CN108344757A - 一种检测面粉中滑石粉含量的装置 - Google Patents

一种检测面粉中滑石粉含量的装置 Download PDF

Info

Publication number
CN108344757A
CN108344757A CN201810076449.4A CN201810076449A CN108344757A CN 108344757 A CN108344757 A CN 108344757A CN 201810076449 A CN201810076449 A CN 201810076449A CN 108344757 A CN108344757 A CN 108344757A
Authority
CN
China
Prior art keywords
neutron
talcum powder
flour
powder content
gamma
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201810076449.4A
Other languages
English (en)
Inventor
许旭
陆景彬
张迪
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jilin Province Long Di Science And Technology Co Ltd
Jilin University
Original Assignee
Jilin Province Long Di Science And Technology Co Ltd
Jilin University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jilin Province Long Di Science And Technology Co Ltd, Jilin University filed Critical Jilin Province Long Di Science And Technology Co Ltd
Priority to CN201810076449.4A priority Critical patent/CN108344757A/zh
Publication of CN108344757A publication Critical patent/CN108344757A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
    • G01N23/22—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by measuring secondary emission from the material
    • G01N23/221—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by measuring secondary emission from the material by activation analysis
    • G01N23/222—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by measuring secondary emission from the material by activation analysis using neutron activation analysis [NAA]

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Measurement Of Radiation (AREA)
  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)

Abstract

本发明公开了属于核技术应用领域的一种检测面粉中滑石粉含量的装置。本发明利用中子活化原理使用能量为14MeV的中子辐照面粉，中子与滑石粉(Mg3[Si4O10](OH)2)中的主要元素28Si和24Mg反应生成的短寿命放射性核素28Al和24Na，通过测量28Al和24Na释放的缓发特征γ射线，确定面粉中是否含有滑石粉并计算出具体滑石粉含量情况。这种方法能够穿透被测面粉表面测量内部滑石粉含量情况，相对化学检测速度快、不需取样，可直接安装在运输皮带上，适用于实时在线检测，且检测精度高，探测下限低，长时间测量稳定，抗干扰能力强。

