利用中子技术检测爆炸物的实验研究
中子反射技术
中子反射技术中子反射技术是一种高精度的面分析方法，利用中子与材料交互作用的反射原理，对物质表面、界面和薄膜等进行表征。
本文将从基本原理、实验成像和应用领域三方面来阐述中子反射技术。
一、基本原理中子反射技术基于中子与原子的交互作用原理，中子与原子核发生强相互作用，而与电子的相互作用相对较弱，中子的波长与原子间的尺度相当。
当中子入射到材料的表面或界面处，会引起反射，反射率与入射角、表面形貌等因素有关。
通过测量反射率随入射角变化的曲线，可推导出物质表面或界面的结构参数，如层厚、界面粗糙度等。
二、实验成像中子反射技术需要使用中子源、样品台及探测器等设备。
中子源通常是反应堆或中子发射装置等，产生中子束。
样品台用于固定及旋转样品，通常使用氢化物样品台、电动样品台等。
探测器用于测量反射中子的强度，常用的有闪烁计数器、多丝计数器、图像板等。
中子反射实验实现过程如下：通过样品台固定样品，让中子束入射到样品表面或界面处，探测器测量反射中子强度。
随着入射角度的改变，探测器测到的反射中子强度随之发生变化。
这些数据经处理后，可以得到反射曲线并推导出样品的结构参数。
三、应用领域中子反射技术在材料科学、生命科学、环境科学、化学等领域中有着广泛的应用。
其中，最典型的案例是薄膜和界面结构的研究。
在光学和电子学领域，薄膜与界面的精确结构控制是制备高性能器件的重要关键技术，而中子反射技术可以提供高分辨率、非破坏性的表征手段。
此外，中子反射技术在天然高分子材料、药物结构、充电电池等领域中，也有着广泛应用。
总之，中子反射技术是一种高精度的面分析方法，可以提供非破坏性、高分辨率的表征手段，已经成为材料科学、生命科学、环境科学、化学等领域中不可缺少的实验方法之一。
基于太赫兹光谱技术的TNT炸药检测试验研究
基于太赫兹光谱技术的TNT炸药检测试验研究刘晓东;祁乐融;张志杰;王高【摘要】利用TAS7500SP光谱仪和太赫兹时域光谱技术研究了2,4,6三硝基甲苯(TNT)在0.1～5 THz频率范围的光谱性质,得到了其指纹谱信息,对获得的光谱进行优化并提取了特征峰值.实验表明,所得结果与国内外其他机构测量的该炸药的吸收谱、频域谱、时域谱线走势和吸收峰位置基本一致,并且首次测得该炸药在该频段的吸收系数、反射率、反射谱、透射比、透射光谱,丰富和补充了该炸药在太赫兹波段的光谱数据.【期刊名称】《中北大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2016(037)004【总页数】6页(P425-429,435)【关键词】TNT;太赫兹光谱;反射;透射【作者】刘晓东;祁乐融;张志杰;王高【作者单位】中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室,山西太原030051;中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室,山西太原030051;中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室,山西太原030051;中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室,山西太原030051【正文语种】中文【中图分类】TN247近年来对爆炸物的探测和探测技术的发展革新日益成为安保工作的重点. 目前常见的爆炸物探测技术主要有以X射线成像技术、毫米波成像技术、微波成像技术、太赫兹成像技术为代表的成像技术[1]和以中子技术、核四极矩技术为代表的核技术[2-3]，其中X射线成像是目前最常见的探测技术. X射线成像技术[4]通过投射X射线能量收集图像数据，成像结果反映了目标物对X射线的吸收程度，显示出投影图形，缺点是提供的探测信息较少，在图像中很难分辨出与X射线没有强相互作用的一个个独立物体，且存在侵犯他人隐私和放射安全性等问题. 与微波、红外光不同的是，毫米波对各种绝缘材料都有良好的穿透性. 