各计算方法的优缺点进行了分析比较。     

中国先进研究堆间接中子照相方法的初步研究

中国先进研究堆（CARR）的建成为我国间接中子照相技术的发展及应用提供了重要的实验平台。本文基于CARR开展了间接中子照相方法的初步研究。首先利用蒙特卡罗方法计算分析了基于CARR开展间接中子照相测量的条件;然后根据这些条件,通过解析计算确定了间接成像两次曝光过程的实验参数;最后利用CARR的热中子孔道,以核燃料元件模拟件为样品进行了间接中子照相实验,并研究了间接中子照相成像数据的处理及分析方法。     

国外热中子照相技术在锂离子电池无损检测中的应用

热中子照相作为一种快速、直观的无损检测技术,是实时、原位检测锂离子电池内部宏观变化的重要工具。文章概述了热中子照相技术的基本原理及优异特性,着重介绍了国外利用热中子照相开展锂离子电池研究的进展情况,并对今后国内开展此领域研究的可行性作了概要评述。     

水热法合成LiFePO_4晶体结构的中子衍射研究

LiFePO_4具有热稳定性好、原料成本低、环境友好等优点,是重要的锂离子电池电极材料。本文利用水热法合成LiFePO_4,中子衍射和XRD测量结果表明,有5%左右的Fe占Li位。水热法合成的LiFePO_4一般需要热处理后,性能才有所改善。分别在450℃和700℃对样品进行退火,发现Fe占Li位的现象并无明显变化,可见水热样品性能较差并不能简单归因成Fe占Li位阻止了Li离子的传输通道。     

基于中子IP板的核燃料元件间接中子CT实验方法研究

中子照相作为一种无损检测技术是分析和确定核燃料元件缺陷的重要手段。中国原子能科学研究院中子照相团队依托中国先进研究堆（CARR）中子照相测试平台,搭建了核燃料元件间接中子CT装置,并开展核燃料元件模拟件的间接三维中子成像技术研究。本文首先采用蒙特卡罗模拟方法优化确定了样品环境转移屏蔽容器的关键参数并研制出屏蔽容器,并基于该装置开展了核燃料元件模拟件的间接中子CT照相实验,从获得的三维实验数据可观测到尺寸约0.35 mm模拟芯块缺陷。实验结果表明,该装置可满足核燃料元件的间接中子CT实验检测。同时初步研究了基于IP板的间接中子成像数据处理的制约因素和方法,为后续进一步利用金属转换屏替代中子IP板等技术,真正实现乏燃料元件无损检测应用提供实验指导。     

中子无损表征技术及其在失效分析中的应用

材料或部件在加工及服役过程中产生的残余应力、缺陷、织构和纳米析出相,成为影响服役性能及使用安全的重要因素。由于中子具有对特定材料深穿透性强、对较轻元素及同位素敏感的特性,使其成为无损表征的重要手段。通过列举中子散射及中子成像技术在材料及部件内部的残余应力、织构、纳米析出相和缺陷的典型应用示例,证明中子无损表征技术在材料失效分析中具有独特的优势,是改善加工工艺及延长服役寿命的重要支撑手段。