核技術(shù)應(yīng)用及進(jìn)展輻射檢測

1輻射檢測

RadiationTesting

(IsotopeDetection)

2《同位素技術(shù)》，彭根元等，北京農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社，1994。《γ輻射煤灰分儀》，張志康等編著，原子能出版社。3利用放射性同位素的自動檢查裝置理論基礎(chǔ)作者：H.H.舒米洛夫斯基

Л.B.密里特采爾科學(xué)出版社1961年11月第1版4現(xiàn)代高技術(shù)叢書核能與核技術(shù)作者：李士查連芳趙文彥上海科學(xué)技術(shù)出版社1994年12月第1版5核能源與核技術(shù)作者：吳茂良四川大學(xué)出版社1994年8月第1版6核技術(shù)作者：國家自然科學(xué)基金委員會科學(xué)出版社1991年10月第1版7射線檢驗作者：孫萬鈴潘炳勛楊新榮國防工業(yè)出版社1989年06月第1版8無損探傷作者：云慶華等(編著)勞動出版社1983年01月第1版9X射線探傷檢驗技術(shù)作者：李瑞棠烴加工出版社1985年10月第1版10X射線激光作者：彭惠民王世績國防工業(yè)出版社1997年11月第1版11中子照相作者：原子能出版社1996年03月第1版

12核檢測技術(shù)核子密度計泥沙計濃度計品位儀核子(皮帶)秤核測井射線測厚儀其它核檢測技術(shù)灰分測量、煤質(zhì)檢測核子料(液)位計、核子料(液)位開關(guān)水份計13核檢測技術(shù)——原理、特點(diǎn)與問題基本原理利用射線(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(qiáng)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）。14核檢測技術(shù)——原理、特點(diǎn)與問題基本理論(1)

射線與物質(zhì)的相互作用方式與特點(diǎn)

γ(X)：光電效應(yīng)、康普頓散射效應(yīng)、電子對效應(yīng)、瑞利散射、背散射……..β：電離、激發(fā)、散射、軔致輻射、切倫科夫效應(yīng)

n：散射、核反應(yīng)、活化、核裂變15核檢測技術(shù)——原理、特點(diǎn)與問題基本理論(2)

發(fā)生作用的幾率(截面)

a)：

Zi——樣品中第i種元素的原子序數(shù)；Wi——樣品中原子序數(shù)為Zi的元素的重量含量。16核檢測技術(shù)——原理、特點(diǎn)與問題基本理論(2)

發(fā)生作用的幾率(截面)

b)吸收截面(μ)：

如γ射線：μ是Eγ和Zeff的復(fù)雜函數(shù)17核檢測技術(shù)——原理、特點(diǎn)與問題基本理論(2)

發(fā)生作用的幾率(截面)

c)散射截面(σ)：

對γ射線：

Eγ<<0.511MeV時：

Eγ>>0.511MeV時：18核檢測技術(shù)——原理、特點(diǎn)與問題基本理論(2)

發(fā)生作用的幾率(截面)

d)輻射粒子的幾率(η)：

與產(chǎn)生的機(jī)理、樣品的組成、入射粒子的種類及其能量等等許多因素有關(guān)。如：

X射線熒光中子活化核反應(yīng)、核裂變等等19核檢測技術(shù)——原理、特點(diǎn)與問題基本方程(1)吸收法(透射法)

(ρ,μ,Zeff,d)

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。20核檢測技術(shù)——原理、特點(diǎn)與問題基本方程(2)反散射法

(Eo,Ef,ρ,μ,σ,Wi,Zeff,d)對無窮厚樣品：21核檢測技術(shù)——原理、特點(diǎn)與問題基本方程(3)多層反散射的情況ρ1,μ1,σ1,Zeff1,d1ρ2,μ2,σ2,Zeff2,d2ρ3,μ3,σ3,Zeff3,d3（→∞）22核檢測技術(shù)——原理、特點(diǎn)與問題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23核檢測技術(shù)——原理、特點(diǎn)與問題特點(diǎn)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(qiáng)。安全、無污染(無廢氣、廢液排放)；經(jīng)濟(jì)、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。24核檢測技術(shù)——原理、特點(diǎn)與問題問題靈敏度和響應(yīng)時間；精密度和準(zhǔn)確度；非線性問題與校正技術(shù)；多參數(shù)測量與數(shù)據(jù)處理；輻射與安全；認(rèn)可(認(rèn)證)與推廣；規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化。25核檢測技術(shù)——輻射安全性評估核檢測的輻射防護(hù)與安全性能(以核子秤為例)源罐設(shè)計符合國家標(biāo)準(zhǔn)GB16368-1996，屏蔽防護(hù)絕對安全可靠。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0.1μGy/h，遠(yuǎn)低于國家標(biāo)準(zhǔn)GB-4792-84中所規(guī)定的限值(2.5μGy/h)。工作人員正常工作區(qū)域的新增γ劑量接近為零。假設(shè)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(dāng)于一次X光透視劑量的幾十分之一。實際上，秤體部分無需人員操作，不需經(jīng)?？拷垂?，更不用停留那么長時間。權(quán)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。