当物体表面产生的温度比绝对零度大时，它就会向外辐射出一定的能量，并且这种能量的大小与物体的性能和温度有关. 毫米波成像技术[5]通过检测不同能量辐射体辐射的毫米波能量可以显示出藏匿在衣物下的手枪、炸弹和毒品等，但是也存在侵犯他人隐私以及辐射安全性问题. 微波成像采用微型雷达发射微波脉冲，根据反波成像，这是一种主动式探测方法，不用辐射体进行辐射. 微波是一种可以穿透空气、雾和一些电介质的穿透能力很强的波，它甚至可以穿透人的身体，可检测出藏匿在人体内的物品(如爆炸物和毒品等). 中子探测技术[6-7]利用中子脉冲束和N， O， C， H 原子核发生相互作用发射出特征射线来确定物品中上述元素的含量和空间分布图. 四极矩共振频率[8-9]具有唯一性，不同的物质有不同的四极矩共振频率谱，在这些频率谱中含氮分子的共振频率不同，可以将其视为该分子的“指纹”[10]. 核四极矩技术使用的是低强度(低功率)调谐无线电脉冲，这些脉冲是用来增强爆炸物中来自氮元素所产生的信号，进一步探测出所测物质的分子结构. 这种检测方法的准确度高，但目前可检测的爆炸物种类较少且金属屏蔽会使该方法失效. 以上传统方法存在各自缺点，然而太赫兹波[11]穿透性好，能量低，这使得它在爆炸物的探测中有广阔的应用前景.太赫兹时间分辨测量技术是同步相干探测，对热背景噪声不敏感，具有很高的信噪比[12-17]，这样就有许多爆炸性物质的一些特性，比如分子的振动和转动能级谱处在太赫兹波段[18]，随后通过测量爆炸物的特征光谱可以很容易地识别爆炸物. 近年来，太赫兹光谱技术不断被用来检测人体携带的隐蔽爆炸物，用THz-TDS技术对爆炸物进行的研究也在不断深入[19-23]. 圣地亚国家实验室探测在0.05～2.7 THz频段范围内2,4-DNT的气态THz吸收谱；中国首都师范大学探测了RDX， HMX， PETN在多种湿度下处于0.2～2.5 THz频段内的太赫兹光谱，并采用THz-TDS法对爆炸物爆炸物的吸收谱进行探测，探测了RDX， TNT，DNT的吸收谱，同时以RDX为主要成分的8701， R852， R791， PW30在0.2～2.5 THz频段内的THz吸收谱也在探测中[24]. 本文设计了太赫兹光谱检测系统对TNT炸药进行检测.光谱测量使用的太赫兹波可表示成各个频率分量的线性叠加，每个频率分量可表示为式中：和分别表示样品的两个界面的太赫兹电场透过率. 样品通过太赫兹波后，样品通过太赫兹波后，其衰减程度表示吸收率. 样品不同，其吸收率不同. 还有基于电场和功率的吸收率. 在通过太赫兹波检测炸药中的吸收谱测量中，样品的吸收率可表示为式中：I0是初始的太赫兹波功率; Is是经过样品后太赫兹波功率; m是太赫兹波经过的样品质量; α是基于单位质量的吸收率[25].本文采用爱德万公司的TAS7500SP进行光谱测量. 与传统光谱仪相比，TAS7500SP太赫兹光谱成像系统的处理速度快、集成度高、稳定性好. 其频率范围0.03～7 THz，动态范围≥60dB，扫描速度达8 ms/次，工作温度范围10～30 ℃，外形尺寸500×490×410 mm，便于移动，可在绝大多数室内温度下工作. 仪器采用的是太赫兹时域光谱技术，这是一种在飞秒超快激光技术上的远红外波段光谱测量技术，它通过利用物质吸收太赫兹波，从而引起低频运动来获得材料的特征谱线. 典型的太赫兹时域光谱系统[26] 如图 1 所示，由飞秒激光器(fs laser)、太赫兹发射极(InAs作为发射晶体)、太赫兹波探测极(ZnTe作为探测晶体)及时间延迟系统(光学透镜组成的delay line)组成. 飞秒激光器可以产生光脉冲，并且光脉冲可以被分束镜分为两种光源，分别为泵浦和探测光源. 泵浦脉冲可以通过可变的光学延迟线入射到太赫兹发射晶体InAs表面，产生激光斑点. 飞秒激光脉冲激发InAs晶体，使其表面耗尽层载流子发生跃迁，产生THz脉冲，然后被被离轴抛物面镜PM4聚焦到ZnTe晶体上. 探测光经过多次反射后通过偏振片P，之后由硅片将其反射到探测晶体上，与太赫兹脉冲聚焦在晶体上相同的位置. 