CN210269663U - 中子化学战剂无损检测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种中子化学战剂无损检测系统，包括氘离子发射装置、氘靶，靶室、被测样品放置区、γ射线探测器，氘靶设置在靶室内，氘离子发射装置设置在靶室外侧朝向氘靶并能朝向氘靶发射氘离子，氘靶被氘离子照射会发射中子束，被测样品放置区设置在中子束的出射方向上，γ射线探测器设置在被测样品放置区周围用于探测被中子束照射的样品发出的γ射线。

Description

中子化学战剂无损检测系统

技术领域

本实用新型涉及一种中子化学战剂无损检测系统。

背景技术

部队在废旧弹药的销毁处理过程中，经常会遇到一些标志不清的弹药(如战争遗留弹)，不知其弹体内是普通炸药还是化学战剂，这给弹药销毁处理方案的制定和实施带来很大的难度。化学战剂属于一种高效的大规模杀伤性武器，标识不清的化学战剂弹若按普通弹药进行直接销毁，将会给作业官兵的身体造成很大伤害，甚至酿成重大安全事故。为此，需要对弹体内的装药成分迸行检测，以确认是否含有化学战剂。

目前主要的化学战剂检测技术大致可分为以下几类：一是传感器类，目前较为成熟的有声表面波传感技术、电化学传感器。二是各类光谱、色谱技术，包括离子迁移谱、气/液相色谱一质谱技术等。三是射线检测类，包括X射线检测和中子检测等。前两类均是在化学战剂挥发到空气中后，通过取样分析获取空气中化学战剂的含量信息，属“被动式”的检测方式。对于挥发性小的密封罐体(如炮弹)，“被动式”的检测方式需要将罐体打开进行取样，取样过程烦琐且对操作人员带有较大的危险性，因此，前两类方法在实际操作中很不适用。因而发展了以X光检测和中子检测技术为主的“主动式”检测方式，即通过X光或中子“主动”照射被检测物，通过测量射线作用后的信息对被检测物做出判断。中子具有非常强的穿透能力，可轻易穿透弹壳与弹体内物质发生相互作用，作用后释放的特征射线可作为待检测物的指纹，用以判定待检测物的属性，且作用快速、反应灵敏、误报率低。因此，中子是化学战剂检测的有效手段。

实用新型内容

针对上述技术问题，本实用新型提出一种中子化学战剂无损检测系统。

本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种中子化学战剂无损检测系统，包括氘离子发射装置、氘靶，靶室、被测样品放置区、γ射线探测器，氘靶设置在靶室内，氘离子发射装置设置在靶室外侧朝向氘靶并能朝向氘靶发射氘离子，氘靶被氘离子照射会发射中子束，被测样品放置区设置在中子束的出射方向上，γ射线探测器设置在被测样品放置区周围用于探测被中子束照射的样品发出的γ射线。

本实用新型还进一步设置为，所述的靶室上设有中子束出射口，所述的中子束出射口设有第一屏蔽体。

本实用新型还进一步设置为，被测样品放置区与第一屏蔽体之间设有第二屏蔽体，第二屏蔽体靠近被测样品放置区设置。

本实用新型还进一步设置为，所述的靶室上设有α粒子束出射口，α粒子束出射口与中子束出射口位于同一直线上且分别位于靶室的两相对侧壁上，氘靶被氘离子照射会发射出与中子束方向相反的α粒子束，还包括α粒子探测器，所述的α粒子探测器设置在α粒子束出射口。

本实用新型还进一步设置为，还包括数据采集装置，所述的数据采集装置分别与α粒子探测器和γ射线探测器连接。

本实用新型还进一步设置为，所述的第一屏蔽体为铁屏蔽体。

本实用新型还进一步设置为，所述的第二屏蔽体为铅屏蔽体。

本实用新型还进一步设置为，所述的第一屏蔽体上设有锥形的中子束通道，中子束通道为靠近中子束出射口端小，远离中子束出射口端大。

本实用新型还进一步设置为，α粒子探测器和α粒子束出射口之间设有第三屏蔽体，所述的第三屏蔽体上设有锥形的α粒子束通道，α粒子束通道为靠近靶室端小，远离靶室端大。

本实用新型的有益效果：

本实用新型提供的中子化学战剂无损检测系统，其通过中子束来对弹药进行照射，弹体内的化学战剂与中子束发生非弹散射作用后释放特征γ射线，通过特征γ射线谱分析获取元素的含量信息，从而确定待测样品是否含有化学战剂以及为何种化学战剂。从而不需要打开弹体进行检测，提高了安全性，且检测效率高、准确。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如下参考图1对本实用新型进行说明：

一种中子化学战剂无损检测系统，包括氘离子发射装置10、氘靶20，靶室30、被测样品放置区40、γ射线探测器50。

氘靶20设置在靶室30内，氘离子发射装置10设置在靶室30外侧朝向氘靶20并能朝向氘靶20发射氘离子，氘靶20被氘离子照射会发射中子束，被测样品放置区40设置在中子束的出射方向上，γ射线探测器50设置在被测样品放置区40周围用于探测被中子束照射的样品发出的γ射线。

其中，所述的靶室30上设有中子束出射口60，所述的中子束出射口60设有第一屏蔽体70。

其中，被测样品放置区40与第一屏蔽体70之间设有第二屏蔽体80，第二屏蔽体80靠近被测样品放置区40设置。

其中，所述的靶室30上设有α粒子束出射口90，α粒子束出射口90与中子束出射口60位于同一直线上且分别位于靶室30的两相对侧壁上，氘靶20被氘离子照射会发射出与中子束方向相反的α粒子束，还包括α粒子探测器100，所述的α粒子探测器100设置在α粒子束出射口90。

