【正文】 原子序數(shù)為 Zi的元素的重量含量 。如： X射線熒光 中子活化 核反應、核裂變等等 非動力核技術應用之一 19 核檢測技術 ——原理、特點與問題 ?基本方程 (1)吸收法 (透射法 ) (ρ,μ,Zeff,d) dod eII?????)ln (doIId ??? 在 ρ、 μ、 d中 ， 如果有任意兩個變量是常數(shù) ， 就可以確定另一個變量 。 4. 安全、無污染 (無廢氣、廢液排放 )； 5. 經濟、高效。 非動力核技術應用之一 24 核檢測技術 ——原理、特點與問題 ? 問題 1. 靈敏度和響應時間； 2. 精密度和準確度； 3. 非線性問題與校正技術； 4. 多參數(shù)測量與數(shù)據(jù)處理； 5. 輻射與安全； 6. 認可 (認證 )與推廣； 7. 規(guī)范化、標準化。 2. 放射源在使用現(xiàn)場安裝后 ， 源罐周圍 5cm區(qū)域 ， γ劑量率最大為 ，遠低于國家標準 GB479284中所規(guī)定的限值 ()。 3. 假設工作人員在距源罐 1米處每天工作 8小時 ， 連續(xù)工作一年 ， 則其受照劑量僅相當于一次 X光透視劑量的幾十分之一 。 4. 權威部門證明：食品等被 γ射線照射后，不會造成污染，食用后不會對人體健康有任何影響。 也可通過密度而間接測定出料液中某種成分的含量 、 以及兩種物料的本比等 。 非動力核技術應用之一 27 核檢測技術 (1)——核子密度計 ? 參數(shù)： 1. 測量范圍：濃度 0～ 100％ 。 3. 精確度等級： %～ 1%。 %～ 1%（ 由現(xiàn)場條件及量程的大小而定 ） 5. 射線計數(shù)率長期穩(wěn)定性和重復性： %。 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 。 非動力核技術應用之一 32 核檢測技術 (2)——核子 (皮帶 )秤 ? 原理： 朗伯 貝爾定律 ： F=K Ln (Ui/Uo)。在支架構成的范圍內呈扇形，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 。 2. 秤體：溫度 30～ 60℃ ， 濕度＜ 90％ 。 4. 探頭距主機最大距離 500米 。系統(tǒng)不僅能測量流量，而且能夠計算固體物質的總質量，測量范圍可以從 0200kg/小時到 010000噸 /小時，還可以測量管道和斜槽中處于“自由下落”狀態(tài)的物流的質量流量。將核子秤秤體安裝在主皮帶上，利用安裝在料倉下料口處的閘板或犁煤器放下的時候輸出狀態(tài)信號，由計算機采集并判斷該下料倉的下料累計值。懸浮式的稱重框架，高靈敏度稱重傳器，光電數(shù)字式速度傳感器使設備具有長期穩(wěn)定性和計量的高精性。 放射源安裝在料倉或管道的一側，探測器安裝在另一側。 也可用于對運動狀態(tài)的設備和工件進行定位檢測或定位控制 。 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 。 食品 、 飲料自動生產線的罐裝自動控制等 。 2. 使用環(huán)境：溫度： 40～ 50攝氏度； 相對濕度 90%。 非動力核技術應用之一 58 幾種安裝方式 非動力核技術應用之一 59 核檢測技術 (4)——射線測厚儀 1) 接觸式測厚 —— 機械測厚法 。 非動力核技術應用之一 60 1)γ 射線測厚儀 非動力核技術應用之一 61 ?γ 射線測厚儀能在線 、 非接觸式的測量導體非導體的厚度 ， 測量精度高而且量程大 。 ?可以進行計算機遠程控制 ， 可視化界面操作 ， 以及相應的數(shù)據(jù)處理 。 ? 公式 I = I0 exp( 181。m ρ d ) ? I 0 —— 穿過被測物 前 的輻射強度； ? I —— 穿過被測物 后 的輻射強度； ?181。 非動力核技術應用之一 64 儀器結構 非動力核技術應用之一 65 電離室測厚儀的電路結構圖 非動力核技術應用之一 66 ? 放射源 —— 一般儀器中常用的放射源有 60Co、137Cs、 147Pm、 85Kr、 90Sr、 241Am。 