太赫兹脉冲电场使脉冲偏振态发生改变，然后用电光晶体探测可知太赫兹脉冲电场的大小和变化. 当探测脉冲的偏振态发生改变，经过1/4波片QWP，调节起始测量的平衡点，差分探测器可测量到被偏振分束镜PBS分成的两偏振分量的强度差，经一个双眼光电探头连接到锁相放大器上放大，最后计算机进行数据采集和分析得到时域光谱. TAS7500SP系统内建有干燥空气单元，减少空气中水分对太赫兹波的吸收，提高了准确性.2.1 样品被测爆炸物为梯恩梯(2,4,6-Trinitrotoluene， TNT)，其分子式为C6H2CH3(NO2)3，即2,4,6-三硝基甲苯. 这是一种黄色粉末状的烈性炸药，可水下爆破，难溶于水、乙醇、乙醚，易溶于氯仿、苯、甲苯、丙酮，常用来做起爆药. 将其粉末制成直径为10 mm，厚度为4.13 mm的圆盘状压片进行检测，分析其光谱特性.2.2 实验结果在室温23 ℃的条件下，利用TAS7500SP太赫兹光谱系统得到了测试结果. 图 2 所示为透过4.13 mm厚的2,4,6-TNT粉末压片的时域光谱. 图中给出了0～130ps的波形，可以看出在17～20 ps, 62～65 ps之间存在脉冲的峰值， 20～60ps和65 ps之后均为强度在0附近的振荡. 造成太赫兹脉冲尾部振荡的原因有很多，不仅电光取样过程中相位匹配造成的频率过滤会造成太赫兹脉冲尾部振荡，而且电光晶体对太赫兹脉冲的色散吸收也会造成太赫兹脉冲尾部振荡. 另外，残留在空气中的水蒸气对太赫兹波的吸收也会导致太赫兹脉冲的振荡. 太赫兹脉冲的晶体探测材料中存在较强的TO声子共振，与TO声子共振频率接近的太赫兹脉冲会作为分散的声子激化极元传播.炸药的太赫兹频域谱可由其时域谱经过快速傅立叶变换(FFT)得到. 图 3 是TNT的太赫兹频域谱，可得TNT的共振吸收峰值.TNT的吸收系数如图 4 所示. 利用软件对光谱进行特征峰提取，可知在0～5 THz 的频谱范围内， TNT在4.547 12, 4.638 67, 4.882 81 THz处有显著的特征吸收尖峰. 由图 5 可知， TNT反射光谱在0.251 77,0.427 25,0.633 24,1.41907,1.663 21 THz处存在峰值. 反射率在4.585 27 THz 处存在明显峰值. 由图 6 可知， TNT透射光谱在0.480 65 THz处有明显峰值，透射在4.013 06, 4.203 8, 4.257 2, 4.348 75, 4.432 68, 4.585 27, 4.844 67 THz处有显著峰值. 这些特征峰值可作为TNT炸药的指纹谱，在实际的安检过程中可使用太赫兹光谱识别，从而实现对TNT的探测. 表 1 为TNT实验测得的吸收峰和文献记载峰位，可以看出实验测得的吸收峰位置与文献记载峰位基本吻合且丰富了TNT在低频太赫兹区域的光谱特性.本文对TNT的太赫兹光谱进行了探测，得到了其在0.1～5 THz波段的时域光谱、频域谱、吸收系数、反射谱、反射率、透射比、透射光谱. 用Origin软件对光谱进行了寻峰操作，找出了TNT炸药的指纹位置. TNT炸药在太赫兹波段独特的吸收性体现了太赫兹光谱技术在爆炸物探测和识别方面重要的应用价值，同时也丰富了爆炸物的太赫兹光谱指纹库.。
MEMS技术检测爆炸物的原理与研究进展
Ｄｅ ｅｏ ｍ ｅ ｔｏ ｐ ｏ ｉ ｅＤｅ ｅ ｔｏ ｔ ＥＭ Ｓ ｖ ｌｐ ｎ ｆＥｘ ｌ ｓｖ ｔ ｃｉ ｎ ｗｉ Ｍ ｈ
ＫＯ ＮＧ Ｄｅ ｉ Ｚ － ， ＨＵ Ｊ ａ —ｉ ， ｏ ｇ ｇ ａ ｇ， Ｉ Ｂ ｎ － ｏ ＺＨＡＮＧ ｈ ｎ －ｏ ｇ， ＨＡＮＧ ａ ， ｉ ｙ ｉｎｂｎ ＱＩ ｎ － ｕ ｎ Ｌ Ｎ ｉｇ ｔ ， Ｙ ａ Ｚ ｅｇ ｙ ｎ Ｚ Ｔ ｏ ＬＵ Ｗｅ
