核應(yīng)用技術(shù)的核檢測物理學(xué)以及高新應(yīng)用技術(shù)

核檢測技術(shù)

1核檢測技術(shù)——原理、特點基本原理利用射線(β、X、γ、n)與物質(zhì)相互作用時產(chǎn)生的吸收、散射或活化反應(yīng)等現(xiàn)象，通過測定射線的強度或能譜的變化來測定被測物質(zhì)的基本物理(或化學(xué))量(如：密度、濃度、厚度(高度)、水份、流量、揮發(fā)分等）。2核檢測技術(shù)——原理、特點常用射線源及用途核素名稱射線種類能量(MeV)半衰期主要用途241Amγ0.05956458a測厚、灰分、X射線熒光分析137Csγ0.66130a測厚、灰分、密度計、核子秤60Coγ1.17,1.335.3a測厚、料位計、濃度計90Srβ0.5428a測厚(薄膜)147Pmβ0.01-0.12.62a測厚(薄膜)204Tlβ0.01-0.14.1a測厚(薄膜)14Cβ0.1565730a測厚(薄膜)252Cfn平均2.3482.65a水份、中子活化分析3核檢測技術(shù)——原理、特點特點現(xiàn)場、非接觸、無損(無破壞性)；可在線、載流連續(xù)監(jiān)測；抗干擾能力強。安全、無污染(無廢氣、廢液排放)；經(jīng)濟、高效。相對測量——標(biāo)定難、測量精度容易受物料成分變化的影響。4核檢測技術(shù)(1)——核子密度計用途：各種料液濃度的在線檢測和控制。也可通過密度而間接測定出料液中某種成分的含量等。例如：選礦工藝中礦漿和浮選液濃度的在線檢測和控制；油田和石油化工過程中油品含水率的測定；選煤廠選煤液密度的檢測和控制；化工廠酸、堿、鹽的濃度以及各種成分配比的在線檢測；造紙廠紙漿濃度的測定和控制；江河中水流含沙量的測定。5核檢測技術(shù)(1)——核子密度計6核檢測技術(shù)(1)——核子密度計7核檢測技術(shù)(2)——核子(皮帶)秤原理：利用物料對γ射線的吸收原理。放射源發(fā)出的γ射線穿過穿透輸送機上的物料后，強度減弱，物料越多，減弱的程度越大，探測器接受的射線強度也減少，根據(jù)探測器輸出脈沖數(shù)變化，就可以測出輸送機上物料的多少。如果同時測出輸送速度，則物料對速度之積分就是單位時間傳送物料的重量。8核子秤原理分析圖9基本測量原理放射源穩(wěn)定的放出射線。在支架構(gòu)成的范圍內(nèi)呈扇形，照射到輸送機上，輸送機上的物料吸收一部分射線，其余的照射到探測器上，因放射源發(fā)出的射線為常數(shù)，因此探測器探測的射線的多少，可反映輸送機上物料的多少。10核檢測技術(shù)(2)——核子(皮帶)秤

11核子秤實物圖112實物圖213特點：

——非接觸式連續(xù)稱重計量控制設(shè)備，測控精度高，長期穩(wěn)定性好，無機械磨損，免維護1415

核子秤的基本應(yīng)用

16核檢測技術(shù)(2)——核子(皮帶)秤17LB442核子秤系統(tǒng)簡介LB442系統(tǒng)用于測量工業(yè)輸送系統(tǒng)上固體物流的質(zhì)量流量（如化肥；木片、紙漿；煤炭、礦石、沙子、礫石；土豆、玉米花等等）。系統(tǒng)不僅能測量流量，而且能夠計算固體物質(zhì)的總質(zhì)量，測量范圍可以從0-200kg/小時到0-10000噸/小時，還可以測量管道和斜槽中處于“自由下落”狀態(tài)的物流的質(zhì)量流量。18LB442核子秤系統(tǒng)的應(yīng)用實例示意圖19核檢測技術(shù)(3)——料位計及料位開關(guān)原理：

檢測γ射線穿透料倉或管道中物料后的強度，根據(jù)射線強度的變化來計算、判斷物料的料面水平，控制物料的輸送。放射源安裝在料倉或管道的一側(cè)，探測器安裝在另一側(cè)。20核檢測技術(shù)(3)——料位計及料位開關(guān)用途：用于工業(yè)過程中對料位和液位進行定點檢測和報警控制，適合于各種惡劣環(huán)境下長期使用。也可用于對運動狀態(tài)的設(shè)備和工件進行定位檢測或定位控制。更可推廣應(yīng)用到對運動物體的速度和長度、寬度進行非接觸式檢測。如可用于礦山、煤炭、電力、鋼鐵、冶金、水泥、化肥、化工等系統(tǒng)進行料位上下限的檢測和報警控制；可用于礦車、料斗油罐等的灌裝控制，運輸車、斗的遙控定位。高溫、高壓、腐蝕性液體的液位控制。食品、飲料自動生產(chǎn)線的罐裝自動控制等。