電離室 前置放大 非動力核技術應用之一 68 線性放大單元 電離室出來的電流信號與被測物的厚度呈指數(shù)函數(shù)。 可通過調節(jié)電阻值來改變所得到的厚度 d的電壓值 ， 然后與測得的電壓值相比較 ， 測得電壓值轉變成偏差值以便得到精確的測量與控制 。 ? 一般來說 ， 被測物體偏離正常位置而靠近探測器所引起的誤差偏大 ， 反之則較小 。 非動力核技術應用之一 70 溫度與材質引起的誤差 ? 射線厚度計通過被測物的面密度，再根據(jù)基準密度求出板厚。 ? 溫度也對所測得的值也有相當?shù)挠绊懕热?40攝氏度時帶來的誤差，鋼板為 %。 非動力核技術應用之一 71 2) X射線熒光測 Fe基合金 Zn、 Sn鍍層厚度 ? 鍍 Sn板： 化學重量法 準確性 SbH3 碘酸鉀容量法 顯微鏡測厚法 仲裁方法 操作復雜、分析時間長 ? 鍍 Zn板： 化學重量法、陽極溶解庫侖法、磁性法、 顯微 鏡測厚法 ? X射線熒光測厚： 分析準確、快速、簡便 非動力核技術應用之一 72 2) X射線熒光測 Zn、 Sn鍍層厚度 ? 原理： 利用 放射源 產生的 X（ γ）射線 直接照射在鍍 Zn（ Sn）的薄板上，激發(fā)出 Zn（ Sn）和Fe的特征 X熒光 。 非動力核技術應用之一 73 2) X射線熒光測 Zn、 Sn鍍層厚度 方法 發(fā)射方法 （ 基于試樣 鍍層熒光發(fā)射 ） 吸收方法 （ 基于 基底熒光衰減 ） 非動力核技術應用之一 74 2) X射線熒光測 Zn、 Sn鍍層厚度 原理 ?發(fā)射方法 （ 基于試樣 鍍層熒光發(fā)射 ） 鍍層元素 Zn（ Sn） 的 X射線熒光強度 Ik與 鍍層厚度 d成 指數(shù) 關系： Ik = Ik飽和 [1－ exp(－ ρμd) ] Ik飽和 —— 鍍層很厚時鋅的特征 X 射線的強度 。 非動力核技術應用之一 75 2) X射線熒光測 Zn、 Sn鍍層厚度 原理 ?發(fā)射方法 （ 基于試樣 鍍層熒光發(fā)射 ） 鍍層元素 Zn（ Sn） 的 X射線熒光強度 Ik與 鍍層厚度 d成 指數(shù) 關系： Ik = Ik飽和 [1－ exp(－ ρμd) ] 令 K= ρμd，當 K值充分小時（ ），根據(jù)泰勒展開， 1－ exp(－ K) ≈K 于是， Ik = Ik飽和 K= Ik飽和 ρμd 對于，給定的材料和激發(fā)源， Ik飽和 、 ρ、 μ可認為是常數(shù)， 故， Ik∝ d 非動力核技術應用之一 76 2) X射線熒光測 Zn、 Sn鍍層厚度 原理 ?發(fā)射方法 （ 基于試樣 鍍層熒光發(fā)射 ） 鍍層元素 的 X射線熒光強度 Ik與 鍍層厚度 d的關系可分為三個區(qū)： Ik = Ik飽和 [1－ exp(－ ρμd) ] K= ρμd ? K(薄鍍層 )， 鍍層厚度與熒光強度成正比，稱線性區(qū)； ? K（中厚鍍層區(qū)）， 鍍層厚度與熒光強度成指數(shù)關系，稱指數(shù)區(qū)； ? K（無限厚區(qū)）， 熒光強度不隨鍍層厚度變化而變化，稱無限厚區(qū)。 ρ —— 鍍層的密度； μ —— 鍍層的質量吸收系數(shù) 。 ? 超聲波測厚儀不僅可以進行厚度的測量，而且還可以進行有無裂紋、氣泡 ， 或者材料壁厚是否在安全允許范圍內的檢測。 ) ,因為溫度較高 ,會損壞 “ 發(fā)射器 ” 。 一般 打整 “ 點 ” 控制在 10mm 的圓形區(qū)域內 。 直接測量時 ， 將出現(xiàn)測量誤差 。 ? 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 礦物質的含量 密切相關。 煤物質（大部分是 碳 和一些 氫、氧和氮 ） 礦物質（主要是 鋁 和含有 鐵 的其他硅酸鹽） 非動力核技術應用之一 95 核檢測技術 (5)——煤質及灰分測量 ? 80年代，商業(yè)上有 兩種 在線核分析測量儀，其 基礎理論 是60keV的 241Am γ射線 的反向散射和來自 238Pu13~20keVX