射线检测技术9-1 中子照相技术.ppt

中子射线照相技术 射线检测的一种补充 中子的特点 不带电 质量：1.6748×10-27kg 与质子相当 冷中子 0.01ev 热中子 0.01-0. 5eV 与分子运动能量相当 分类 慢中子 0.5ev-10keV 快中子 10keV-2.0MeV 相对论中子：速度快要考虑相对论 热中子——检测 不同元素或同位素的热中子质量衰减系数差异最大 热中子的检测比较容易 容易得到足够强度的热中子源 中子与物质的相互作用 中子与原子核作用、中子不与电子作用，因此不能使胶片感光。 中子在物质中的衰减系数与中子的作用截面有关： 与某些轻元素作用截面大(如含氢物质) 与某些重元素作用截面小 不同的元素具有不同的中子截面，因此可以用中子射线检测 部分元素对热中子的质量衰减系数 元素 氢 硼 铝 铁 镉 钆 铅 铀 质量衰减系数(平方厘米/克） 48.5 12.1 0.036 0.141 11.2 84 0.034 0.033 中子射线照相原理 中子本身几乎不能使胶片感光。 热中子照相必须采用转换屏。转换屏在中子的照射下可以发射α、β或γ等射线，利用这些射线使胶片感光，记录透射中子分布图像，从而完成中子射线照相。 中子射线照相系统 中子源 减速器 准直器 记录设备 转换屏 胶片 转换屏 第一类转换屏：采用半衰期较短的材料做成转换屏，也称瞬时屏。如钆、锂、硼、镉 直接曝光法：胶片与转换屏同时装入暗盒置于中子束中进行透照，它们吸收热中子后发出瞬时辐射，使胶片曝光，胶片直接记录转换屏在中子照射下所产生的瞬时图像。 使用这种屏时需采用直接曝光法，即将屏连同射线胶片贴在一起，置于压紧型或真空型暗盒内，置于中子束中一起曝光。 直接曝光法的照相速度较快。往往在0.5h内就可以获得最后结果。其缺点是中子束中的寄生射线可以直接干扰中子图像，影响照相质量。 转换屏 第二类转换屏：采用半衰期较长的材料做成转换屏，也称活化屏。如铟、镝、铑 间接曝光法：工件与转换屏在中子束照射后，在转换屏中形成工件的放射性影像。透照后，待放出的射线达到一定强度后将转换屏移至暗盒中，置于胶片之上使胶片感光，形成工件的射线照相影像。特别适合于放射性物体的射线照相。 在此方法中，由于α,β,γ射线不能激活转换 屏，所以不但消除了中子束中寄生γ射线的 干扰，而且还能消除被照射物体自身放出的α,β,γ 射线对图像的干扰。 热中子射线照相常用的转换屏 转换屏 热中子截面/10-21m2 半衰期 发射粒子 发射粒子的最大能量/MeV 镉 20000 瞬时 r 9 钆 58000 瞬时 e 0.14 240000 瞬时 e 0.13 铑 144 43s r 2.41 144 57min X 0.02 11 4.4min r 0.5 铟 45 14s β 3.3 154 54min β 0.42 应用 高密度材料检测：如铅、铀 高密度材料中的低原子序数物质检测，如金属外壳中含氢物质的检测 放射性材料检测 用中子照相鉴别锂-6和锂-7，铀-235和铀-238等同位素是十分容易的。 中子照相和X射线照相在无损检测中是互为补充的。究竟采用哪种方法为好，要看被检物的具体情况（如材料组成、厚度）和要求（如缺陷的类型、检测目的）等来决定。