14MeV快中子数字照相初步试验研究.PDF

中国科学 G 辑:物理学 力学 天文学 2009 年 第 39 卷 第 8 期 : 1090 ~ 1096 SCIENCE IN CHINA PRESS 14 MeV快中子数字照相初步实验研究 * 唐彬 , 周长庚, 霍合勇, 吴洋, 刘斌, 娄本超 中国工程物理研究院核物理与化学研究所, 绵阳 621900 * E-mail: tangbin_e@163.com 收稿日期: 2008-11-06; 接受日期: 2009-06-05 中国工程物理研究院科技发展基金资助项目(编号: 251) 摘要 14 MeV 快中子具有强穿透力, 14 MeV 快中子照相技术适用于大尺寸金属外 关键词 壳内部结构, 尤其是内部含氢材料等的检测, 在某些样品质量检测中是唯一可行的技 快中子 术手段, 在国内处于起步阶段. 采用D-T 加速器为中子源, 用ZnS(Ag)和聚丙烯均匀混 数字照相 合材料研制了快中子荧光屏, 耦合科学级 CCD 数字成像系统, 在加速器中子产额为 实验 10 10 分析 4.3×10 ～6.8×10 n/s 之间, 进行了 14 MeV 快中子数字照相技术的初步实验研究. 在 : : 物屏距离1cm 时获取了聚丙烯、ZnS(Ag)材料1 1 和1 1.5 配比转换屏1, 2, 3 和4 min 的积分曝光图像, 对荧光屏相对效率进行了测量; 在源屏距离为30 cm 时, 获取了多种 样品的14 MeV 快中子照相图像, 分析获得了系统点扩散函数和调制传递函数. 实验分 析揭示 14 MeV 快中子照相对含氢材料和金属材料都有一定的检测能力, 聚丙烯、 : : ZnS(Ag)材料 1 1 配比转换屏的效率优于 1 1.5 配比转换屏的效率, 分辨率可以达到 1 mm 左右, 为深入进行14 MeV 快中子照相技术及其应用研究奠定了基础. 中子射线成像技术属于无损检测技术的一种. 品)[1~6]. 同时 14 MeV快中子照相技术也是惯性约束 与常见的X射线、伽马射线照相相比较而言, 由于中 聚变(ICF, inertial confined fusion) 内爆诊断的重要技 子与物质作用机制的特性, 使得中子照相在检测含 术手段. 但是快中子照相技术与相对成熟的热中子 氢材料、重金属组件、复合材料、放射性材料、原子 照相技术相比, 由于快中子探测效率低、散射影响大 序数相近的核素材料及某些同位素材料的宏观分布 以及对某些材料属性的影响等难题[1,3] , 具有很高的 等方面是X射线等其他无损检测技术的有益补充. 快 技术难度, 是目前中子照相领域研究的重点和难点. 中子比热中子和冷中子具有更高的能量和穿透能力, 美国为此进行了长达近 20 年的研究, 但时至今日, 小型快中子源具有便于移动的特点, 因此快中子照 美国武库检测用快中子照相装置仍处于工程样机阶 相技术在厚重样品和某些关键部组件或整装件的现 段, 按研制计划 2011 年才能投入实际应用[1,3]; 德国 场检测等方面, 弥补