Description

一种检测面粉中滑石粉含量的装置
技术领域
本发明属于核技术应用领域，是利用中子活化原理的一种检测面粉中滑石粉含量的装置。
技术背景
中子活化元素分析技术，是利用中子辐照待测样品，中子与样品内原子核会发生相互作用，如非弹性散射、弹性散射、中子俘获等，原子核被活化为带有放射性的核素，释放出特定能量的γ射线，根据特征γ射线的能量和强度，可以计算出样品中的元素种类和对应的元素含量。
传统的中子活化元素在线检测技术是基于收集待测样品中子活化后产生的瞬发特征γ射线来进行元素含量分析的，瞬发特征γ射线主要由中子与原子核的非弹性散射(n,n’γ)和中子俘获(n,γ)产生，瞬发特征γ射线的产生集中在中子与原子核反应后1微秒以内，其特点是强度大、数量多、能量高(大多分布在2MeV～10MeV)，但是由于中子与周围环境特别是辐射防护材料反应产生大量干扰射线，不同元素的特征γ射线有很多能量相近，而γ射线探测器能量分辨率不足，大量γ射线特征峰重叠在一起，对解谱非常不利，具体的，由于中子与面粉的主要元素C、H、O、N等发生非弹性散射产生大量强γ射线，其中C的特征射线3.68MeV和4.95MeV与滑石粉的主要元素Si的特征射线3.54MeV和4.93MeV能量接近，探测器无法分辨，而滑石粉的另一主要元素Mg因为瞬发特征γ射线强度太弱，湮没在了干扰射线里。此外大量中子辐照探测器后会造成探测器辐射损伤性能下降。
在面粉生产过程中有的厂家生产工艺落后，会在面粉中添加2％-3％的滑石粉作为分散剂防止面粉粘结，市场上更有些不法生产厂家为了增加面粉重量在面粉中掺入高达20％的滑石粉牟取利益，长期大剂量服用会发生肾硅酸盐结石，对于肾功能不全患者服用可出现眩晕、昏厥、心律失常或精神症状以及异常疲乏无力等现象。在生产、运输、销售等环节对面粉中是否含有滑石粉进行检验具有重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于削弱干扰射线，获取不发生特征峰重叠的γ射线能谱，便于解谱计算，并减少中子对探测器的辐照，延长探测器使用时间。
为实现上述目标本发明改用测量中子活化缓发特征γ射线进行面粉中滑石粉的检测。具体的，滑石粉的主要化学成分为Mg3[Si4O10](OH)2，面粉的化学成分主要是淀粉、蛋白质、水、脂肪，几乎不含Si和Mg元素，利用Si和Mg的特征γ射线可以表征滑石粉含量情况。利用中子源出射中子与28Si和24Mg的(n,p)反应产生短寿命放射性核素，反应如下：
n+28Si→28Al+p
n+24Mg→24Na+p
即中子轰击28Si原子核会敲出一个质子，28Si得到一个中子失去一个质子，质量数不变原子序数减一变为28Al，同样24Mg变为24Na。其中28Al的半衰期为2.25min，发生β-衰变原子核出射一个电子变成28Si的激发态，并迅速退激产生一条能量为1.779MeV的特征γ射线,24Na的半衰期为15h，发生β-衰变原子核出射一个电子变成24Mg的激发态，并迅速退激主要产生能量为1.368MeV和2.754MeV的两条特征γ射线。这个过程可表示为：
28Al→28Si*(激发态)+e-→28Si(基态)+γ(1.779MeV)
24Na→24Mg*(激发态)+e-→24Mg(基态)+γ(.368MeV+2.754MeV)
而中子辐照面粉后只有瞬发特征γ射线，几乎不产生缓发的特征γ射线，因此在中子辐照面粉样品后，冷却几秒钟，面粉几乎不再出射γ射线，如果面粉中含有滑石粉，则γ射线探测器将会测到强烈的1.779MeV、1.368MeV和2.754MeV特征γ射线，根据三条射线的强度情况，可以计算出滑石粉的质量情况，进而计算出面粉中滑石粉的含量情况。
所述中子源应使用D-T中子管，D-T中子管出射能量为14MeV的快中子，14MeV快中子与Si和Mg发生(n,p)反应的反应截面(即反应概率)较大，而其他中子源例如锎-252中子源或镅-铍中子源出射中子能量集中在2～6MeV，这种能量下的中子与Si和Mg几乎不发生(n,p)反应。
所述γ射线探测器为溴化镧闪烁体探测器或碘化钠闪烁体探测器，闪烁体探测器抗中子辐照性能优良，且探测效率较高，溴化镧闪烁体探测器或碘化钠闪烁体探测器的能量分辨率都足以分辨1.779MeV、1.368MeV和2.754MeV特征γ射线。
所述γ射线探测器所在位置与中子源距离足够长，面粉样品在传送带上运动，经过中子源处被辐照，被辐照面粉样品在传送带继续向前运动10s后，在该辐照面粉样品上方安置γ射线探测器，10s冷却后可以有效减少其他缓发射线的干扰，此时距离中子源处距离足够长，一方面减少了中子源处辐照面粉产生的瞬发射线干扰，一方面降低了辐照γ射线探测器的中子通量，提高了γ射线探测器使用寿命。
本发明相对于传统中子活化瞬发γ射线元素分析装置，大大减少了中子与周围环境及面粉产生的瞬发γ射线的干扰，获取的滑石粉特征γ射线能谱干净，且不发生特征峰的重叠，由于缓发γ射线的能量较低，γ射线探测器对能量较低的γ射线探测效率较高，获取的特征峰能量半宽度窄，有利于提高解谱的精度和稳定性，并减少中子对探测器的辐照，延长探测器使用时间。
附图说明
图1为本发明实施例1的示意图。
图2为溴化镧闪烁体探测器测量的面粉和滑石粉的中子活化缓发特征γ射线能谱。
1-中子源，2-快中子反射体，3-慢中子吸收板，4-传送带，5-面粉样品，6-中子吸收体，7-γ射线吸收体，8-γ射线探测器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明：
实施例1
一种检测面粉中滑石粉含量的装置如图1所示，中子源(1)位于快中子反射体(2)的槽内，慢中子吸收板(3)盖在快中子反射体(2)上，面粉样品(5)放置在传送带(4)上，在传送带(4)运动方向后方的面粉样品(5)上侧有γ射线探测器(8)，γ射线探测器(8)前方有中子吸收体(6)和γ射线吸收体(7)。
传送带(4)带动面粉样品(5)匀速运动，中子源(1)各向同性出射快中子，反方向出射的中子被快中子反射体(2)反射到面粉样品(5)方向，这个过程中出现的少量慢中子被慢中子吸收板(3)吸收，快中子穿过传送带(4)与面粉样品(5)发生核反应，其中中子活化瞬发γ射线主要由中子与面粉中的C、H、O、N等元素发生非弹性散射和俘获反应产生，并在几微秒后消失，如果面粉中含有滑石粉，中子与滑石粉中的28Si和24Mg发生(n,p)反应，分别产生28Al和24Na两种短寿命放射性核素，其中，28Al半衰期为2.25min，出射1.779MeV特征γ射线，24Na半衰期为15h，出射1.368MeV和2.754MeV的特征γ射线。被中子辐照后的面粉样品在传送带(5)运输下，经过10s到达γ射线探测器(8)正下方，此时瞬发γ射线已经消失，中子源(1)射来的少量中子射线被中子吸收体(6)吸收，中子源(1)上方正在辐照的面粉样品产生的瞬发γ射线被γ射线吸收体(7)吸收，保证γ射线探测器(8)收集的γ射线均为其正下方面粉样品出射的缓发特征γ射线，如果面粉样品(5)中不含滑石粉，如图2所示，在γ射线探测器(8)γ射线能谱中的1.368MeV、1.779MeV和2.754MeV位置上计数与自然环境本底基本没有区别，如果面粉样品(5)中含有滑石粉，则在1.368MeV、1.779MeV和2.754MeV位置上计数增加形成服从高斯分布的特征峰，特征峰计数的大小反映了面粉样品中滑石粉含量的高低。
所述中子源(1)为D-T中子管，出射能量为14MeV的快中子。
所述慢中子吸收板(3)和中子吸收体(6)材质为碳化硼或含硼聚乙烯，厚度0.5cm，硼的同位素11B对热中子有强烈的吸收作用，可避免热中子进入面粉样品(5)和γ射线探测器(8)，快中子反射体(2)材质为铅，厚度8cm，铅的原子质量大、密度大，可有效反射中子且中子损失动能较小，γ射线吸收体(7)材质为铅，厚度0.5cm，铅的原子序数高、密度大，是屏蔽γ射线的理想材料。
所述γ射线探测器(8)为溴化镧闪烁体探测器或碘化钠闪烁体探测器，探测器圆柱形晶体体积大于3英寸×3英寸，这两种闪烁体探测器对能量0.1～3MeV的γ射线探测效率都很高，且能量分辨率足够将1.368MeV、1.779MeV和2.754MeV的特征γ射线分辨开保证不发生峰重叠。
所述中子源(1)与γ射线探测器(8)之间的水平距离满足传送带速度乘以10秒，保证面粉样品被中子辐照后有足够时间冷却及防止中子和瞬发γ射线干扰γ射线探测器(8)对缓发射线的测量。
所述传送带(4)材质为PE或聚氨酯，严禁含氯元素的PVC及含金属元素的复合材料。

