PGNAA方法测量元素的非线性规律研究

瞬发伽玛中子活化分析(prompt gamma neutron activation analysis, PGNAA)在线分析仪广泛应用于水泥、煤炭等工业控制领域,由于工业现场产量的变化,导致皮带上物料的厚度不恒定,当物料厚度变化时,在线分析仪的测量结果会出现偏差。为消除在线分析仪测量不同厚度物料的测量偏差,通过理论分析和蒙特卡罗模拟(MCNP)研究中子自屏蔽和伽玛自衰减影响,并寻求修正模型。根据探测器接收特征伽玛射线的计算公式进行理论分析,利用蒙特卡罗软件建立PGNAA在线分析仪装置模型,分别模拟Al₂O₃、SiO₂、CaO、Fe和水泥生料等物料随厚度变化的特征射线计数,以水泥在线分析仪为例,寻求修正模型。结果表明,特征伽玛射线强度不随物料厚度增加而线性增长,按照线性标定方法的在线分析仪测量误差增大,各元素平均相对误差大于10%;根据水泥生料各元素的特征射线计数与物料厚度之间的关系,建立适用于测量水泥生料的多项式厚度修正模型。与线性标定相比,修正后分析仪测量误差降低30%以上,可为煤质、烧结料、铝土矿等块状物料的PGNAA元素检测提供修正方法。     

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。     

用D-D中子发生器测量水泥生料中的元素含量

以D-D中子发生器作为中子源,用瞬发γ中子活化分析（PGNAA）检测水泥生料中主要元素Si、Al、Fe和Ca及其氧化物的百分含量。水泥生料中各元素被中子辐照而释放瞬发γ射线,通过测量γ射线的能量和强度,可对其进行定性和定量分析。测量结果与化学化验方法所得结果的相对偏差好于7.0％,在允许范围内,有较好的重复性。与化学化验方法相比,该方法不破坏样品、用时短、可同时测量多种元素、精确度和准确度高,能满足工业生产的要求。     

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。     

应用MOCA程序设计煤料PGNAA实验装置

为促进国内煤料瞬发γ中子活化分析(prompt gamma neutron activation analysis,PGNAA)技术开发,本研究使用基于蒙特卡罗模拟方法的MOCA程序对煤料PGNAA技术常用中子源252 Cf进行模拟建模,并对252 Cf中子源在煤料和常用慢化体聚乙烯中的中子场分布进行模拟计算,得到了源距与中子通量的关系曲线。通过模拟计算的结果,结合煤料PGNAA的测量过程和实验室情况,设计了既可表征大批煤料PGNAA过程又可实现辐射防护的实验装置。使用该装置开展实验室实验,取得了具有明显特征峰的实验谱图和良好线性的灰分标定系数,表明设计的实验装置具有适宜性,可利用该装置对煤料PGNAA进行进一步实验室研究。     

PGNAA水泥分析系统中原料水含量影响分析及自校正技术研究

水泥原料中Ca、Fe、Si、Al等元素含量的高低决定着水泥的品质,而元素的含量与其对应的峰面积呈正比。由于氢元素既影响快中子慢化效率,同时又具有很高的热中子俘获截面,因此,本工作利用蒙特卡罗软件MCNP建立了基于252 Cf中子源的瞬发γ中子活化分析(PGNAA)水泥在线分析系统模型,分别对0%~5%水含量下的水泥原料进行模拟分析。通过解谱分析分别得到各关键元素的峰面积,分析了水含量变化对关键元素峰面积的影响,并建立了水含量自校正模型。结果显示,本文所建立的自校正模型能将未知水含量状况下各关键元素的峰面积校正为不含水状况下的峰面积,有效剔除了原料中水含量的影响,从而提高了各关键元素的测量精度。     

应用MOCA程序设计煤料PGNAA实验装置

为促进国内煤料瞬发γ中子活化分析（prompt gamma neutron activation analysis, PGNAA）技术开发,本研究使用基于蒙特卡罗模拟方法的MOCA程序对煤料PGNAA技术常用中子源²⁵²Cf进行模拟建模,并对²⁵²Cf中子源在煤料和常用慢化体聚乙烯中的中子场分布进行模拟计算,得到了源距与中子通量的关系曲线。通过模拟计算的结果,结合煤料PGNAA的测量过程和实验室情况,设计了既可表征大批煤料PGNAA过程又可实现辐射防护的实验装置。使用该装置开展实验室实验,取得了具有明显特征峰的实验谱图和良好线性的灰分标定系数,表明设计的实验装置具有适宜性,可利用该装置对煤料PGNAA进行进一步实验室研究。     

瞬发伽玛活化分析中3种探测器性能比较

利用中国先进研究堆(CARR)热中子束流孔道首次开展了瞬发伽玛中子活化分析(PGNAA)实验。对NH4Cl、Si、Fe、Al等4种样品进行了辐照,同时采用HPGe、LaBr_3、BGO 3种探测器对样品进行实时测量,在瞬发伽玛射线的能量为0.002~10 MeV范围内研究了3种探测器在宽能区的能量线性、能量分辨率、探测效率等性能。     

航空伽玛谱仪校准因子的计算研究

为了确定不同高度飞行时航空伽玛谱仪对大面积伽玛源的校准因子,采用蒙特卡罗方法模拟了航测模型源和无限大地面源在机载NaI探测器上的计数响应过程,给出了标定高度1m处的计数响应能谱,得到了不同高度飞行测量时谱仪对地面无限大137Cs源的校准因子,计算结果和实验标定结果符合较好.     