21幾種安裝方式22核檢測技術(shù)(4)——射線測厚儀接觸式測厚——機械測厚法。非接觸式測厚——射線測厚法、超聲波測厚法、光學(xué)測厚法，等等。231)γ射線測厚儀24γ射線測厚儀能在線、非接觸式的測量導(dǎo)體非導(dǎo)體的厚度，測量精度高而且量程大。具有較強的擴展性和高精度的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路。可以進行計算機遠程控制，可視化界面操作，以及相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理。γ射線測厚儀的特點25依據(jù)被測物質(zhì)對放射性同位素放出的γ射線的吸收強度與物質(zhì)質(zhì)量厚度成線性關(guān)系的規(guī)律，通過測量透過物質(zhì)的γ射線強度來測定被測物的厚度。γ射線測厚儀的工作原理26幾種射線測厚儀器的圖片美國EMC公司研制X-RAY在線測厚儀27射線測厚與超聲波測厚的對比超聲波測厚儀——是利用超聲波在各種介質(zhì)內(nèi)的傳播速度不同，即由一相介質(zhì)轉(zhuǎn)到另一相介質(zhì)必然產(chǎn)生波反射的性能來“作出壁厚度”測定的，即利用波反射的時間差來確定金屬材料壁厚。28超聲波測厚的不足：超聲波發(fā)射器,不能使用于溫度高的環(huán)境(≤90°),因為溫度較高,會損壞“發(fā)射器”。被測“點”金屬材料表面必須打整干凈,否則會出現(xiàn)假數(shù)據(jù)。一般打整“點”控制在10mm的圓形區(qū)域內(nèi)。超聲波發(fā)射器與材料必須接觸良好(一般要抹油)，其的目的是為了減少波損失。直接測量時，將出現(xiàn)測量誤差。29MG2系列超聲波測厚儀30核檢測技術(shù)(5)——煤質(zhì)及灰分測量煤灰份是煤的品質(zhì)的重要指標(biāo)。煤煤灰主要由煤中高原子序數(shù)元素的氧化物組成(硫除外)，與礦物質(zhì)的含量密切相關(guān)?，F(xiàn)在通用的方法是化學(xué)檢驗法，但化學(xué)檢驗法存在著比較大的滯后性，無法在線檢驗，這樣就給生產(chǎn)或使用造成不可避免的損失。煤物質(zhì)（大部分是碳和一些氫、氧和氮）礦物質(zhì)（主要是鋁和含有鐵的其他硅酸鹽）31核檢測技術(shù)(5)——煤質(zhì)及灰分測量灰分測量(1)原理：

采用雙能透射法測量灰分，即利用兩種可放射不同能量射線的放射源來構(gòu)成“雙透射通道”，來進行測量。241Am(59.5keV)，

137Cs(661keV)32核檢測技術(shù)(5)——煤質(zhì)及灰分測量灰分測量(1)原理：對低能射線，煤中各元素的質(zhì)量衰減系數(shù)各不相同，隨著原子序數(shù)的增大而增加；而對中能射線，煤中各種元素的質(zhì)量衰減系數(shù)基本相等。33核檢測技術(shù)(5)——煤質(zhì)及灰分測量灰分測量(1)原理：第一透射通道：241Am的低能γ射線(59.5keV)，物質(zhì)的原子序數(shù)越大，對241Am的γ射線的吸收越強(穿透煤被探測器探測到的γ射線越少)，而煤中灰分部分的原子序數(shù)比煤本身要大，因此，煤中的灰分含量越高，穿過煤的γ(241Am)射線越少。同時，對241Amγ射線的衰減還與煤的厚度有關(guān)。因此，采用了第二通道。第二透射通道：137Cs的中能γ射線(661keV)，因為煤本身和灰分對137Csγ的吸收基本一樣，因此，穿過煤后的137Csγ信號就只與煤的厚度有關(guān)。

34核檢測技術(shù)(5)——煤質(zhì)及灰分測量

因此，從中能量γ射線的強度變化可以反映出煤的厚度，以此可以修正煤的厚度變化引起的低能衰減的變化，而利用修正后的低能射線的衰減可求出煤中高原子序數(shù)元素的含量，從而求出煤灰分。

35核檢測技術(shù)(5)——煤質(zhì)及灰分測量灰分測量(2)用途：用于煤碳輸送過程中，對原煤的灰分、水分、純碳量和發(fā)熱量進行在線檢測、計量和控制。36SCL-2000型煤灰分儀在控制外購精煤質(zhì)量中的應(yīng)用37ZZ-89A型在線測灰儀

3839應(yīng)用實例40探頭剖面圖：

探頭剖面圖：41測量方式：無需采樣、制樣，只需將探頭插入煤中即可。最低檢測限：灰份含量大于5％

準(zhǔn)確度：灰份≤20％時，絕對誤差≤±１％

灰份＞20％時，相對誤差≤±1.5％測量時間：50秒鐘儀器重量：探頭3ｋｇ，主機1ｋｇ數(shù)據(jù)存儲量：40個技術(shù)參數(shù)：技術(shù)參數(shù)：技術(shù)參數(shù)：42核檢測技術(shù)(6)

——水份計根據(jù)中子減速擴散原理設(shè)計，它的優(yōu)點有：不取樣，可直接測量。不破壞被測物質(zhì)的結(jié)構(gòu)，也避免由于取樣而影響水分的分布；反映結(jié)果迅速、靈敏、測量時間短；可以連續(xù)測量，有利于測量水分的動態(tài)變化。對大體積進行積分測量。水份分布不均勻時，給出一個水分平均值；43核檢測技術(shù)(6)——水份計用途：用于工業(yè)生產(chǎn)過程中各種物料水分含量的在線連續(xù)檢測。可用于鋼鐵、建材、水泥、鑄造、玻璃、陶瓷、煤炭等行業(yè)對料斗、料倉中或各種輸送機輸送過程中的物料水分進行在線式連續(xù)檢測，并能輸出控制信號實現(xiàn)生產(chǎn)過程的閉環(huán)自動控制。

44核檢測技術(shù)(7)——核測井

核測井技術(shù)是隨著當(dāng)代核技術(shù)的發(fā)展和石油、煤炭、地質(zhì)礦產(chǎn)等對核測井技術(shù)發(fā)展的需要而迅速發(fā)展起來的尖端測井技術(shù)之一。隨著人工放射源技術(shù)、傳感