在中子发生反应过程中，中子与α粒子在时间上是同时产生的，空间上是一一对应的，二者运动方向相反且在同一条直线上。通过测量α粒子，在空间上选择一个呈圆锥体形状的中子束，即通过α粒子对中子进行“标记”。当被标记的中子与样品材料发生作用时，产生特征γ射线。样品的特征γ射线将会集中在一个很窄的时间窗内，通过时间窗卡阈就可以把特征γ射线选取出来，其他与标记中子不相关的γ射线将会被甄别掉。这样就有效抑制了其他γ射线的干扰，降低了检测误差。

其中，还包括数据采集装置，所述的数据采集装置分别与α粒子探测器100和γ射线探测器50连接。

数据采集装置采用基于VME总线的时间数字转换器、电荷数字转换器、时间符合单元、常份额甄别器等电子学插件。编制专用的数据采集、存储和处理程序，以实现以下功能：对多路进行α－γ相关时间谱、符合γ能谱测量；实时对γ探测器进行非线性修正，中子通量监测，谱数据存储与处理等。

γ射线探测器可采用LaBr3探测器或BGO探测器。

其中，所述的第一屏蔽体70为铁屏蔽体。

其中，所述的第二屏蔽体80为铅屏蔽体。

其中，所述的第一屏蔽体70上设有锥形的中子束通道，中子束通道为靠近中子束出射口60端小，远离中子束出射口60端大。

其中，α粒子探测器100和α粒子束出射口90之间设有第三屏蔽体110，所述的第三屏蔽体110上设有锥形的α粒子束通道，α粒子束通道为靠近靶室30端小，远离靶室30端大。

本实用新型的有益效果：

本实用新型提供的中子化学战剂无损检测系统，其通过中子束来对弹药进行照射，弹体内的化学战剂与中子束发生非弹散射作用后释放特征γ射线，通过特征γ射线谱分析获取元素的含量信息，从而确定待测样品是否含有化学战剂以及为何种化学战剂。从而不需要打开弹体进行检测，提高了安全性，且检测效率高、准确。

通常的化学战剂主要由有机物组成，与普通有机物相比除了含有C、N、O等元素外，还含有F、S、Cl、P、AS等特征元素，不同的化学战剂上述元素的成分与含量均不一样，因而可以通过元素成分信息来区分化学战剂和普通有机物。中子化学战剂无损检测主要是基于中子与化学战剂元素发生非弹散射作用后释放特征γ射线，通过特征γ射线谱分析获取元素的含量信息，从而确定待测样品是否含有化学战剂以及为何种化学战剂。下表1列出了能量为14MeV的中子与上述元素发生非弹反应的γ射线能量及反应截面，从表中可知中子与上述元素作用的反应截面均较大，且释放的γ射线能量较高便于测量(达到MeV以上)，尤其对于化学战剂的特征元素P、S、C1等更加明显。

表1 中子与化学战剂主要元素的反应道、反应截面及特征γ能量

续表

以上所述的仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种中子化学战剂无损检测系统，其特征在于：包括氘离子发射装置、氘靶，靶室、被测样品放置区、γ射线探测器，氘靶设置在靶室内，氘离子发射装置设置在靶室外侧朝向氘靶并能朝向氘靶发射氘离子，氘靶被氘离子照射会发射中子束，被测样品放置区设置在中子束的出射方向上，γ射线探测器设置在被测样品放置区周围用于探测被中子束照射的样品发出的γ射线。

2.根据权利要求1所述的一种中子化学战剂无损检测系统，其特征在于：所述的靶室上设有中子束出射口，所述的中子束出射口设有第一屏蔽体。

3.根据权利要求2所述的一种中子化学战剂无损检测系统，其特征在于：被测样品放置区与第一屏蔽体之间设有第二屏蔽体，第二屏蔽体靠近被测样品放置区设置。

4.根据权利要求1所述的一种中子化学战剂无损检测系统，其特征在于：所述的靶室上设有α粒子束出射口，α粒子束出射口与中子束出射口位于同一直线上且分别位于靶室的两相对侧壁上，氘靶被氘离子照射会发射出与中子束方向相反的α粒子束，还包括α粒子探测器，所述的α粒子探测器设置在α粒子束出射口。

5.根据权利要求4所述的一种中子化学战剂无损检测系统，其特征在于：还包括数据采集装置，所述的数据采集装置分别与α粒子探测器和γ射线探测器连接。

6.根据权利要求3所述的一种中子化学战剂无损检测系统，其特征在于：所述的第一屏蔽体为铁屏蔽体。

7.根据权利要求3所述的一种中子化学战剂无损检测系统，其特征在于：所述的第二屏蔽体为铅屏蔽体。

8.根据权利要求6所述的一种中子化学战剂无损检测系统，其特征在于：所述的第一屏蔽体上设有锥形的中子束通道，中子束通道为靠近中子束出射口端小，远离中子束出射口端大。

9.根据权利要求4所述的一种中子化学战剂无损检测系统，其特征在于：α粒子探测器和α粒子束出射口之间设有第三屏蔽体，所述的第三屏蔽体上设有锥形的α粒子束通道，α粒子束通道为靠近靶室端小，远离靶室端大。

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