仪器超热中子活化分析岩石样品中的痕量元素

多元素仪器中子活化分析已得到广泛的应用。但由于某些样品的基体十分复杂,大量的1/V核素产生的强放射性,对能峰分析带来困难。因此提出用超热中子活化的方法,选择活化那些共振积分高的核素,相对降低基体中1/V或共振积分低的核素的活性,从而改善分析条件。 本文结合所分析样品的具体特点,提出了对超热中子活化分析的一些评价,并讨论了这一方法的可应用     

微堆超热中子活化分析在地学样品测定中的应用

微型中子源反应堆(简称微堆)是以高浓铀(235 U)作燃料的轻水欠慢化型反应堆,辐照孔道内存在有较大份额的超热中子和快中子,适合进行超热中子活化分析(ENAA)的实验研究。地质样品成分复杂,在用普通的中子活化分析时,基体元素影响了部分元素的准确测定。为降低基体成分的本底干扰、改善目标元素的测量精密度和检出限,可采用超热中子活化分析的方法。本文利用微堆上安装的屏蔽材料为镉的超热中子辐照孔道,测定了元素周期表中67种元素的约130个核素的镉比,讨论了在超热中子活化分析中某些元素的有利因子及铀裂变和(n,p)反应的干扰情况,验证了微堆ENAA方法在地质科学样品检测中的实际应用,证实利用本方法可测定地学样品中20余种元素,其检出限、精密度和准确度均得到了较明显的改善。该法是常规活化分析方法必要的、有益的补充。     

中子活化分析法测定岩石和矿物中的痕量金

本文描述了测定岩石和矿物中痕量金的中子活化分析方法。使用两种预分离富集金的方法,一种方法是用王水分解样品,用活性炭纸浆柱动态吸附金,然后将活性炭在650～700℃的温度下灰化;另一种方法是用王水分解样品,用充炭聚氨酯泡沫塑料柱动态吸附金,然后将充炭泡沫塑料在650℃灰化。灰中的金用中子活化分析法测定。这种方法的探测限是0.004ng/g,用金标准参考物检验了本方法的准确度,其结果与推荐值很吻合。讨论了仪器中子活化分析和超热中子活化分析在测金时来自样品中铀裂变产物及~(153)Sm和~(152)Eu的靠近411.8keVγ射线的干扰及校正方法。     

超热中子活化分析的进一步研究

本文建议用一个一般化有利因子F=G~(1/2)R~(1/2)/R,来真实地反映超热中子活化导致的探测极限或计数统计的实际改善。经典的Brune定义和近来提出的Bem定义,可以分别看作本定义在G=R和G=1时的特例。为了得到最佳有利因子,推荐在不同孔道(甚至不同的堆)上分别进行全堆谱中子活化(TNA)和超热中子活化(ENA)。本文还全面评价了镉和氮化硼屏蔽体的利弊。此外,测定了38个反应,H_4孔道中ENA对于15～2孔道中TNA的有利因子。最后,对33个干扰反应,给出了在这两种照射条件下的干扰因子,并讨论了ENA的干扰放大。     

关于Cu-Au合金溅射机制的研究

本文报导了用热中子活化分析法测量在不同剂量Ar~+离子轰击下Cu-Au合金的溅射产额     

单晶硅受照热中子注量率的双箔活化法测量研究

由于活化箔材料和单晶硅目标核素的活化截面随中子能量的变化曲线形状不同,导致等效2200 m/s热中子注量率的活化箔法确定值与单晶硅目标活化率的对应值存在一定的偏差。为研究活化截面的变化差异对测量的影响,对热中子活化截面均服从1/v规律,但共振积分和2200 m/s热中子活化截面的比值相差较大的Zr箔和CoAl箔进行了测量比较。结果表明,由于超热中子对前者的活化率贡献更大,导致Zr箔确定的值明显高于CoAl箔的值,活化截面的变化差异对测量结果有显著影响。为消除该影响,采用通过两种活化箔确定的值和Stoughton-Halperin约定关系式建立方程组的方法,确定了与单晶硅目标活化率对应的等效2 200 m/s热中子注量率。     

用超热中子活化分析法测量地质、环境样品中铀、钍的含量

我们用超热中子活化分析法测量了取自我国某地区样品中的铀、钍含量。样品包括有关厂矿使用的八个矿源及这些厂矿排放的七种矿渣、四种煤灰和生产的一种产品。 为获得环境背景参考值,在该地区远郊挖取0～30cm深的表层土和30～80cm深的深层土,用这两种山地土壤作为环境本底参考物。 选用美国标准参考物煤飞灰SRM1633a来检验本实验室分析方法的准确度和精密度。     

特殊中子束流装置特性研究

利用金箔活化法测量了特殊束流装置中心轴线上不同位置处的热中子通量密度比、金镉比、锰镉比以及出口处γ/n的剂量比.束流装置出口处的热中子通量密度约为入口处的1/1 019,出口处γ/n的剂量当量比约为21%.将束流装置出口与入口处热中子通量密度的实验结果与用MCNP/4B程序计算结果进行了比较,两者相差约为5%.     

西安脉冲堆热柱孔道中子束流参数测量

采用飞行时间法测量了西安脉冲堆热柱孔道热中子束流中子能谱分布,能谱测量结果较Thermal Maxwellian理论谱偏软,中子谱平均能量为0.042±0.01eV.采用金箔活化法测得热柱孔道出口前端热中子注量率为1.18×105 cm-2·s-1,热中子注量率测量的不确定度为3%.     

