[其他]中子水分仪

说明书

本实用新型属于利用粒子辐射研究或分析材料的领域，具体涉及一种中子水分仪。

在各种水分分析技术中，中子测水法以其测量精度高及干扰因素少而得到广泛应用。目前中子测水主要采用电离室技术和闪烁技术两种。如美国开瑞公司生产的中子水分仪多数就采用电离室技术，该仪器的主要特点是将中子探头放在待测物料的器壁上，密度补偿系统采用一套γ密度计，该计亦安装在现场。联邦德国柏特毫得公司生产的中子水分仪则采用闪烁技术，探头可做成插入式和表面式两种，主机亦加一套γ密度补偿系统，附有微机数据处理系统。日本专利JP5763439公开的中子水分仪也采用了闪烁技术，亦附加了一套γ密度补偿系统。以上所述的这些中子水分仪都存在以下不足之处：

（1）密度补偿系统比较复杂，虽然补偿后精度很高，但在测量要求不很高的情况下，可以设法采用简单的方法来实施。

（2）在中子法测水的理论和实践中都认为稀土含量超过10^－7就对中子测水有不可忽略的影响，目前已有的这些中子水分仪都不能测定硼砂、含稀土元素的铁精矿、烧结矿和稀土矿粉中的水分。

本实用新型目的是提供一种密度补偿较为简单，扩大测量中子能域使其适用于测量稀土元素物料的水分的中子水分仪。

中子水分仪由探头和主机两部分组成，中间用屏蔽电缆相连接，作供电和传送信号用。探头中装有中子源和γ射线源。距中子源一定的间隔装有闪烁体，闪烁体采用对低能中子，尤其是热中子很灵敏，对γ射线也很灵敏的锂玻璃。紧挨着闪烁体装有光电倍增管，光电倍增管和前置放大器相连接。主机中有低压电源和供给探测器工作的高压电源。主放大器的输入端通过屏蔽电缆与探头中的前置放大器的输出端相连接，甄别器的输入端与主放大器的输出端相连接，甄别器的输出端与脉冲成形器的输入端相连接，脉冲成形器的输出端与率表和微处理机的输入端相连接，率表的输出端与记录显示单元相连接。微处理机的输出端与打印显示单元相连接。

本实用新型有以下附图：

图1.中子水分仪电气原理图；

图2.探头结构示意图；

图3.锂玻璃闪烁体对中子的能量响应曲线；

图4.不同厚度锂玻璃的探测效率；

图5.探测器与射线源不同距离处水分与计数率的关系；

图6.铁精矿粉中水分与积分计数率的关系曲线。

下面通过附图和实施例对本实用新型作进一步的详细描述。

在待测物料中放入一个源强一定的快中子源，它连续不断地放出一定能量的快中子。这些快中子在物料中运动，与原子核碰撞被减速为慢中子，最终慢化为热中子，在物料中扩散直到被吸收。根据中子减速理论，中子与不同质量的原子核进行弹性碰撞时，其能量损失是随核质量的增加而迅速减小。氢核最轻，碰撞时它使中子损失能量最多，此外，氢核远比其它原子核对中子的散射截面大，尤其是对低能中子的散射截面更大。在待测物料中所含水分愈大，氢核就愈多，快中子减速为热中子的数目也越多。根据减速扩散理论，可以得出热中子的密度分布是以中子源为中心的热中子云球。水分含量越大，热中子密度分布峰越窄而高，如果在靠近快中子源附近放入一个热中子探测器就可以通过接收的热中子数目来确定物料的水分。这就是中子法测水的基本原理。