基于PGNAA技术的物料成分在线分析仪器中慢化及反射倍增体的研制

摘要

中子通量及中子的能谱分布是影响基于瞬发γ射线中子活化分析(PGNAA)技术的工业物料实时在线检测装置检测精度的重要因素。在利用PGNAA技术进行样品元素含量检测时，中子通量及其能谱分布会直接影响样品产生的特征γ射线的能谱，从而影响元素成分分析的精度。适宜的慢化反射倍增体不仅可以有效地提高到达样品的中子通量，而且可以改变中子能谱，提高中子的利用率。因此，装置中慢化反射倍增体的设计对提高PGNAA在线装置的检测精度具有重要意义。
　　本文以中子通量和中子能谱分布对PGNAA在线装置检测精度的影响为切入点，对中子源项的慢化反射倍增体进行了设计；通过箔片活化法测量PGNAA在线装置慢化反射倍增体模型的中子绝对通量及其空间分布，并与模拟结果进行了比较。本文主要研究内容如下：
　　1)通过蒙特卡罗方法针对能量为2.5MeV和14MeV的点中子源的慢化反射倍增体进行优化模拟，最终确定慢化反射倍增体的材料及尺寸。
　　2)通过MCNP程序模拟设计并搭建了一个基于DT中子发生器的PGNAA在线装置慢化反射倍增体模型。使用箔片活化法对该模型皮带上表面中子通量及其空间分布进行了测量，并与MCNP模拟结果进行比较。
　　3)针对基于DD中子发生器的水泥、矿石在线检测装置，基于DT中子发生器的水泥、矿石在线检测装置和基于DT中子发生器的煤炭在线检测装置的慢化反射倍增体和其整体结构进行了优化设计。

目录

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注释表

缩略词

第一章绪论

1.1研究背景及意义

1.2 PGNAA技术的应用

1.3 PGNAA在线检测装置及其应用

1.4慢化反射倍增体对PGNAA在线检测装置的影响

1.5慢化反射倍增体研究现状

1.6中子通量测量的研究现状

1.7研究内容

第二章PGNAA技术的原理与中子通量测量方法

2.1中子与物质相互作用

2.2γ射线与物质相互作用

2.3 PGNAA技术原理

2.4蒙特卡罗方法及MCNP软件

2.5探测中子的常用方法

2.6活化法测量中子通量

第三章慢化反射倍增体的优化设计

3.1 14MeV中子慢化反射倍增体的优化

3.2 2.5MeV中子慢化发生倍增体材的优化

第四章箔片活化法测量中子通量

4.1 PGNAA在线装置慢化反射倍增体模型的设计与搭建

4.2箔片的选取与探测器探测效率刻度

4.3 In箔和Fe箔的有效截面计算

4.4实验过程及数据处理

4.5分析与讨论

第五章慢化反射倍增体在装置中的应用

5.1基于DT管的煤炭在线检测装置的优化设计

5.2水泥、矿石在线检测装置的优化设计

第六章总结与展望

1.1 研究总结

6.1研究展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文