基于PGNAA技术的土壤中浅层掩埋爆炸物检测研究
发布时间：2021-11-29 00:39
战后遗留的数百万颗地雷在许多国家带来了严重的人道主义问题,探测战争过后遗留的地雷成了国际社会十分关注的问题。在现有的探雷技术中,瞬发γ射线中子活化分析（PGNAA）技术由于其对元素本身进行探测,虚警率相对于其他探测技术较低,已成为一种非常重要的探雷方法。本文从实际需求出发,设计了两种基于PGNAA技术的地雷探测装置,并针对其中一种装置提出了探测地雷位置的方法。首先,利用252Cf中子源设计了一套热中子分析（TNA）探雷装置,结合爆炸物氮元素成分较高的特点,使用氮元素特征信号作为爆炸物是否存在的判定依据,以可检出信号的强弱作为设计准则,通过蒙特卡洛计算方法对该装置的慢化体、反射体、屏蔽体等进行了选择及结构优化设计。其次,基于电可控D-T中子发生器设计了快热中子分析（FNA/TNA）探雷装置,结合爆炸物碳、氮、氧元素含量高于周围背景的特点,使用碳、氮、氧元素特征信号作为爆炸物是否存在的判定依据,通过蒙特卡洛计算方法对该装置的慢化体、反射体及复合屏蔽体等进行了选择及结构优化设计使其同时满足快中子分析和热中子分析要求。最后,利用TNA探雷装置在扫描探测地雷时三个探测器对地雷中氮元素的响应不同的...
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
本文技术路线图
图 2.1 光电效应原理示意图原子吸收，其中的一部分能量用作为光电子脱离原电子发射出去的动能。所以，光电子的能量等于入之差。因此，发生光电效应的前提是入射的γ光子能越紧，发生光电效应的可能越大。所以，光电子从原 L 层，再然后是 M、N 层。一般地，当入射光子的能的几率在 K 层发生光电效应。时候，原子内壳层的电子会被打出，该壳层上就会发状态，一般这种状态会通过两种过程退激发。第补内层的空穴，使得原子退激发回到较低的能量状放出的能量，这种能量会以特征 X 射线的形式释放给外壳层电子，得到能量的外壳层电子从原子中发射效应的同时还伴随着特征 X 射线或者俄歇电子的发知，在光电效应中光电子获得的动能为：e iE h B
南京航空航天大学硕士学位论文24 05 511.5K Thm cZ Zh h 情况下，σK与 Z5成正比关系，原子序数增加，光电截面原子核内束缚电子的作用，Z 的值越大，电子被束缚得动量和能量的守恒的概率更大，亦即光电效应的概率也测γ光子时都选用高 Z 值的材料作为晶体来探测γ射线，线的防护也选用高 Z 值的屏蔽材料（如 Pb 等）。原子的核外电子发生非弹性碰撞的过程称为康普顿散射的部分能量从而脱离原子成为反冲电子，而入射光子损向。康普顿散射在束缚得最松的外层电子上发生的概率示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]高纯锗探测器的广泛应用和自主研制进展[J]. 白尔隽,郑志鹏,高德喜,孙慧斌,赵海歌,孙志嘉,米家蓉,谢天敏,李学洋. 原子核物理评论. 2016(01)
[2]PGNAA在线分析技术的发展与现状[J]. 黑大千. 科技资讯. 2014(06)
[3]热中子分析探雷的中子源慢化装置设计与优化[J]. 曾军,储诚胜,郝樊华,丁阁,向清沛,罗小兵. 原子核物理评论. 2013(04)
[4]热中子分析探雷技术的实验研究[J]. 曾军,储诚胜,丁阁,向清沛,郝樊华,罗小兵. 核技术. 2013(02)
[5]爆炸物的探测技术综述[J]. 丁文,窦玉玲,王国保,吴腾芳,沈瑞琪. 爆破器材. 2011(05)
[6]屏蔽材料对γ射线屏蔽情况的蒙特卡罗模拟[J]. 冯江平,陈羽,孙慧斌,谢芹. 核电子学与探测技术. 2011(01)
[7]用D-D中子发生器测量水泥生料中的元素含量[J]. 曹雪朋,陈晓辉,张宏宇,刘德坤,谷德山,刘林茂. 原子能科学技术. 2011(01)
