[发明专利]一种基于中子活化伽马能谱分析的铜渣成分含量检测装置

说明书

本发明公开了一种基于中子活化伽马能谱分析的铜渣成分含量检测装置，包括中子发生器、中子反射层、辐射屏蔽体、伽马射线屏蔽体、热中子吸收体、伽马能谱探测器、伽马探测器屏蔽体、中子通量监测器、中子发生器控制模块和伽马能谱测量和处理模块；中子反射层、辐射屏蔽体依次按照从内到外的顺序对中子发生器进行包裹，共同构成中子发生器的准直和屏蔽体；伽马能谱探测器置于伽马探测器屏蔽体内，并在探测器前端放置热中子吸收体。该装置中子源采用小型中子发生器，伽马能谱探测器为3英寸溴化镧，通过对铜渣活化后的瞬发伽马射线能量及强度进行测量和分析，可实现对铜渣成分和含量的快速检测。

技术领域

本发明属于核辐射探测技术领域，尤其是热中子活化分析和瞬发伽马能谱探测技术领域，具体涉及一种基于中子活化伽马能谱分析的铜渣成分含量检测装置。

背景技术

在冶金领域中，对原材料或者工艺过程材料成分的检测至关重要，实时有效的在线成分检测，能够有效的提高产品工艺品质、生产效率以及提升工艺流程的智能化水平。借助中子活化瞬发伽马分析技术，中子与待检测原料发生中子活化反应，通过探测和分析活化产生的瞬发伽马能谱，来实现物料成分及其含量的在线检测。无需复杂的化学分析方法，即可实时的获取材料的成分含量。由于中子具有很强的穿透能力，可穿透进入物料内部，实现全物料成分的非接触在线检测。

中子发生器产生高能的快中子，快中子与外层的石墨反射层发生散射，经过多次的散射逐渐慢化为能量较低的热中子，热中子从石墨反射层的孔道中射出，与待检测物料原子核发生辐射俘获反应，并释放出特征伽马射线。通过测量物料的活化伽马能谱，并对能谱中的能峰进行定性和定量分析即可获得物料中的成分含量。

受制于中子发生器的获取与工业使用集成问题，前期中子活化分析技术在国内水泥、煤炭和冶金行业中实际应用推广的进展极其缓慢。近年来，随着国家对于落后生产工艺改造升级的强力推动，以及环保督查力度的日趋加强，生产企业改造产线提高经济与环保效益的动力大幅度提高。国外的工业检测设备生产商，瞄准中国广大的应用市场前景，开始大力推动中子活化分析检测设备的研制和推广。针对各种应用场景，自主研发适合国内矿产资源生产使用领域的中子活化分析检测设备，对于打破国外技术垄断，提高制造行业装备的国产化率具有积极意义。

随着国内中子发生器研制技术的提升，紧凑型、高产额的小型氘氘中子发生器已经可以满足中子活化分析的需求，将小型中子发生器应用于工业物料成分的检测已经具备了可行性。相对于传统的中子活化分析采用Cf-252放射源，中子发生器在关断后就没有中子和伽马辐射产生，便于现场的维护和操作，具有更高的辐射安全可控性。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种基于中子活化伽马能谱分析的铜渣成分含量检测装置，用于工业生产中铜渣成分及含量在线检测。

本发明采用的技术方案为：

一种基于中子活化伽马能谱分析的铜渣成分含量检测装置，包括伽马能谱探测器、伽马探测器屏蔽体、第一、第二中子反射层、热中子吸收体、铜渣、伽马射线屏蔽体、辐射屏蔽体、中子发生器、中子通量监测器；其中，一对所述伽马探测器屏蔽体均开设中心圆孔放置所述伽马能谱探测器，在所述中心圆孔前放置所述热中子吸收体；所述的第二中子反射层为上端开口且中空的长方体，其上端开口由所述伽马射线屏蔽体覆盖，并将所述中子发生器包裹在内；所述的伽马射线屏蔽体位于所述中子发生器的正上方和所述铜渣的正下方，并紧贴所述伽马探测器屏蔽体；所述铜渣设置在一对所述伽马探测器屏蔽体之间，其正上方设置所述第一中子反射层；所述辐射屏蔽体包围所述的铜渣成分含量检测装置的最外围；所述中子通量监测器位于所述第一中子反射层、伽马探测器屏蔽体、伽马射线屏蔽体组成的腔体内，并紧挨所述铜渣。

所述中子发生器产生高通量和能量的中子，通过所述第一、第二中子反射层将中子的能量降低，并聚集至所述铜渣与其内元素发生中子活化反应；所述铜渣被活化后释放大量的瞬发伽马射线，所述伽马射线进入所述伽马能谱探测器被吸收并产生脉冲信号，通过记录所述脉冲信号的能量和强度，实现对铜渣成分含量的检测。