專利名稱：脈沖中子煤質(zhì)取樣分析儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種用脈沖D-T中子發(fā)生器為中子源快速分析煤質(zhì)的儀器，采用 取樣分析，屬于核技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
用脈沖D-T中子發(fā)生器為中子源快速分析煤質(zhì)(主要包括碳、氫、氧、硫四種元素 的含量以及低位熱值、全水分、灰分、揮發(fā)份四種工業(yè)值)是核技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的一大研究熱 點。它的原理是用脈沖D-T中子發(fā)生器發(fā)射的快熱中子輻照煤炭樣品，與煤炭中的原子核 發(fā)射非彈性散射和輻射俘獲，并釋放出瞬發(fā)特征伽馬射線。利用特征伽馬射線的能量確定 元素種類，利用特征伽馬射線的總計數(shù)計算元素含量，利用元素含量計數(shù)煤炭工業(yè)值。分析 方式分為在線分析和取樣分析。在線分析用于指導煤炭的應(yīng)用，對測量精度要求低。取樣 分析主要用于煤炭交易中的定價，對測量精度要求高，一般采用的幾何配置為透射式(即 煤箱放在中子發(fā)生器和伽馬射線探測器之間)。煤層厚度以及周圍物質(zhì)對測量精度都有較 大的影響，但是，到目前為止還沒有哪個單位對它們進行過具體研究。下面以碳為例說明煤 層厚度以及周圍物質(zhì)對測量精度的影響。1.煤層厚度在中子產(chǎn)額和煤箱底面積一定的情況下，當煤層厚度增加時，煤層 中碳元素產(chǎn)生的伽馬射線“總和”在增加。然而，由于煤炭樣品對伽馬射線的作用，能夠到 達BGO探測器的比率(到達BGO探測器的伽馬射線數(shù)與“總和”之比)在減小。因此，煤層 應(yīng)該有一個最佳厚度。2.周圍物質(zhì)的干擾周圍介質(zhì)以及中子發(fā)生器內(nèi)部都含有碳，它與中子作用產(chǎn)生 的特征伽馬射線將影響煤炭內(nèi)的碳的測量精度。發(fā)明內(nèi)容為了克服現(xiàn)有的“脈沖中子煤質(zhì)取樣分析儀”的不足，本實用新型提供一種“脈沖 中子煤質(zhì)取樣分析儀”，所要解決的技術(shù)問題是屏蔽周圍介質(zhì)產(chǎn)生的伽馬射線以及選擇最 佳的煤層厚度。為了實現(xiàn)上述目標，本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是—種“脈沖中子煤質(zhì)取樣分析儀”，包括脈沖D-T中子發(fā)生器，伽馬射線探測系統(tǒng) (主要包括BGO探測器，多道卡(MCA)，主放大器和計算機)，鉛室和煤箱。D-T中子發(fā)生器， BGO探測器以及煤箱都是圓柱形的，軸線重合。為了屏蔽中子發(fā)生器內(nèi)部物質(zhì)與中子作用產(chǎn)生的伽馬射線進入煤箱和BGO探測 器，D-T中子發(fā)生器和煤箱之間有8cm厚的鉛，如果鉛太厚，屏蔽伽馬射線的效果雖然好，但 進入煤箱的快中子少，不利于檢測碳、氧兩種元素；如果鉛太薄，起不到屏蔽伽馬射線的作用。為了完全屏蔽周圍物質(zhì)與中子作用產(chǎn)生的伽馬射線進入煤箱和BGO探測器，煤箱 和BGO探測器外面有30cm厚的鉛。由于“脈沖中子煤質(zhì)取樣分析儀”安裝后不需要移動，所以儀器雖然太重，但不影響使用。這些鉛所圍成的空間就是鉛室，它既可以完全屏蔽周圍物質(zhì)與中子作用的伽馬射 線進入煤箱和BGO探測器，還可以使煤箱所在區(qū)域的中子通量提高52. 5% (這就意味著得 到相同的伽馬計數(shù)，可以節(jié)省34. 4%的時間)。在上述條件一定的情況下，碳、氫、氧的特征伽馬射線數(shù)在煤層厚度為6. 3cm， 11.6cm以及5. Icm時分別達到最大值。因此，煤箱的厚度在5. Icm到11. 6cm之間比較事 宜。煤質(zhì)檢測主要是檢測碳和氫兩種元素，通過多次試驗，煤箱的厚度選擇為8cm。總之，在“脈沖中子煤質(zhì)取樣分析儀”中，D-T中子發(fā)生器、圓柱形的煤箱以及BGO 探測器順序放置在鉛室內(nèi)，軸線重合。煤箱與D-T中子發(fā)生器間有8cm厚的鉛，煤箱和BGO 探測器緊密相連。其特征是煤箱是半徑為5cm，高為8cm的圓柱體；鉛室是一個半徑為 35cm，長為108cm的圓柱體，去掉D-T中子發(fā)生器所占區(qū)域(半徑為5cm，高為22cm的圓柱 體)以及煤箱和BGO探測器占區(qū)域。本實用新型的有益效果是，可以快速、準確地檢測煤質(zhì)。 和原有的“脈沖中子煤質(zhì)取樣分析儀”相比，測量精度有所提高，測量時間可以節(jié)省34.4%。以下結(jié)合附圖