[8]浅析国际非金属探雷器材发展现状与趋势[J]. 郭涛,季茂荣,沈蔚,李德林. 地质装备. 2010(06)
[9]关于地雷的国际法:现状与问题[J]. 朱利江. 西安政治学院学报. 2009(03)
[10]防步兵地雷地球物理探测技术国内外研究动态[J]. 冯晅,鹿琪,刘财,刘洋,王世煜. 地球物理学进展. 2008(03)
硕士论文
[1]脉冲快热中子分析探雷有效信号获取及解析[D]. 丁阁.中国工程物理研究院 2013
[2]252Cf中子源慢化及屏蔽系统的蒙特卡罗模拟研究[D]. 姜校亮.吉林大学 2010
本文编号：3525482
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
本文技术路线图
图 2.1 光电效应原理示意图原子吸收，其中的一部分能量用作为光电子脱离原电子发射出去的动能。所以，光电子的能量等于入之差。因此，发生光电效应的前提是入射的γ光子能越紧，发生光电效应的可能越大。所以，光电子从原 L 层，再然后是 M、N 层。一般地，当入射光子的能的几率在 K 层发生光电效应。时候，原子内壳层的电子会被打出，该壳层上就会发状态，一般这种状态会通过两种过程退激发。第补内层的空穴，使得原子退激发回到较低的能量状放出的能量，这种能量会以特征 X 射线的形式释放给外壳层电子，得到能量的外壳层电子从原子中发射效应的同时还伴随着特征 X 射线或者俄歇电子的发知，在光电效应中光电子获得的动能为：e iE h B
南京航空航天大学硕士学位论文24 05 511.5K Thm cZ Zh h 情况下，σK与 Z5成正比关系，原子序数增加，光电截面原子核内束缚电子的作用，Z 的值越大，电子被束缚得动量和能量的守恒的概率更大，亦即光电效应的概率也测γ光子时都选用高 Z 值的材料作为晶体来探测γ射线，线的防护也选用高 Z 值的屏蔽材料（如 Pb 等）。原子的核外电子发生非弹性碰撞的过程称为康普顿散射的部分能量从而脱离原子成为反冲电子，而入射光子损向。康普顿散射在束缚得最松的外层电子上发生的概率示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]高纯锗探测器的广泛应用和自主研制进展[J]. 白尔隽,郑志鹏,高德喜,孙慧斌,赵海歌,孙志嘉,米家蓉,谢天敏,李学洋. 原子核物理评论. 2016(01)
[2]PGNAA在线分析技术的发展与现状[J]. 黑大千. 科技资讯. 2014(06)
[3]热中子分析探雷的中子源慢化装置设计与优化[J]. 曾军,储诚胜,郝樊华,丁阁,向清沛,罗小兵. 原子核物理评论. 2013(04)
[4]热中子分析探雷技术的实验研究[J]. 曾军,储诚胜,丁阁,向清沛,郝樊华,罗小兵. 核技术. 2013(02)
[5]爆炸物的探测技术综述[J]. 丁文,窦玉玲,王国保,吴腾芳,沈瑞琪. 爆破器材. 2011(05)
[6]屏蔽材料对γ射线屏蔽情况的蒙特卡罗模拟[J]. 冯江平,陈羽,孙慧斌,谢芹. 核电子学与探测技术. 2011(01)
[7]用D-D中子发生器测量水泥生料中的元素含量[J]. 曹雪朋,陈晓辉,张宏宇,刘德坤,谷德山,刘林茂. 原子能科学技术. 2011(01)
[8]浅析国际非金属探雷器材发展现状与趋势[J]. 郭涛,季茂荣,沈蔚,李德林. 地质装备. 2010(06)
[9]关于地雷的国际法:现状与问题[J]. 朱利江. 西安政治学院学报. 2009(03)
[10]防步兵地雷地球物理探测技术国内外研究动态[J]. 冯晅,鹿琪,刘财,刘洋,王世煜. 地球物理学进展. 2008(03)
硕士论文
[1]脉冲快热中子分析探雷有效信号获取及解析[D]. 丁阁.中国工程物理研究院 2013
[2]252Cf中子源慢化及屏蔽系统的蒙特卡罗模拟研究[D]. 姜校亮.吉林大学 2010
本文编号：3525482
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