Claims (6)

1.一种检测面粉中滑石粉含量的装置，其特征在于，中子源(1)位于快中子反射体(2)的槽内，慢中子吸收板(3)盖在快中子反射体(2)上，面粉样品(5)放置在传送带(4)上，在传送带(4)运动方向后方的面粉样品(5)上侧有γ射线探测器(8)，γ射线探测器(8)前方有中子吸收体(6)和γ射线吸收体(7)。
2.根据权利要求1所述一种检测面粉中滑石粉含量的装置，其特征在于，中子源(1)为D-T中子管，出射能量为14MeV的快中子，保证与滑石粉中的硅元素和镁元素发生(n,p)反应。
3.根据权利要求1所述一种检测面粉中滑石粉含量的装置，其特征在于，慢中子吸收板(3)和中子吸收体(6)材质为碳化硼或含硼聚乙烯，厚度0.5cm，快中子反射体(2)材质为铅，厚度8cm，γ射线吸收体(7)材质为铅，厚度0.5cm。
4.根据权利要求1所述一种检测面粉中滑石粉含量的装置，其特征在于，所述γ射线探测器(8)为溴化镧闪烁体探测器或碘化钠闪烁体探测器，探测器圆柱形晶体体积大于3英寸×3英寸。
5.根据权利要求1所述一种检测面粉中滑石粉含量的装置，其特征在于，所述中子源(1)与γ射线探测器(8)之间的水平距离满足传送带速度乘以10秒。
6.根据权利要求1所述一种检测面粉中滑石粉含量的装置，其特征在于，所述传送带(4)材质为PE或聚氨酯，严禁含氯元素的PVC及含金属元素的复合材料。
CN201810076449.4A 2018-01-26 2018-01-26 一种检测面粉中滑石粉含量的装置 Pending CN108344757A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810076449.4A CN108344757A (zh) 2018-01-26 2018-01-26 一种检测面粉中滑石粉含量的装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810076449.4A CN108344757A (zh) 2018-01-26 2018-01-26 一种检测面粉中滑石粉含量的装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108344757A true CN108344757A (zh) 2018-07-31

Family

ID=62960893

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810076449.4A Pending CN108344757A (zh) 2018-01-26 2018-01-26 一种检测面粉中滑石粉含量的装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108344757A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112432965A (zh) * 2019-08-10 2021-03-02 丹东东方测控技术股份有限公司 一种在线检测烧结矿成分的方法
CN114264681A (zh) * 2021-12-29 2022-04-01 清华大学 分析金矿石品位的方法和系统