技术和痕量探测技术． 体探测技术包括金属探测器 探测、 Ｘ射线探狈 、 中子探测 、 ４热 四极共振分析、 太赫 兹成像技术等． 痕量探测技术主要有光谱法、 电子 “ 鼻”石英微晶天平技术 、 、 气相色谱与 电子捕 获器联 用技术 、 化学喷显法 、 荧光检测法、 离子迁移谱分析 等， 另外利用经过训练的动物如警犬等也属于痕量 检测之列． 这些技术都各有一些特色和不足， 由于篇 幅所限， 不能在此一一介绍． 中， 其 离子迁移谱技术 相对而言发展和应用较 为成熟 ， 产品有通 道式、 台 式、 便携式等多种型号 ， 灵敏度较高 ， 检测极限的范 围在 １ ～１ ｇ之 间口． 了探 测 爆 炸 物 以外 ， ０ Ｏ ］除
Ｋｅ ｏ ｄ ： Ｅ Ｓ； ｐｏ ｉｅｄ ｔｃ ｉｎ ｙｗ ｒ ｓＭ Ｍ Ｅｘ ｌｓｖ ｅ ｅ ｔ ｏ
ＥＥ Ｃ： ２ ０ ７３
ＭＥ ＭＳ技 术 检 测 爆 炸 物 的原 理 与研 究 进 展
孔德义 ， 诸建彬 ， 齐永 光， 林丙涛 ， 张正勇 ， 张 涛 ， 路 巍
（ 中国科学院合肥智能机械研究所传感技术 国家重点 实验室 ， 合肥 ２０３ ） ３０１
实用化前还需要解决选择性 、 稳定性 、 抗环境 干扰 等技术难题 。
关 键词 ： ＭＳ 爆炸物检测 ＭＥ ；
化学反应中的核裂变反应
化学反应中的核裂变反应核裂变反应是一种重要的核反应类型，它在化学领域中发挥着重要的作用。
本文将详细介绍核裂变反应的基本原理、实验方法以及在能源生产中的应用。
一、核裂变反应的基本原理核裂变反应是指重原子核在受到中子轰击后发生裂变，产生两个或更多中子、释放能量的过程。
核裂变反应是一种放射性衰变方式，常见的核裂变反应是铀-235的裂变。
核裂变反应的基本原理可由以下步骤描述：1. 中子吸收：核裂变反应通常需要中子参与，中子被核吸收后产生高能级的核态。
2. 核裂变：吸收中子的核被激发到高激发态，随后分裂成两个或更多的碎片核。
3. 中子释放：核裂变过程中释放出的中子被其他核吸收，从而引发更多的裂变反应。
二、核裂变反应的实验方法实验室中常用的核裂变反应实验方法主要包括以下几种：1. 中子轰击：通过使用中子源轰击重原子核，观察裂变碎片的产生和释放的中子数目。
2. 放射性示踪：使用放射性示踪剂对核裂变反应进行标记，以便观察和测量裂变反应中产生的粒子和能量释放情况。
3. 粒子加速器：利用粒子加速器加速高能量的粒子，使其与重原子核碰撞，触发核裂变反应。
三、核裂变反应在能源生产中的应用核裂变反应在能源生产中具有重要的应用价值，主要体现在核电站和核武器中。
1. 核电站：核裂变反应在核电站中用于产生大量的能量。
通过控制和维持核链式反应，释放的能量转化为电能供应给社会生活和工业生产。
2. 核武器：核裂变反应在核武器中用于产生巨大的爆炸能量。
核武器通过高效的核裂变反应释放的能量，具有巨大的破坏力。
总结：核裂变反应是一种重要的核反应类型，涉及到中子的吸收、核的裂变和中子的释放。
核裂变反应可以通过中子轰击、放射性示踪和粒子加速器等实验方法进行研究。
在能源生产中，核裂变反应被广泛应用于核电站和核武器的开发和使用中。
通过深入理解和研究核裂变反应，可以进一步推动核能技术的发展和应用。
（本文仅供参考，请勿直接使用）。
中子简并态物质
中子简并态物质中子简并态物质是一种极为特殊的物质形态，它具有许多奇特的性质和特征。
本文将从不同角度对中子简并态物质进行描述和解释，希望能够让读者更好地了解这一领域的知识。
第一部分：中子简并态物质的基本概念和背景中子简并态物质是由中子组成的一种物质形态，它的特殊之处在于中子的数量极为庞大，以至于中子之间的相互作用变得非常强烈。
这种情况下，中子将会填满所有可用的能级，形成一种类似于电子云的状态，从而使得中子简并态物质具有非常特殊的性质。
1. 密度极高：中子简并态物质的密度非常高，远远超过常规物质。
这是由于中子之间的相互作用导致中子的紧密堆积。
2. 强磁性：中子简并态物质具有很强的磁性，这是由于中子自身具有磁性并在简并态下相互排列引起的。
3. 高温高压：中子简并态物质在极高温度和压力下依然能够保持稳定，这是由于中子之间的相互作用强烈而且耐高温的结果。
4. 强大的引力：中子简并态物质因其极高的密度而产生强大的引力场，这使得它具有吸引其他物质的能力。
