1 南京航空航天大学材料科学与技术学院核科学与技术系, 江苏 南京 211106
2 兰州大学核科学与技术学院, 甘肃 兰州 730000
在合金材料的生产过程中, 不同金属元素的含量改变对产品的性能以及可靠性有重要的影响, 通过在线检测技术能够对产品中不同元素含量进行实时分析, 从而指导其工业生产过程, 提高产品质量。 目前常规的无损检测方法受限于分析深度, 无法对样品内部成分进行分析, 从而影响测量结果的准确性。 瞬发伽马中子活化分析(PGNAA)技术是一种高灵敏度、 多元素同时分析的无损检测技术, 可以对大块样品进行快速分析。 针对PGNAA技术在大体积金属样品检测的可行性进行研究, 通过测量快中子与样品发生非弹性散射反应激发的伽马射线对样品成分进行分析。 搭建了一套测量系统, 包括D-T中子发生器, 中子反射体, 中子准直体, 高纯锗(HPGe)探测器及探测器屏蔽防护。 首先, 对Fe, Ti, Cr, Ni和Cu等5种金属元素进行了分析研究。 对不同质量下的样品进行测量, 通过伽马能谱处理软件GAMMAFIT对HPGe探测器测量到的特征伽马峰进行拟合, 获得全能峰的净面积。 分析全能峰净面积与样品质量之间的响应, 对探测器的探测效率变化造成的非线性响应进行修正, 得到不同元素的校准曲线, 结果显示各元素修正后的校准曲线均具有良好的线型关系。 对不同元素的质量检测限进行分析, 不同金属元素的质量检测限分别为Fe(44 g), Ti(25 g), Cr(33 g), Ni(108 g)和Cu(72 g)。 利用测量系统对不锈钢合金样品中的Fe和Cr元素含量测量开展了研究, 通过测量标准样品建立了Fe和Cr元素的定标曲线, 并对未知样品进行了测量分析。 同时与X射线荧光光谱(XRF)测量结果进行了对比分析, 结果表明两种方法的Fe元素和Cr元素测量值偏差分别为4.08%和2.97%。 研究结果表明, 利用PGNAA技术可以对多种金属元素和合金样品进行测量分析, 为后续其他金属样品的检测奠定了研究基础。
瞬发伽马中子活化分析 大块金属样品 元素分析 中子发生器 PGNAA Bulk metallic samples Element analysis Neutron generator 光谱学与光谱分析
2022, 42(6): 1928
1 中国工程物理研究院流体物理研究所, 四川绵阳 621999
2 四川新网银行股份有限公司, 四川成都 610000
3 中山大学中法核工程与技术学院, 广东珠海 519082
真空弧离子源以其结构简单、空间紧凑、氘离子流强大等优点, 非常适合在小型脉冲中子发生器中使用。本文介绍了一款小型真空弧离子源, 它利用氘化钛阴极同时作为氘气源和电极, 避免了复杂的气路管道。该离子源外径约 20 mm, 长 25 mm。采用电荷耦合器件 (CCD)相机拍摄了该离子源放电光斑, 发现弧流越大, 光斑越大。采用偏压平板测量了该离子源的饱和离子流, 当弧流大于 100 A时, 饱和离子流可达 1A以上。采用磁分析测量了等离子体中氘离子比例, 结果表明氘离子比例随弧流增加而增加, 最大约为 27%。最后测量了该离子源在 120 kV高压下打氘靶的中子产额, 当弧流为 100 A, 脉宽为 5 μs时, 中子产额约 1×105 n。该源可应用在小型脉冲中子发生器中。
脉冲中子发生器 真空弧放电 离子源 pulsed neutron generator vacuum arc discharge ion source 太赫兹科学与电子信息学报
2021, 19(2): 334
北京应用物理与计算数学研究所, 北京 100094
对加速器驱动中子发生器的数值模拟包括离子输运、聚变反应、中子输运等。由于核反应截面远低于带电粒子输运的库仑截面，且核反应平均自由程远大于靶厚度，直接蒙卡抽样难以抽到聚变反应。在MCNPX程序基础上，采用“强迫”聚变方法，即每个入射氘核必发生一次聚变反应，聚变反应处氘核的真实状态(位置、能量和方向)以抽样产生，并以此状态来确定聚变中子的出射状态，实现了氘核与聚变中子的耦合输运模拟计算。研究结果表明，该方法能够给出氘核输运对聚变中子能谱和角分布的影响，中子产额计算结果符合预期。
中子发生器 产额 能谱 角分布 随机模拟 neutron generator yield energy spectrum angular distribution stochastic simulation 强激光与粒子束
2018, 30(3): 036003
中国工程物理研究院 流体物理研究所, 四川 绵阳 621900
提出了一种基于二次离子质谱分析技术的离子束流剖面分布的离线诊断方法，具有分辨率高、可同时给出束流剖面分布和成分信息的特点。利用数值模拟方法对该诊断方法的可行性进行了分析和讨论，并结合原理实验给出了验证结果。结果表明: 该方法可以用于真空密封型中子发生器离子束流剖面分布的诊断，能够成为其他诊断方法的验证手段和有力补充。
真空密封型中子发生器 真空弧离子源 束流剖面 二次离子质谱分析 sealed tube neutron generator vacuum arc ion source ion beam profile secondary ion mass spectrometry 强激光与粒子束
2014, 26(4): 044001
1 兰州大学 核科学与技术学院, 兰州 730000
2 中国石油集团 测井有限公司 随钻测井仪器研究中心, 西安 710061
3 兰州大学 教育部中子应用技术工程研究中心, 兰州 730000
根据D-T反应中子的能谱和角分布数据，建立了中子源模型；根据石灰岩地层标准刻度井群数据，建立了井模型。采用MCNP程序模拟了井中中子和γ射线的输运，得到了不同地层密度、不同源距处NaI探测器中的混合γ能谱和非弹γ能谱。在混合γ能谱2.5~4.5 MeV能区开窗，混合γ射线相对计数随源距的变化曲线显示，源距应选择在20~80 cm，密度与混合γ射线计数之间呈现非线性关系。在非弹γ能谱1.0~8.0 MeV能区开窗，非弹γ射线相对计数随源距的变化数据显示，源距应选择在20~40 cm或80 cm附近，密度与非弹γ射线计数之间成近似线性关系。
密度测井 D-T中子源 蒙特卡罗模拟 石灰岩 γ能谱 density logging D-T neutron generator Monte Carlo simulation limestone gamma energy spectrum
中国工程物理研究院 核物理与化学研究所,四川 绵阳 621900
束流传输系统是中子发生器研制、调试和技改等工作顺利进行的重要依据。为此开展了中子发生器束流传输系统研究工作,阐述了传输系统光学特性和组成。以ns-200中子发生器为代表实例,详尽地分析了传输系统的组成和各光学透镜的特性。根据LEADS软件要求,生成该器束流传输系统数据输入卡,调用软件相应各光学元件计算模块,进行了模拟计算,给出了束流传输包络图。束流传输模拟计算结果与原设计要求基本一致。
中子发生器 束流传输 模拟计算 聚焦系统 neutron generator beam transmission simulation calculation focusing system
