炸药材料的NQR探测方法研究

摘要

原子核四极矩共振(Nuclear Quadrupole Resonance)NQR技术在当今波谱学技术领域有了新的进展，被国际上公认是最有发展前景的炸药探测技术之一。本论文在全面分析国内外炸药探测发展情况的基础上，将注意力集中在NQR技术上。通过理论分析计算和基于Apollo信号控制台的脉冲NQR炸药探测方法的构建，解决了脉冲NQR技术的实验方法问题，在理论和实验方法的研究上取得了重要的进展。在此基础上提出了室内固定式和便携式两种NQR探测系统的主要性能指标，提出了建立NQR/EMI探测系统的方案。所取得的主要结果如下： 对原子核电四极矩共振现象和原子核外电子的相互作用进行了分析推导，着重对含氮化合物的NQR常数进行了分析计算，并计算出了RDX的NQR频率，对NQR探测方法的研究具有十分重要的指导意义。采用Apollo信号控制台来实现对炸药探测的方法，可以对射频脉冲的参数进行调节，以利于得到最佳的实验结果。利用该方法对不同药量的RDX和TNT进行了测试，掌握了探测距离、探测时间和累加时间等主要参数，为脉冲NQR系统的设计创造了条件。针对金属外壳对被探测炸药的屏蔽问题，提出了一种新颖的NQR/EMI复合探测的方法，采用同一个发射源和天线、两路分别接收处理的方法，较好地解决了这一难题，并扩展了脉冲NQR系统的功能。提出了建立室内固定式和便携式两种探测系统的设想，对主要性能指标进行了分析论证。室内固定式探测系统可探测30g的RDX，便携式探测系统可探测200g的RDX。在总结本论文取得的主要结果后，展望了NQR探测技术的应用前景，并对下一步的工作提出了建议。关键词： 核四极共振(NQR)，炸药材料，Apollo信号控制台，NQR/EMI探测系统

目录

文摘

英文文摘

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第一章 绪论

第一节 地雷探测技术发展所遇到的难题

§1.1地雷简介

§1.2地雷探测的地位与作用

§1.3地雷探测技术的发展历程

第二节 炸药探测技术的发展

§2.1炸药探测技术的分类

§2.2国内外NQR探测技术的发展情况

第三节 立题的依据与研究内容

§3.1目标

§3.2本论文面临的困难

§3.3本论文的结构

参考文献

第二章 NQR探测原理

第一节 NQR机理

§1.1原子核电四极矩

§1.2核四极能级

§1.3核四极共振

第二节 NQR探测技术

§2.1 脉冲NQR方法

§2.2脉冲NQR探测系统

参考文献

第三章 氮化合物中的核四极共振

第一节 物质的原子结构

§1.1物质的组成和状态

§1.2原子核外电子

§1.3原子之间的相互作用与结合

第二节 核四极共振常数的分析计算

§2.1核四极共振能量的量子分析

§2.2核四极共振的跃迁频率

§2.3分子中核四极耦合常数同电子密度分布的关系

第三节 炸药中的氮原子

§3.1氮原子的化合键

§3.2三配价氮化合物

§3.3 RDX和TNT

§3.4 RDX的NQR频率计算

参考文献

第四章 基于Apollo信号控制台的NQR炸药探测方法

第一节 系统组成及工作过程

§1.1 Apollo信号控制台

§1.2功率放大器

§1.3电源调制器

§1.4 Q值开关控制电路

§1.5发射/接收天线

§1.6前置低噪声放大器

第二节 炸药样品的测试分析

§2.1 NQR频率测试

§2.2 RDX测试分析

§2.3探测距离测试

§2.4探测时间测试

§2.5屏蔽与非屏蔽测试

§2.6双脉冲测试

§2.7金属物体影响测试

§2.8累加次数影响测试

结论

参考文献

第五章 NQR炸药探测系统

第一节 室内固定式炸药探测系统

§1.1需求分析

§1.2系统主要技术指标设计分析

第二节 便携式炸药探测系统

§2.1 需求分析

§2.2系统主要技术指标设计分析

第三节 NQR/EMI探测系统

§3.1脉冲EMI系统

§3.2脉冲NQR系统

§3.3 NQR/EMI系统

第四节 NQR信号的处理与识别

§4.1整形滤波

§4.2 B-P算法

参考文献

第六章 总结与展望

致谢

攻读博士学位期间发表的论文及获奖情况

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