第三部分：中子简并态物质的研究进展和应用前景中子简并态物质的研究是一个非常活跃的领域，科学家们通过实验和理论模拟等手段不断深入探索其性质和特征。
这些研究不仅有助于我们更好地理解宇宙中的物质形态，还为未来的科学和技术发展提供了新的可能性。
1. 宇宙学意义：中子简并态物质在宇宙中的存在和演化对于理解宇宙起源和演化具有重要意义，它们可能是恒星残骸或者超新星爆炸的产物。
2. 中子星：中子简并态物质的一种重要形态是中子星，它是一种极为稳定且具有极高密度的天体。
中子星是宇宙中最致密的物体之一，其研究对于理解黑洞和引力波等现象具有重要意义。
3. 新型材料：中子简并态物质的研究也为新型材料的开发提供了思路和方法。
中子简并态物质的特殊性质和性能可以被用来设计和制造具有特殊功能的材料，如超导体和超导磁体等。
4. 核物理实验：中子简并态物质的研究还涉及到核物理实验和加速器技术的发展。
中子源的应用
中子源的应用中子源是一种能够产生中子的设备或装置，它在多个领域具有广泛的应用。
本文将介绍中子源的应用，并探讨其中一些重要的领域。
一、核能领域中子源在核能领域中发挥着重要的作用。
在核反应堆中，中子源可用于引发核裂变链式反应，从而产生大量的热能。
这种热能可以用于发电、供暖和工业生产等方面。
此外，中子源还可以用于核燃料的检测和分析，帮助科学家更好地了解核材料的性质和特点。
二、医学领域中子源在医学领域中也有重要的应用。
例如，中子源可以用于产生放射性同位素，从而用于放射治疗。
中子源还可以用于生物学研究，帮助科学家研究细胞的结构和功能，以及疾病的诊断和治疗。
三、材料科学中子源在材料科学领域中被广泛应用。
中子源可以通过中子衍射技术来研究材料的晶体结构和杂质的分布，帮助科学家设计和改进材料的性能。
中子源还可以用于材料的辐射损伤研究，以及材料的非破坏性测试。
四、能源领域中子源在能源领域中的应用也非常重要。
中子源可以用于研究和改进核融合技术，这是一种潜在的清洁能源来源。
中子源还可以用于研究和开发新型电池和储能材料，以及太阳能和风能等可再生能源的利用。
五、环境科学中子源在环境科学领域中也有一定的应用。
例如，中子源可以用于分析土壤和水体中的重金属污染物，帮助科学家评估环境健康风险。
中子源还可以用于研究大气中的气溶胶和云的形成过程，以及气候变化的影响。
六、安全领域中子源在安全领域中也扮演着重要角色。
中子源可以用于检测和鉴定爆炸物、毒品和其他禁止物品。
中子源还可以用于核辐射监测和核恐怖主义的防范，确保公众的安全和社会的稳定。
总结起来，中子源在核能、医学、材料科学、能源、环境科学和安全等多个领域具有广泛的应用。
它不仅帮助我们更好地了解和利用核能，还推动了科学技术的发展和人类社会的进步。
随着技术的进步和应用的不断拓展，中子源的应用前景将更加广阔。
2012.10.18中子的测量方法和探测器1
的中子灵敏度可达 ：
2.3×10-14 A／(n.cm2.s) 电离室高压电极(负极) 的内壁 及收集极外壁涂硼，室内充1％的氦 和6％的氮，93％的氩气。 由于中子产生的电流较大，γ的影 响较小。
9
(2)正比计数器
10B
(n, α) 7Li
输出脉冲幅度为：
A是正比计数器的气体放大倍数通常可达到103 ～105 ，En是中子的动能；Q是反应能；e是电子电荷量；W 是 平均电离能；C是计数器的等效输出电容。 主要用于热中子的测量。
16
几种发射体特性数据表
中子截面 ( b ) 150 5.1 37 响应时间 T 1／2 42s 3.7 min 瞬时 反应 (n,γ)β￣ (n,γ)β￣ (n,γ)γ
发射体
铑(Rh) 钒(V) 钴(Co)
密度
g／cm3
相对灵敏 度 铑=100
100 17.5 1.5
1014通量 燃耗 ％每年
32 1.6 11
能量为E n 的中子微观截面σ= σ0(1／υ)
2
2、核反冲法 中子与物质原子核发生弹性碰撞，原子核被反冲，且带一定正电荷，选用反冲核 弹性碰撞截面大的材料作为探测器灵敏物质，就可以简接测量中子的注量率。通常是 利用含氢物质作为灵敏体。 反冲核的反冲能表示为：
EA
4A 2 E cos n 2 (1 A)
