工业现场瞬发伽玛中子活化分析应用定量关键技术研究

The unique advantage of prompt gamma neutron activation analysis (PGNAA) is the multielements fast quantitative analysis on site. It is used widely in the field of PGNAA include online coal quality monitor of industry, cement production of multielements determination, as well as rock oil reconnaissance and concealment material interrogation etc. As the bad resolution of gamma energy of onsite BGO and NaI detectors, and the complexity of the prompt gamma spectrum introduced by neutron, it is difficulty to get the better single gamma peak area from the multi-overlap peak analysis. At present, the difficulty in China is the lack of independent intellectual properties of prompt gamma spectra analysis and PGNAA quantitative analysis for onsite BGO and NaI detectors. The results of PGNAA onsite can not meet the needs of end users. In this project, the solutions of spectral overlap peak analysis will be studied for onsite PGNAA combined with the China Advance Research Reactor(CARR) PGNAA facilities and HPGe, NaI and BGO detectors, as well as the experiences of NAA and PGNAA. The independent intellectual properties will be formed for better multielements quantitative analysis of onsite PGNAA, which will help to the development of applications of industry onsite PGNAA.

瞬发伽玛中子活化分析现场应用具有在线多元素快速定量等独特优势。其应用领域很宽，如燃煤电厂的煤炭进料搭配在线监测；水泥生产线进料成分在线调节；以及井下石油勘察、隐藏材料检测等等。由于现场使用的NaI、BGO等探测器分辨率较差，而中子活化产生的瞬发伽玛谱十分复杂，现场探测到的瞬发伽玛峰基本上全是多重峰，每个峰包含着多条强弱不等的伽玛射线，如何进行谱峰解析和定量，则是一个十分关键和复杂的问题。我国目前尚缺乏自主知识产权的现场探测器瞬发伽玛谱解析技术和较为准确的多元素定量技术，其元素定量技术不能满足用户要求。本申请拟利用CARR堆瞬发伽玛活化分析优势和项目团队在NAA和PGNAA的经验，结合HPGe与现场NaI、BGO探测器，研究和建立更为准确的现场探测器伽玛射线峰解析模型，形成具有自主知识产权的现场瞬发伽玛中子活化分析多元素定量技术。为发展我国瞬发伽玛中子活化分析的工业现场应用技术作出贡献。

瞬发伽玛中子活化分析现场应用具有在线多元素快速定量等独特优势。其应用领域很宽，如燃煤电厂的煤炭进料搭配在线监测；水泥生产线进料成分在线调节；以及井下石油勘察、隐藏材料检测等等。由于现场使用的NaI、BGO等探测器分辨率较差，而中子活化产生的瞬发伽玛谱十分复杂，现场探测到的瞬发伽玛峰基本上全是多重峰，每个峰包含着多条强弱不等的伽玛射线，如何进行谱峰解析和定量，则是一个十分关键和复杂的问题。我国目前尚缺乏自主知识产权的现场探测器瞬发伽玛谱解析技术和较为准确的多元素定量技术，其元素定量技术不能满足用户要求。本项目依托CARR堆瞬发伽玛活化分析优势和项目团队在NAA和PGNAA的经验，结合HPGe与现场NaI、BGO、LaBr3探测器，研究建立了现场瞬发伽玛中子活化分析多元素分析技术，并在国内首次开展了冷中子瞬发伽玛活化分析实验，获取并分析了多种元素的瞬发伽玛谱数据并在宽能区（0.1 MeV -10.8 MeV ）对探测器进行了效率核能量刻度，为发展我国瞬发伽玛中子活化分析的工业现场应用技术提供了技术支撑。