CN202256203U - 中子水泥多元素快速分析仪 - Google Patents
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Abstract
一种能够快速、准确分析水泥中硅、铝、铁、钙、镁含量的“中子水泥多元素快速分析仪”。水泥箱放置在D-D中子管和伽马射线探测器(BGO)之间,三者都是圆柱形的,轴线重合,水泥箱厚度为10cm,半径为14cm,这种设计使测量精度有所提高。D-D中子管、水泥箱以及BGO探测器都放置在半径为45cm,长为70cm的铅室内。铅室既可以屏蔽周围物质与中子作用的伽马射线进入水泥箱和BGO探测器,还可以使水泥箱所在区域的中子通量提高246.63%,使测量精度和测量速度得到较大的提高。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种“中子水泥多元素快速分析仪”,可以在5分钟内分析出水泥中硅、铝、铁、钙、镁的含量,属于核技术应用领域。
背景技术
用D-D中子管为中子源,快速分析水泥中5种元素(硅、铝、铁、钙、镁)的含量是核技术应用领域的一大研究热点。它的原理是:用D-D中子管发射的2.5MeV中子辐照水泥样品,与水泥中的原子核发生辐射俘获,并释放出瞬发特征伽马射线。利用特征伽马射线的能量确定元素种类,利用特征伽马射线的总计数计算元素含量。由于镁、铝以及铁的含量少,测量精度低。水泥厚度以及周围物质对测量精度都有较大的影响,但是,到目前为止还没有哪个单位对它们进行过具体研究。下面以铁为例说明水泥厚度以及周围物质对测量精度的影响。
1.水泥厚度:在中子产额和水泥箱底面积一定的情况下,当水泥厚度增加时,水泥中铁元素产生的伽马射线“总和”在增加。然而,由于水泥样品对伽马射线的作用,能够到达BGO探测器的比率(到达BGO探测器的伽马射线数与“总和”之比)在减小。因此,水泥应该有一个最佳厚度。
2.周围物质的干扰:周围介质中含有铁,它与中子作用产生的特征伽马射线将影响水泥中铁含量的测量精度。
发明内容
为了克服现有的“中子水泥多元素分析仪”的不足,本实用新型提供一种“中子水泥多元素快速分析仪”,所要解决的技术问题是屏蔽周围介质产生的伽马射线、选择最佳的水泥厚度以提高测量精度。
为了实现上述目标,本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:
1.一种中子水泥多元素快速分析仪,D-D中子管、水泥箱和BGO探测器皆为圆柱体,轴线重合,水泥箱位于D-D中子管和BGO探测器之间,其特征是:水泥箱、D-D中子管以及BGO探测器都放置在铅室内。
2.水泥箱的半径为14cm,厚度为10cm。
3.铅室和铅室门组成的铅室是一个半径为45cm,长为70cm的圆柱体,去掉与中子发生器D-D中子管、水泥箱以及BGO探测器所占的区域。
铅室和水泥箱的设计理由如下:
为了完全屏蔽周围物质与中子作用产生的伽马射线进入水泥箱和BGO探测器,水泥箱和BGO探测器外面有20cm厚的铅。由于“中子水泥多元素快速分析仪”安装后不需要移动,所 以仪器虽然太重,但不影响使用。
这些铅所围成的空间就是铅室,它既可以完全屏蔽周围物质与中子作用的伽马射线进入水泥箱和BGO探测器,还可以使水泥箱所在区域的中子通量提高246.63%(这就意味着得到相同的伽马计数,可以节省71.15%的时间),使测量时间降低到5分钟。
在上述条件情况下,当水泥箱半径为14cm时,硅、铝、铁、钙、镁的特征伽马射线数达到最大值,所对应的水泥厚度分别为10.2cm、1.5cm、10.5cm、11.7cm、9.7cm。因此,当水泥箱厚度为10cm左右时,硅、铁、钙、镁的伽马计数达到最佳值;当水泥箱厚度为1.5cm时,铝的伽马计数达到最佳值。由于铝的热中子俘获截面比较大(232mb),伽马计数多(是其它元素特征伽马计数的2.2~105.0倍),所以水泥箱的厚度最终选择为10cm。
本实用新型的有益效果是,可以快速、准确地测量出水泥中硅、铝、铁、钙、镁的含量。
附图说明
下面结合附图和实施例进一步对本实用新型进行说明。
附图是本实用新型的结构方框图。
图中1.D-D中子管控制台,2.铅室,3.D-D中子管,4.水泥箱,5.BGO探测器,6.铅室门,7.主放大器,8.多道卡(MCA),9.计算机。
具体实施方式
图中D-D中子管控制台(1),主放大器(7),多道卡(8)以及计算机(9)放置在控制室内,其它组件放置在地下室内。D-D中子管控制台(1)和D-D中子管(3)经电缆相连,它主要控制中子发生器的输出状态。BGO探测器(5)探测到的伽马射线经过电缆传输到主放大器(7),放大后经过电缆传输到多道卡(8),多道卡(8)按照射线能量对其接收,并存储在计算机(9)中,检测结束后,计算机(9)计算出水泥的各项指标。水泥箱(4)、D-D中子管(3)以及BGO探测器(5)都是圆柱形的,轴线重合。水泥箱(4)半径为14cm,厚度为10cm,与D-D中子管(3)以及BGO探测器(5)都紧密相连。铅室(2)和铅室门(6)构成了铅室,用于屏蔽周围介质与中子作用产生的伽马射线,提高水泥箱所在区域的中子通量。
Claims (3)
1.一种中子水泥多元素快速分析仪,D-D中子管(3)、水泥箱(4)和BGO探测器(5)皆为圆柱体,轴线重合,水泥箱(4)位于D-D中子管(3)和BGO探测器(5)之间,其特征是:水泥箱(4)、D-D中子管(3)以及BGO探测器(5)都放置在铅室内。
2.根据权利要求1所述的中子水泥多元素快速分析仪,其特征是:水泥箱(4)的半径为14cm,厚度为10cm。
3.根据权利要求1所述的中子水泥多元素快速分析仪,其特征是:铅室(6)和铅室门(7)组成的铅室是一个半径为45cm,长为70cm的圆柱体,去掉与中子发生器D-D中子管(3)、水泥箱(4)以及BGO探测器(5)所占的区域。
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CN108107062A (zh) * | 2017-12-14 | 2018-06-01 | 东莞理工学院 | 一种中子防辐射混凝土的检测装置 |
CN108152310A (zh) * | 2017-11-19 | 2018-06-12 | 中山大学 | 一种用于中子活化实验的中子源屏蔽体 |
CN113720864A (zh) * | 2021-11-03 | 2021-11-30 | 四川省工程装备设计研究院有限责任公司 | 一种高放样品中子成像检测装置 |
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