各种闪烁体测量中子的性能对比
名 称 型 号 规 格 Φ32,50
Φ50×20 Φ50×1.5 Φ50×1.5 Φ40×10 Φ10～50 探测中子 效 率％
光衰时间 0.2μS 0.2μS 0.2μS 0.2μS 0.1μS 30 ns
光谱峰(1010m) 4500 4500 4500 4500 3950 4470
PGNAA在线分析技术的发展与现状
PGNAA在线分析技术的发展与现状摘要:瞬发伽马射线中子活化分析技术(PGNAA)技术由于其分析精度高、在线原位测量等众多技术优势,近年来被广泛用于工业、环境、安全等诸多领域。
本文就其技术原理、同类技术比较及其近年来在各领域的发展与现状进行了梳理与讨论。
关键词:PGNAA 在线分析元素测量1 PGNAA基本原理及优势瞬发γ射线中子活化分析(prompt gamma-ray neutron activation analysis,PGNAA)技术利用中子源产生的中子流轰击靶样品中各种元素的原子核,原子核发生辐射俘获、非弹性散射等反应,并在小于10-14 s时间内退激释放出能量为2 keV～10 MeV的γ射线,通过探测器探测,根据各特征γ射线的能量和强度(峰面积)对元素进行在线定性和定量分析。
传统的一些检测方法包括X荧光分析技术、红外分析技术和中子活化分析(neutron activation analysis,NAA)技术。
X荧光分析技术只能测量物料近表层的元素成分,对物料和表面的平整度具有很高的要求;而红外技术也只能测量物料的近表面成分含量,同时容易受到粉尘、湿度等环境条件的影响;NAA技术具有高准确度、高灵敏度和非破坏性分析等特点而被广泛应用于科研和工农业生产。
然而,对于一些轻元素(如H、B、N、P等)的测定,常规NAA技术显得无能为力,同时,NAA技术是一种离线的分析方式,无法实现在线测量,因此无法应用于工业在线测量分析。
由于中子穿透能力极强,与绝大多数的元素反应都很灵敏,因此可以实现高灵敏度、高准确度、非破坏性、对较大体积物料分析的实时在线测量分析（见表1）。
2 PGNAA技术国内外研究现状目前PGNAA技术按照中子源的类型主要分为两大类:基于反应堆和大型加速器的PGNAA技术和适于工业现场的大块物料成分在线检测的微型中子发生器和同位素中子源的PGNAA技术。
反应堆中子源是利用原子核裂变反应堆产生大量中子,反应堆是最强的热中子源,通过在反应堆的壁上开孔可以把中子流引出。
中子探测器的原理和方法
中子探测器的原理和方法中子探测器是一种能够检测到中子和其它微粒的精密仪器。
它是1933年由罗杰洛伊德和克劳斯格兰特发明的，它的发明标志着原子物理学进入了新的发展时期。
中子探测器根据不同的机制可以检测到不同能量的中子，其中最常用的有空气型探测器、放射性型探测器和电气型探测器。
空气型探测器是依赖空气散射机制的一种探测器。
它可以将检测到的基本粒子能量转换为电荷，从而检测出中子的能量和向量方向。
它一般由电子和费米子产生电荷，而二极管检测器可以检测到这些电荷，从而检测出中子。
空气型探测器能检测到不同能量的中子，但其探测效率较低，适用于检测能量较低的中子。
放射性探测器是结合放射性源和检测仪，依靠被放射物质释放出来的放射性物质，来检测出中子的机制。
在放射性源中，放射性粒子会撞击加热电离介质，从而产生放射性物质，并排出向空间的放射性物质。
这些放射性物质可以被检测仪检测到，因此可以检测出中子的能量和向量方向。
放射性探测器的探测效率较高，但适用于检测能量较高的中子。
电气探测器是基于介质电导检测原理的一种探测器，它可以检测出被穿过电导介质中的负电荷。
它一般由电极、电极信号放大器和计算机三部分组成，由电极收集到的信号通过放大器放大后，再通过计算机，从而检测出通过电导介质中的中子的能量和向量方向。
电气探测器的探测灵敏度高，能够检测到能量较低的中子，但其探测效率较低。
除了上述三种常用的探测器外，还有其它的探测器，如高压金属管探测器、晶体探测器、核跃迁探测器和电离室探测器等。
它们各有自己独特的优点，可以检测到不同能量和不同方向的中子。
