[实用新型]中子水泥多元素快速分析仪

说明书

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。