中子水分仪测量方式的改进研究

中子水分仪在工业现场应用时,有时会因被测量物料中水分不均匀而引起测量误差。本工作利用蒙特卡罗方法模拟了中子水分仪应用中由于物料中水分不均匀所带来的测量误差。为了减小由于水分不均匀带来的测量误差,提出了一种新型的测量方式,即透射加散射测量方式。实验证明,透射加散射测量方式能够有效降低中子水分仪在被测量物料水分分布不均匀情况下的测量误差。该方法用于水分分布复杂条件下的现场测量还需作进一步的分析和研究。     

固体径迹法测量水泥反射体中~(252)Cf中子源反射中子

叙述了水泥反射体中~(252)Cf中子源反射中子测量实验原理。测量了无反射体、有反射体、本底三种状态下中子引发~(235)U产生的裂变率。并根据裂变率得到实验模型下水泥反射体对中子的反射系数。比较了不同中子源相同实验模型水泥反射体对中子的反射系数,对反射系数随角度变化趋势进行了分析。同时,对固体径迹探测技术进行了研究,探索了最佳蚀刻条件,得到火花放电计数随信号膜质量厚度及蚀刻厚度变化趋势。标定了固体径迹火花自动计数器效率,发展了固体径迹探测技术。     

瞬发γ射线中子活化分析及其应用

热中子与物质产生辐射俘获反应时,发出瞬发γ射线,用高分辨率锗半导体探测器测量瞬发γ能谱,进行能量和强度分析,从而达到识别元素及确定含量的目的,此即瞬发γ射线中子活化分析,简称PGNAA。由于~(252)Cf中子源和锗探测器的发展,PGNAA作为堆中子活化分析     

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(15 min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.     

航空伽玛能谱测量系统标定技术与标定程序

航空伽玛能谱测量是直接寻找铀矿和进行区域地质调查的重要技术手段,在地质勘探、环境辐射评价、核应急和军控核查等方面具有重要作用。航空伽玛能谱仪探测K、U、Th核素衰变系列的伽玛射线窗口计数,要将测量计数率换算成地面放射性核素含量就需要对航空伽玛能谱测量系统进行标定,系统标定是航空伽玛能谱测量中最为复杂的程序,也是航空伽玛能谱测量的一项关键技术。论文系统介绍了目前中国国土资源航空物探遥感中心实施的航空伽玛能谱测量系统标定技术及相应的标定程序,这对理解航空伽玛能谱测量及资料应用具有实际意义。     

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。     

地面伽玛谱仪标定及含量计算的若干问题

本文讨论模型不纯对地面伽玛谱仪标定结果的影响,含量近似计算公式的误差;并介绍一种含量速算图。一、模型不纯对标定及含量计算的影响迄今为止,各种地面伽玛谱仪都在石家庄的2.2×0.6米标准模型上进行标定。但是前一时期该套模型除了主元素含量外只给出了两种杂质元素含量,即铀模型中的钍和钍模型中的铀。标定仪器时,因未对其它杂质的影响进行修正,致使含量测量中存在明显的误差。铀、     

用中子活化分析镀膜厚度及其探测极限研究

本工作提出用中子活化分析有基底的单层或多层镀膜厚度的方法。用Am-Be中子源对Au、Al、Cu等薄膜活化后,用HPGe探测器测量被活化薄膜放出的特征γ射线全能峰面积,并用蒙特卡罗方法模拟计算HPGe探测器对不同特征γ射线的探测效率,得到用反应堆中子源活化分析不同元素镀膜厚度的方法和探测极限。与目前广泛使用的X射线荧光方法相比,其分析灵敏度可提高几个量级。     

在线中子活化分析系统关键参数的蒙特卡罗模拟

针对在线瞬发γ中子活化分析（PGNAA）系统的要求,利用MCNP程序对不同慢化材料（重水、石蜡、聚乙烯等）厚度、铅屏蔽厚度、样品厚度及大小进行模拟计算分析。计算结果表明,以厚9cm的石蜡作慢化材料,厚2cm的铅作γ屏蔽层,厚7cm、半径10cm的硫、钙和水泥类样品为最优设计方案,从而为实际设计在线PGNAA系统提供了科学依据。     

中子能谱测量中的本底测定及计数损失分析

分析了中子能谱测量中的本底测定技术,实验测量了DT源中子能谱、源本底中子能谱和样品本底中子能谱,在不同线性门设置、主放大器成形时间常数下测量了线性门信号输入输出比,通过选择在分辨谱谷底附近不同位置的单道阈值,测量了由DT源中子产生的反冲质子谱,测量了不同能量范围的中子、伽玛分辨二维谱,对BC501A液体闪烁体探测器信号计数损失的相关因素进行了分析,提出了几种减少计数损失的方法,结果可供中子能谱测量相关实验研究参考。