在实际应用中，需要根据对象及其检测要求，选择合适的探测器，来提高检测效率。
中子探测器的应用比较广泛，已经广泛应用于科学研究、医学检测、安全监测和核工业等领域。
它可以用来研究原子和分子结构、分辨放射性核素和诊断癌症、检测放射性泄漏和识别爆炸物等。
对于原子核科学和放射医学的研究，中子探测器的应用更加广泛，是科学研究和生活中不可或缺的工具。
中子检测方法
中子检测方法中子检测的方法有很多种，主要包括核反冲法、核反应法、核裂变法、活化法等。
以下将简单介绍这些方法：1. 核反冲法：通过测量中子与原子核弹性散射后的反冲核在探测介质中引起的电离来反推原始中子的性质，这种方法只适用于探测快中子。
2. 核反应法：通过测量中子核反应产生的带电粒子来探测中子的方法，主要用于探测慢中子的强度，也可用来测定快中子的能谱。
3. 核裂变法：中子轰击重核时会引起核裂变，通过探测裂变碎片来探测中子的方法，常用235U，233U和239Pu作为裂变材料，主要用于热中子和慢中子的通量测量，强γ射线本底对测量也不会造成响。
4. 活化法：中子与原子核相互作用时生成复合核，一般复合核因处于激发态而不稳定，具有γ或β放射性，通过测量中子辐照后物质的放射性来推算中子强度。
5. 中子俘获法：利用中子与原子核相互作用的性质，当中子遇到原子核时，有时会被原子核捕获并变成一个新的核，同时释放出一些能量，利用这个方法可以观测中子在原子核中行进的路径和范围。
6. 热中子散射法：利用中子被物质散射的性质，将中子引入样品后，用探测器测量出中子的散射角度和能量分布，从而确定中子的性质。
7. 中子衍射法：通常使用晶体衍射技术，中子与晶体中原子核相互作用后，中子波的相位和振幅会发生变化，从而产生衍射图样，通过分析衍射图样可以了解中子的波长、动量和散射角度等信息。
8. 核磁共振法：利用了中子和原子核间的相互作用，当中子穿过样品时，其与样品中原子核的相互作用产生能量变化，从而激发了原子核中的自旋，进而观察到核磁共振信号。
9. 时间飞行法：通过测量中子到达探测器的时间差来确定它们通过样品的时间，从而推断中子的性质和路径。
以上内容仅供参考，如需获取更多信息，建议查阅相关文献或咨询专业人士。
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பைடு நூலகம்
第４ ０卷第 ２期
２０ ０ ８年 ６月
东 北 师 大 学 报 （自 然 科 学 版 ）
Ｊｕｎ ｌ ｆ ｏｔｅｓ ｏｍａＵｎ ｅ ｉ Ｎａ ｒｌ ｃ ｎ ｅ ｄｔ ｎ ｏ ｒａ ｏ ｒ ａｔ ｒ ｌ ｉ ｒ ｔ Ｎ ｈ Ｎ ｖ ｓ ｙ（ ｔ ａ Ｓ ｉ ｃ ｉｏ ） ｕ ｅ Ｅ ｉ
［ 摘 要］ 用脉冲快热 中子活化分析技术（ Ｆｒ Ａ 设计开发出一种爆炸物检测实验装置． Ｐ Ｎ ） 该 装置采用 了 １ Ｖ脉冲中子发生器 、 ４Ｍｅ 锗酸铋（ Ｇ ５ ２ × ０ｎ ｎ 探测器和 ４０ ６ 多道 Ｂ Ｏ，０ｎ ｎ ５ ２ ） ． １ ． １ ９ 道 分析器． 用爆炸物检测装置对爆炸物进行 了 测量 ， 并讨论该系统存在的问题和解决方案 ． ［ 关键词］ 脉冲快热中子分析； 爆炸物；Ｇ ＢＯ ［ 中图分 类号 ］ ０５ １５ ， ９９ Ｔ ２ ７ ．３ＴＬ ２ ， Ｎ６ ［ 科代 码 ］ ４０ １ 学 ９ ・０
第４ ０卷
１ 实 验 部 分
实验装置是 由脉冲中子发生器、 中子发生器控制 台、 ９ ４０６道多道 分析器 、 门电路、 主放大器 、 Ｃ） ＢＫ 探头 、 样品装置组成 ， 如图 １ 所示 ． 主放大器 、Ｇ Ｂ Ｏ探头、 样品箱 、 脉冲中子发生器放置于地下 ５ ｍ处 ， 其
余部分置于地上 ， 进行操作控制． 实验装置主要部分是脉冲中子发生器和 ０ ４ｍ×０ ４ｍ× ． 的铅 ． ． ０ ６ｍ
［ 收稿 日期］ ２ ０ — ．６ ０ ７１ ２ ０ ［ 基金项 目］ 国家 自然科 学基 金资助项 目（１７０３ ． ６０ ６０） 【 作者简介 ］ 景士伟（９５ ， ， １７一）男 讲师 ， 主要从事核技术应用和材料物理研究
