瞬发伽马中式活化分析技术发展现状

瞬发伽马中式活化分析技术发展现状

pgnaa是利用热中子辐射原理产生的短暂伽马波束合成材料的一种高级损伤检测技术。它用于分析由热中子辐射引起的瞬发延迟加马波束。这是一种高度敏感的损伤检测技术。使用中子对样品进行辐照时,样品内核素与中子会发生相互作用,如:弹性散射、非弹性散射或中子俘获。中子俘获反应会产生高能的瞬发伽马射线,而不同核素俘获中子产生的瞬发伽马能谱特征峰不同,利用这一特性,根据瞬发伽马能谱其特征峰的能量和强度便能够确定元素的种类和含量。PGNAA可以检测元素周期表中大部分元素,包括放射性元素,特别是对轻元素(H,B,C,N等)有很高的检测灵敏度,这一独特优点是其它无损检测方法难以企及的。PNGAA技术具有非常广泛的用途,如矿物勘探、煤质分析、矿浆工业生产过程中的控制、爆炸物成分探测、高科技材料中的轻元素测定以及考古研究、医药应用等。1国内外技术法规1.1瞬发采用pgnaa测量分析方法在PGNAA的应用方面,目前较常用的定量测量分析方法有kk其中:A待测元素与比较元素的质量含量之间的关系可用k相对法其中:w校准曲线法2006年印度孟买Bhabha原子能研究中心以2008年美国德克萨斯大学的Harrison和Landsberger用PGNAA技术对一系列样品的硼元素含量进行了测量2009年英国的Nicola等人采用PGNAA和ID-AMS(同位素稀释-加速剥谱法)方法对26种岩石样品中的Cl元素进行了测量为了进一步减少瞬发伽马分析中来自待测样品以外的干扰射线,提高测量精度,2005年Metwally等人曾对瞬发伽马分析中符合测量的应用进行了分析讨论目前PGNAA测量分析方法发展已经较为成熟,测量精度在不断提高,同时工作量也较大,实际中其往往与其他分析方法相结合使用,从而进一步扩大应用范围以及测量精度。1.2pgnaa在项目中的改进PGNAA系统主要由中子源、探测器以及屏蔽设备组成。反应堆是较为理想的中子源,国际上已经建立的反应堆PNGAA装置已经超过30个2007年Revay、Harrison等人对美国德克萨斯大学的一套PGNAA系统进行了重新设计和改造2008年浙江大学的吕俊涛等人对来自中子发生器方向的外界伽马射线的屏蔽进行了研究2010年LaszloSzentmiklosi等人建立在布达佩斯反应堆的PGNAA设备进行了更新和改进,提高了热中子通量,增加了中子束流监控,改进了样品室的机构,降低了样品室的γ本底1.3元素识别分析2009年Doostmohammadi等人用MCNP程序模拟了热中子俘获反应以及快中子非弹性散射反应产生的瞬发伽马能谱,其通过人工神经网络技术进行元素识别分析2011年Fantidis、Nicolaou利用蒙卡程序MCNPX对分别基于1.4检测微量有毒元素2007年加拿大McMaster大学的Grinyer等人利用PGNAA方法对有毒重金属镉和汞元素进行了测量1.5其他检测手段PGNAA对轻元素检测有着独特的优势,如H、B等。这些元素具有较高的中子俘获截面,非常适合于利用中子俘获反应进行检测,这是其他检测手段难以比拟的。2009年RAcharya利用B的478keV瞬发伽马射线对不同B含量样品中的B进行了测量2009年L.ZHAO和L.Robinson利用冷中子和热中子对香蒲花中的C、N、P进行了分析,影响其灵敏度的主要因素有成分中的H元素、样品厚度、康普顿散射等,同时Cl元素对P的检测影响最大1.6成分谱和组分含量数据的来源2009年韩国原子能研究中心的核化学研究部利用材料的瞬发伽马谱以及元素组分含量数据对一系列材料样品进行了鉴别2007年东北师范大学物理学院的景士伟等人2007年,北京防化指挥工程学院的王百荣等人提出搭建了一套基于PNGAA技术的化学武器检测系统1.7水泥生料检测2009年,东北师范大学的曹雪朋等人以D-D中子发生器作为中子源,用PGNAA检测了水泥生料中主要元素Si、Al、Fe、Ca及其氧化物含量2pgnaa在安全检测领域的应用PGNAA原理简单,中子伽马射线穿透力强、受探测对象的位置和尺寸影响;可探测元素种类多,并且对一般探测方法不敏感的轻元素具有很高的灵敏度;同时不会破坏测量对象内部结构,不会产生放射性残留。PGNAA的这些优点使得其在各种领域得到发展和应用,特别是核素分析以及物质检测方面。近年来,人们越来越关注PGNAA在安全检测方面的应用,如爆炸物、毒品等违禁物品的检测。已有许多研究验证了PGNAA技术用于违禁物品检测的可行性和优越性PGNAA技术还有一些需要继续研究和解决的问题。中子源方面,反应堆中子源可以提供强度高、热中子比例高的理想中子束流,但也仅适合实验室研究。在实际应用中,往往采用的是中子管,放射性同位素中子源,这些中子源热中子成分少,强度