瞬發(fā)伽馬中式活化分析技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

瞬發(fā)伽馬中式活化分析技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

pgnaa是利用熱中子輻射原理產(chǎn)生的短暫伽馬波束合成材料的一種高級損傷檢測技術(shù)。它用于分析由熱中子輻射引起的瞬發(fā)延遲加馬波束。這是一種高度敏感的損傷檢測技術(shù)。使用中子對樣品進(jìn)行輻照時,樣品內(nèi)核素與中子會發(fā)生相互作用,如:彈性散射、非彈性散射或中子俘獲。中子俘獲反應(yīng)會產(chǎn)生高能的瞬發(fā)伽馬射線,而不同核素俘獲中子產(chǎn)生的瞬發(fā)伽馬能譜特征峰不同,利用這一特性,根據(jù)瞬發(fā)伽馬能譜其特征峰的能量和強(qiáng)度便能夠確定元素的種類和含量。PGNAA可以檢測元素周期表中大部分元素,包括放射性元素,特別是對輕元素(H,B,C,N等)有很高的檢測靈敏度,這一獨(dú)特優(yōu)點是其它無損檢測方法難以企及的。PNGAA技術(shù)具有非常廣泛的用途,如礦物勘探、煤質(zhì)分析、礦漿工業(yè)生產(chǎn)過程中的控制、爆炸物成分探測、高科技材料中的輕元素測定以及考古研究、醫(yī)藥應(yīng)用等。1國內(nèi)外技術(shù)法規(guī)1.1瞬發(fā)采用pgnaa測量分析方法在PGNAA的應(yīng)用方面,目前較常用的定量測量分析方法有kk其中:A待測元素與比較元素的質(zhì)量含量之間的關(guān)系可用k相對法其中:w校準(zhǔn)曲線法2006年印度孟買Bhabha原子能研究中心以2008年美國德克薩斯大學(xué)的Harrison和Landsberger用PGNAA技術(shù)對一系列樣品的硼元素含量進(jìn)行了測量2009年英國的Nicola等人采用PGNAA和ID-AMS(同位素稀釋-加速剝譜法)方法對26種巖石樣品中的Cl元素進(jìn)行了測量為了進(jìn)一步減少瞬發(fā)伽馬分析中來自待測樣品以外的干擾射線,提高測量精度,2005年Metwally等人曾對瞬發(fā)伽馬分析中符合測量的應(yīng)用進(jìn)行了分析討論目前PGNAA測量分析方法發(fā)展已經(jīng)較為成熟,測量精度在不斷提高,同時工作量也較大,實際中其往往與其他分析方法相結(jié)合使用,從而進(jìn)一步擴(kuò)大應(yīng)用范圍以及測量精度。1.2pgnaa在項目中的改進(jìn)PGNAA系統(tǒng)主要由中子源、探測器以及屏蔽設(shè)備組成。反應(yīng)堆是較為理想的中子源,國際上已經(jīng)建立的反應(yīng)堆PNGAA裝置已經(jīng)超過30個2007年Revay、Harrison等人對美國德克薩斯大學(xué)的一套PGNAA系統(tǒng)進(jìn)行了重新設(shè)計和改造2008年浙江大學(xué)的呂俊濤等人對來自中子發(fā)生器方向的外界伽馬射線的屏蔽進(jìn)行了研究2010年LaszloSzentmiklosi等人建立在布達(dá)佩斯反應(yīng)堆的PGNAA設(shè)備進(jìn)行了更新和改進(jìn),提高了熱中子通量,增加了中子束流監(jiān)控,改進(jìn)了樣品室的機(jī)構(gòu),降低了樣品室的γ本底1.3元素識別分析2009年Doostmohammadi等人用MCNP程序模擬了熱中子俘獲反應(yīng)以及快中子非彈性散射反應(yīng)產(chǎn)生的瞬發(fā)伽馬能譜,其通過人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行元素識別分析2011年Fantidis、Nicolaou利用蒙卡程序MCNPX對分別基于1.4檢測微量有毒元素2007年加拿大McMaster大學(xué)的Grinyer等人利用PGNAA方法對有毒重金屬鎘和汞元素進(jìn)行了測量1.5其他檢測手段PGNAA對輕元素檢測有著獨(dú)特的優(yōu)勢,如H、B等。這些元素具有較高的中子俘獲截面,非常適合于利用中子俘獲反應(yīng)進(jìn)行檢測,這是其他檢測手段難以比擬的。2009年RAcharya利用B的478keV瞬發(fā)伽馬射線對不同B含量樣品中的B進(jìn)行了測量2009年L.ZHAO和L.Robinson利用冷中子和熱中子對香蒲花中的C、N、P進(jìn)行了分析,影響其靈敏度的主要因素有成分中的H元素、樣品厚度、康普頓散射等,同時Cl元素對P的檢測影響最大1.6成分譜和組分含量數(shù)據(jù)的來源2009年韓國原子能研究中心的核化學(xué)研究部利用材料的瞬發(fā)伽馬譜以及元素組分含量數(shù)據(jù)對一系列材料樣品進(jìn)行了鑒別2007年東北師范大學(xué)物理學(xué)院的景士偉等人2007年,北京防化指揮工程學(xué)院的王百榮等人提出搭建了一套基于PNGAA技術(shù)的化學(xué)武器檢測系統(tǒng)1.7水泥生料檢測2009年,東北師范大學(xué)的曹雪朋等人以D-D中子發(fā)生器作為中子源,用PGNAA檢測了水泥生料中主要元素Si、Al、Fe、Ca及其氧化物含量2pgnaa在安全檢測領(lǐng)域的應(yīng)用PGNAA原理簡單,中子伽馬射線穿透力強(qiáng)、受探測對象的位置和尺寸影響;可探測元素種類多,并且對一般探測方法不敏感的輕元素具有很高的靈敏度;同時不會破壞測量對象內(nèi)部結(jié)構(gòu),不會產(chǎn)生放射性殘留。PGNAA的這些優(yōu)點使得其在各種領(lǐng)域得到發(fā)展和應(yīng)用,特別是核素分析以及物質(zhì)檢測方面。近年來,人們越來越關(guān)注PGNAA在安全檢測方面的應(yīng)用,如爆炸物、毒品等違禁物品的檢測。已有許多研究驗證了PGNAA技術(shù)用于違禁物品檢測的可行性和優(yōu)越性PGNAA技術(shù)還有一些需要繼續(xù)研究和解決的問題。中子源方面,反應(yīng)堆中子源可以提供強(qiáng)度高、熱中子比例高的理想中子束流,但也僅適合實驗室研究。在實際應(yīng)用中,往往采用的是中子管,放射性同位素中子源,這些中子源熱中子成分少,強(qiáng)度