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东 北 师 大 学 报 （ 然 科 学 版） 自
制筒形设备 ，Ｇ Ｂ Ｏ探头周 围的铅筒和样品箱周围的铅屏蔽体厚度为 ３ Ｉ ， ０１ Ｉ 用于屏蔽 中子与样品以外 Ｔ１ Ｉ 的其他物质作用产生的 ｙ 射线． 中子管置于一侧 ， 中子管的靶周 围用厚 ３ ｌｌ ２ ０ｒＴ 的铅筒来增 ０ｒＴ 长 ０ ｌｌ ｌ、 ｉ ｌ ｉ 加对 样 品方 向中子 的反射 ． 中子 管前 方 ４ｃ 厚 的铅 板 一方 面 可 以屏 蔽 中子 与 中子 管靶 前 方 含 Ｃ和 Ｈ ｍ 的物质反应产生的 ｙ射线引起的干扰计数 ； 另一方面可以提高热 中子产额． 较大的探测立体角 ， 以提 可 高 ｙ射线的探测效率． 装置周围中子与 ｙ 射线总计数经长春市防疫检测站测试低于国家标准 ．
［ 献标 识码 ］ Ａ 文
０ 引 言
自 ２ ０ 年美 国“１ 事件” 从 ０１ ９１ 之后 ， 国加大反恐力度 ． 时有效地将经过伪装 的隐藏在行李 中的 各 及
爆炸物检测出来 ， 已成为 国际上一项紧迫而艰 巨的任务 ． 爆炸物、 毒品以及走私物 品都含有多种化学元
素， 例如 ： Ｃ， Ｈ， Ｎ和 。等 ， 但它们在含量上各不相同 ， 而且也区别于其他 的无毒物质［４（ 品中的碳氧 １］毒 － 比例至少是无毒物质的 ２ 倍多）这就为鉴定和区分它们提供 了可能［ ］ ， １． － ２
待测样 品的元素成分和含量 ， 从而区分爆炸物与非爆炸物 ． 脉冲氘氚（ ＿ 中子发生器产生的中子脉冲 ＩＴ） ） 为几微秒 ， 频率为几千赫兹 ， 产生 １ Ｖ中子与 Ｃ和 。 产生非弹反应 ， ４Ｍｅ 特征 射线分别 为 ４ ４ ．３和 ６ １ Ｖ． 中子 热化 为慢 中子后 ， ．３Ｍｅ 快 其他 元素例 如 Ｈ 和 Ｎ可 以通过俘 获反应 来测量 ， 这也 是利用 Ｐ Ｔ Ａ对爆炸物进行检测的优势所在【１ ． ＦＮ ５１ －］ 国际上 目前所使用 的爆炸物检测方案主要有 ：１使用标记 中子源． （） 使用标记 中子就有可能将样 品 中的元素分布确定下来 ， 也就是可以对“ 可疑” 素进行精确测量． 元 标记中子检测系统包括Ｄ＋Ｔ 中子发 生器和 ３ ５ Ｖ 口 ． Ｍｅ 粒子探测器 ， 利用飞行时间法可以有选择 的测量样 品中放射 出的 射线 ， 这样提高 了信噪 比．２多种中子技术 同时使用． （） 包括热 中子分析技术 、 门控热 中子技术 、 快中子分析技术 、Ｆ ． Ｐ Ｔ Ｎ Ａ以及伴 随粒子时间分析技术等．３ 使用组合系统 ． （） 可以和 ｘ射线扫描系统结合 ， 通过密度测量首先 确定可疑部分 ， 然后用中子技术进行元素分析 ， 如果分析测量精度不够 ， 不能排除可疑对象 ， 可以最后进 行人工检查 ， 通过这样 的组合可以减小漏检率和提高检出率 ． 本 文利用 自己开 发 的脉 冲 中子发 生器 ， 用上 海硅 酸 盐研 究所 生 产 的 Ｂ Ｏ探 测器 和上 海原 子核研 采 Ｇ 究所生产的 ４０ ６ ９ 道多道分析器 ， 进行检测爆炸物来探索检测的可行性 ．
Ｖｌ ． ０ Ｎｏ． ０ ４ Ｉ ２
Ｊ ｎ ０ ８ ｕ ｅ２ ０
［ 文章编号 ］０ ０１３ （０ ８ ０ —０ ７０ １０ —８ ２ ２ ０ ｝２０ ４ —４
利 用 中子 技 术 检 测 爆 炸 物 的实 验 研 究
景士伟 ， 杨 璐 ， 李文杰 ， 乔 双
（ 东北 师 范大 学物理 学院 ， 吉林 长春 １０ ２ ） ３０ ４
图 １ 中 子 发 生 器 爆 炸 物 检 测 系 统 实 验装 置 图
在 中子核 反应 中 ， 无论 俘 获反应 （／ ） 是非 弹 反应 （／； ， ） 会 释 放 特 征 射 线 ， 些 特 征 ；， 还 ｖ ；，／ 都 ｖｖ 这 射线都 包 含每 种元 素 的特有 信 息 ．Ｆ Ｐ ＴＮＡ技 术 对 爆 炸 物 的检 测 就 是 利 用 非 弹 反应 和俘 获 反 应 来 确定