仪器中子活化法测定地质标样MGI中金和银

自然界各种岩石、矿样中Au和Ag的含量很低,而且分布很不均匀,因此对分析提出了很高的要求,不但要有足够高的灵敏度,而且要有足够的取样量(这对活化分析来讲是较困难的),尤其是金的测定。用中子活化法测定金和银常常采用预富集和放化分离中子活化法。一般分离的方法有液-液萃取、火试金、无机离子吸附等。近年来由于高吸附选择性的螫合树脂发展很快,已广泛应用于各种地质矿样中微量Au和Ag的中子活化分析。由于地质矿样成分复杂,照射后的核干扰往往很严重,给直接测定带来很多困难。但我     

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。     

不同温度下~3He 计数管热中子灵敏度测定

采用 DOT3.5(R,Z)迁移程序和 CITATION(R,Z)扩散程序,对含有~(252)Cf 中子源的石墨棱柱装置进行了通量分布计算,并用 DOT3.5(R,Z)程序计算了计数管对热通量的扰动因子。测量了~3He 和 BF_3(WL-6307)计数管的热中子灵敏度;测量结果表明,在20—150℃内,~3He 计数管热中子灵敏度几乎是不变的。     

医院中子照射器中子束流出口处热中子注量率的测量

医院中子照射器是基于微型反应堆而设计的专门用于硼中子俘获治疗（BNCT）的核反应堆装置,其额定功率为30 kW。在堆芯相对两侧分别设有一条热中子束流和超热中子束流用于病人照射,在热中子束流内引出一条实验用热中子束流,用于瞬发γ法测量病人血硼浓度。本工作利用²³⁵U裂变靶和白云母探测片测量了热、超热和实验用热中子束流出口处的热中子绝对注量率。结果显示,在30 kW额定功率运行时,热、超热和实验用热中子束流出口处的热中子注量率分别为1.67×10⁹、2.44×10⁷和3.03×10⁶ cm^-2•s^-1。以上结果达到了BNCT设计要求,并能满足瞬发γ测量血硼浓度的要求。     

超热中子束慢化材料的特性分析

用一维离散坐标程序ＡＮＩＳＮ计算了多元素的三群群截面,筛选出可用于组成超热中子束慢化材料的１１种元素;分析了上述１１种元素所构成的单质、化合物和混合物的慢化特性,从中优选出可实现超热中子束的三种慢化材料。     

西安脉冲堆超热中子束的理论设计

建立超热中子束孔道筛选的三维扩散型,并用蒙特卡罗程序MCNP／4B验证了热柱孔道是实现超热中子束的佳孔道,还建立了硼中子俘获治疗（BNCT）所需超热中子束的理论设计方法,对超热中子束过滤材料的特性进行了分析,提出了将西安脉冲堆热柱孔道改造成超热中子束孔道的3种材料组合方案。     

热中子吸收材料特性模拟计算与分析

以核反应堆为中子源,通过蒙特卡罗(Monte Carlo,MC)方法计算的手段,分析了几种热中子吸收材料的特性,并总结出将热中子吸收材料用于建立超热中子辐射场时的一般规律,从而优选出适用于建立超热中子辐射场的热中子吸收材料.     

优质吸除硅片本征吸除能力的研究

本工作采用反应堆中子活化分析与化学腐蚀剥层相结合的方法,进行本征吸除硅片对重金属杂质吸除能力的研究。 用高温热处理法,将一定量的金引入本征吸除硅片内,制成引入金的测试样片。将样片置于反应堆内辐照,使杂质金活化。辐照通量为:2.6×10~(13)n/cm~2·s,辐照60小时,冷却3天。活化后的样片,用特制的聚四氟乙烯模具掩模,进行化学剥层处理,单次剥层厚度为10μm或20μm,剥层误差小于3％。蚀刻液用SCORPIO-3000多道分析器作~(198)Au的γ-谱分析。     

三维方孔硅探测器的热中子探测影响研究

采用基于Monte-Carlo方法的Geant4程序对填充~6LiF中子转换材料的三维方孔硅探测器的热中子探测进行了模拟,研究了探测器结构与探测效率、能量沉积谱的关系。探究了方孔截面尺寸、孔间距、孔深度、系统最小可探测限(LLD)等参数对热中子探测效率的影响。研究结果表明,探测效率随截面尺寸或孔间距的增大先增加后减小,随孔深度的增加而增大,直到一个极限值。经优化结构参数,在LLD为300 keV的情况下,孔间距大于6μm的三维方孔硅探测器的探测效率受LLD的影响较小。理论上,三维方孔硅探测器的最佳尺寸为孔间距6μm、孔截面尺寸30μm、孔深度1 mm,其探测效率可达59.5%。     

中子慢化材料特性研究

文章采用蒙特卡罗模拟计算方法分析铝、氧化铝和氟化铝3种慢化材料在清华大学试验核反应堆束流孔道内的慢化特性。研究给出了利用慢化材料实现超热中子辐射场的一般规律，并优选出适用于在该堆建立超热中子辐射场的最佳慢化材料是Al与AlF₃质量百分数比为2∶3的Al-AlF₃混合物。     

铝基碳化硼材料10B面密度测试系统设计

设计了一种铝基碳化硼材料中¹⁰B面密度的测试系统。该系统采用球形³He正比计数器作为热中子探测器,以厚度为75 cm的高纯石墨慢化镅铍中子源后的出射中子作为实验源项。为屏蔽中子和γ射线,在慢化层外包裹有厚度为5 cm的含硼聚乙烯层和2 cm厚的铅层。设计了测量用准直系统,试验时,将面积大于探测器两倍的片状样品置于准直器前,测量有无样品时的探测器计数率,两者比较可得材料的热中子透射率。建立了标准样品的¹⁰B面密度与热中子透射率关系,采用对数插值的方法,通过测量待测样品的热中子透射率计算其¹⁰B面密度。实验测试结果表明,利用该系统可快速无损地测量材料中热中子吸收元素的面密度,且测量误差和测量不确定度都在合理的范围。