和實施例進一步對本實用新型進行說明。附圖是本實用新型的結(jié)構(gòu)方框圖。圖中1.脈沖D-T中子發(fā)生器控制臺，2.聚乙烯，3. D-T中子發(fā)生器，4.煤箱，5. BGO 探測器，6.鉛室，7.鉛室門，8.主放大器，9.多道卡(MCA)，10.計算機。
具體實施方式
圖中脈沖D-T中子發(fā)生器控制臺(1)，主放大器(8)，多道卡(9)以及計算機(10) 放置在控制室內(nèi)，其它組件放置在地下室內(nèi)。脈沖D-T中子發(fā)生器控制臺(1)和D-T中子 發(fā)生器C3)經(jīng)電纜相連，它主要控制中子發(fā)生器的輸出狀態(tài)。30cm厚的聚乙烯( 是用來 防護中子的，使地下室外的輻射計量達到國家的有關(guān)規(guī)定(職業(yè)放射性工作人員每年允許 輻(8)，放大后經(jīng)過電纜傳輸?shù)蕉嗟揽?9)，多道卡(9)按照射線能量對其接受，并存儲在計 算機(10)中，檢測結(jié)束后，計算機(10)計算出煤炭的各項指標。煤箱(4)、D-T中子發(fā)生器 (3)以及BGO探測器(5)都是圓柱形的，它們的軸線重合，沿著水平方向。煤箱⑷半徑為 5cm，高為8cm，與BGO探測器(5)緊密連接。煤箱⑷的高就是煤層的厚度，選擇8cm是為 了增加各個元素的特征伽馬射線數(shù)，提高煤質(zhì)檢測的精確度。鉛室(6)和鉛室門(7)構(gòu)成 了鉛室，鉛室從整體看是一個與煤箱(4)同軸的圓柱體，半徑為35cm(煤箱半徑與鉛層厚度 之和)，長為108cm (左右鉛層厚，煤箱厚以及BGO探測器長度之和)，左邊去掉一個與煤箱 ⑷同軸的圓柱體(半徑為5cm，高為22cm)，中間去掉煤箱⑷和BGO探測器(5)。
權(quán)利要求1.一種脈沖中子煤質(zhì)取樣分析儀，D-T中子發(fā)生器(3)、煤箱(4)和BGO探測器(5)順 序放置，煤箱⑷和D-T中子發(fā)生器(3)間有8cm厚的鉛，煤箱(4)和BGO探測器(5)緊密 相連，其特征是煤箱(4)、D-T中子發(fā)生器(3)以及BGO探測器( 都放置在鉛室內(nèi)，煤箱 (4)是圓柱形的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脈沖中子煤質(zhì)取樣分析儀，其特征是煤箱(4)是半徑為 5cm，高為8cm的圓柱體，與D-T中子發(fā)生器(3)以及BGO探測器(5)的軸線重合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脈沖中子煤質(zhì)取樣分析儀，其特征是鉛室(6)和鉛室門(7) 組成的鉛室是一個半徑為35cm，長為108cm的圓柱體，去掉與中子發(fā)生器( 重疊的半徑為 5cm，高為22cm的圓柱體區(qū)域以及煤箱(4)和BGO探測器(5)所占的區(qū)域。
專利摘要一種能夠快速、準確分析煤質(zhì)的“脈沖中子煤質(zhì)取樣分析儀”。煤箱放置在脈沖D-T中子發(fā)生器和伽馬射線探測器(BGO)之間，三者都是圓柱形的，軸線重合，煤箱厚度為8cm，半徑為5cm，這種設(shè)計使測量精度有所提高。中子發(fā)生器和煤箱之間有8cm厚的鉛，屏蔽中子發(fā)生器內(nèi)部物質(zhì)與中子作用產(chǎn)生的伽馬射線進入煤箱和BGO探測器。煤箱和BGO探測器外部包裹30cm厚的鉛，這些鉛所圍成的鉛室，既可以完全屏蔽周圍物質(zhì)與中子作用的伽馬射線進入煤箱和BGO探測器，還可以使煤箱所在區(qū)域的中子通量提高52.5％，使測量精度有較大的提高。
文檔編號G01N1/44GK201828425SQ20102025594
公開日2011年5月11日 申請日期2010年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月13日
發(fā)明者蘭民, 向鵬, 孫正昊, 李鑫, 程道文, 董小剛, 韋韌 申請人:長春工業(yè)大學