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4361534A (en) * 1979-08-06 1982-11-30 Commonwealth Scientific And Industrial Research Organization Neutron activation analysis
CN1276528A (zh) * 2000-07-05 2000-12-13 丹东东方测控技术有限公司 快中子和γ射线吸收在线水分测量方法和仪表
EP1810057A1 (fr) * 2004-06-21 2007-07-25 Commissariat à l'Energie Atomique Procédé et dispositif pour sonder la matière nucléaire par photofission
CN101019042A (zh) * 2004-03-01 2007-08-15 创新医疗系统技术公司 通过双能量辐射扫描和缓发中子探测来检查物体
CN201242880Y (zh) * 2008-08-06 2009-05-20 中国原子能科学研究院 燃料破损缓发中子探测装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4361534A (en) * 1979-08-06 1982-11-30 Commonwealth Scientific And Industrial Research Organization Neutron activation analysis
CN1276528A (zh) * 2000-07-05 2000-12-13 丹东东方测控技术有限公司 快中子和γ射线吸收在线水分测量方法和仪表
CN101019042A (zh) * 2004-03-01 2007-08-15 创新医疗系统技术公司 通过双能量辐射扫描和缓发中子探测来检查物体
EP1810057A1 (fr) * 2004-06-21 2007-07-25 Commissariat à l'Energie Atomique Procédé et dispositif pour sonder la matière nucléaire par photofission
US20090065693A1 (en) * 2004-06-21 2009-03-12 Henri Safa Method And Apparatus For Probing Nuclear Material By Photofission
CN201242880Y (zh) * 2008-08-06 2009-05-20 中国原子能科学研究院 燃料破损缓发中子探测装置

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
SIAKA YUSUF: "Improving the detection limit of silicon, magnesium", 《J RADIOANAL NUCL CHEM》 *
刘素萍等: "缓发高能伽马射线法探测核材料—有效半衰期的特点和作用", 《中国核科学技术进展报告》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112432965A (zh) * 2019-08-10 2021-03-02 丹东东方测控技术股份有限公司 一种在线检测烧结矿成分的方法
CN114264681A (zh) * 2021-12-29 2022-04-01 清华大学 分析金矿石品位的方法和系统

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4576368B2 (ja) 中性子モデレータ及び中性子照射方法並びに危険物質検出装置
KR100261529B1 (ko) 고속 중성자 작용을 이용한 금지품 검출 장치 및 검출 방법
US20120046867A1 (en) Portable System for Analyzing and Determining Elemental Composition of Rock Samples
US20050105665A1 (en) Detection of neutrons and sources of radioactive material
JP2010048799A (ja) 能動的取り調べを使用する核分裂性物質の検出のための装置及び方法
US4415804A (en) Annihilation radiation analysis
CN108051465A (zh) 一种中子活化瞬发缓发伽马射线结合的元素分析装置
CN108344757A (zh) 一种检测面粉中滑石粉含量的装置
CN112313504B (zh) 用于湿度测量的系统和方法
RU2612734C2 (ru) Установка для сухого обогащения кимберлитовой руды методом меченых нейтронов
CN102608651B (zh) 中子探测器
Ebihara et al. How effectively is the photon activation analysis applied to meteorite samples?
Meena et al. Characterization of Am-Be neutron source based PGNAA setup using aqueous solutions of Chlorine and Boron
Révay Prompt gamma activation analysis of samples in thick containers
Kusaka et al. Non-destructive determination of chlorine in organic compounds by neutron-capture gamma-ray measurement, using an isotopic neutron source
JP2013120123A (ja) 核種組成分析装置、核種組成分析方法
Norlin et al. Geometrical influence on Hg determination in wet sediment using K-shell fluorescence analysis
Alfassi et al. Simultaneous measurement of gamma-rays and neutron fluences using a HPGE detector
CN114264681A (zh) 分析金矿石品位的方法和系统
RU100270U1 (ru) Фотоядерное устройство с комбинированым гамма-нейтронным детектором для обнаружения ядерных материалов
Megahid et al. Low cost combined systems for detection of contraband hidden in cargo containers
Chao 252Cf as an isotopic neutron source for elemental analysis by neutron inelastic scattering: Comparison with 241Am-Be
Mowatt et al. The Emission Probability of the 121.2 keV γ Ray in the Decay of 147Pm
EA041338B1 (ru) Устройство и способ измерения влажности
Bakalyarov et al. Experimental model of the device for detection of nuclear cycle materials by photoneutron technology

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20180731