26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、以及兩種物料的本比等。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。27核檢測技術(shù)(1)——核子密度計參數(shù)：測量范圍：濃度0～100％。

適應(yīng)管徑：直徑50～500mm。

精確度等級：0.1%～1%。

基本誤差：量程的±0.1%～1%（由現(xiàn)場條件及量程的大小而定）

射線計數(shù)率長期穩(wěn)定性和重復(fù)性：0.1%。

28核檢測技術(shù)(1)——核子密度計29核檢測技術(shù)(1)——核子密度計30核檢測技術(shù)(1)——核子密度計31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(jī)上的物料后，強(qiáng)度減弱，物料越多，減弱的程度越大，探測器接受的射線強(qiáng)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(jī)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。32核檢測技術(shù)(2)——核子(皮帶)秤原理：朗伯-貝爾定律：

F=K×Ln(Ui/Uo)。式中：K-物料標(biāo)定系數(shù)；F-皮帶上物料負(fù)荷(kg/m)；

Uo-沒有物料時，γ射線探測器的輸出電壓；

Ui-有物料時，γ射線探測器的輸出電壓；用測速傳感器可測出皮帶輸送機(jī)的速度Vi；物料瞬間流量：P=F×Vi；物料累計量：W=∑P=∑(F×Vi)33核子秤原理分析圖34秤組成：1——源部件：產(chǎn)生射線的裝置，包括射線源和防護(hù)鉛罐2——支架3——傳感器：由電離室、前置放大器和恒溫裝置組成4——測速裝置5——主機(jī)：計算、顯示、打印和輸出控制信號35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(jī)上，輸送機(jī)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(jī)上物料的多少。36核檢測技術(shù)(2)——核子(皮帶)秤參數(shù)：流量在20％～100％范圍內(nèi)累計量誤差低于0.5%。秤體：溫度-30～60℃，濕度＜90％。適用于輸送寬度2000mm以下。探頭距主機(jī)最大距離500米。

37核檢測技術(shù)(2)——核子(皮帶)秤

38核子秤實物圖139實物圖240特點(diǎn)：

——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(jī)械磨損，免維護(hù)4142

核子秤的基本應(yīng)用

43核檢測技術(shù)(2)——核子(皮帶)秤44LB442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。45LB442主機(jī)單元示意圖：46LB442核子秤系統(tǒng)的應(yīng)用實例示意圖4748HDS微機(jī)核子秤系統(tǒng)49核子秤在電廠分倉計量應(yīng)用

有些熱電廠要求分倉計量，一臺核子秤對多個原煤倉的分倉煤耗計量。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(jī)采集并判斷該下料倉的下料累計值。5051BMC/BMP型高精度電子皮帶秤BMC/BMP型高精度電子皮帶秤，是采用德國技術(shù)生產(chǎn)的四托輥電子皮帶秤。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(shè)備具有長期穩(wěn)定性和計量的高精性。52秤子核主機(jī)

53防爆式本安核子秤5455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(qiáng)度，根據(jù)射線強(qiáng)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)。56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(jìn)行定點(diǎn)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(yùn)動狀態(tài)的設(shè)備和工件進(jìn)行定位檢測或定位控制。更可推廣應(yīng)用到對運(yùn)動物體的速度和長度、寬度進(jìn)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(jìn)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(yùn)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。

57核檢測技術(shù)(3)——料位計及料位開關(guān)參數(shù)：發(fā)信誤差1～３mm。使用環(huán)境：溫度：-40～50攝氏度；相對濕度<90%。供電電源:+15V。

58幾種安裝方式59核檢測技術(shù)(4)——射線測厚儀接觸式測厚——機(jī)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。601)γ射線測厚儀61γ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(qiáng)的擴(kuò)展性和高精度的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路?？梢赃M(jìn)行計算機(jī)遠(yuǎn)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(diǎn)62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(qiáng)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(qiáng)度來測定被測物的厚度。公式I=I0exp(-μmρ

d

)γ射線測厚儀的工作原理63I=I0exp(-μmρ

d

)

I0——穿過被測物前的輻射強(qiáng)度；

I——穿過被測物后的輻射強(qiáng)度；μm——質(zhì)量吸收系數(shù)（cm2/g）；ρ——被測物的密度（g/cm3）；d——被測物的厚度（cm）。64儀器結(jié)構(gòu)65電離室測厚儀的電路結(jié)構(gòu)圖66放射源——一般儀器中常用的放射源有60Co、137Cs、147Pm、85Kr、90Sr、241Am。在測厚儀中被測物厚度的相對變化與其引起的信號變化的變化稱為厚度計的靈敏度。電離室前置放大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)。誤差分析與動態(tài)補(bǔ)償該單元由若干個差分放大器與電阻組成。可通過調(diào)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(zhuǎn)變成偏差值以便得到精確的測量與控制。69測量位置變動引起的誤差當(dāng)被測物體偏離正常位置上下運(yùn)動時，所得到的測量值也會有所變化，這是由于射線穿過不同位置的被測物體時，所引起的散射情況不同而引起的。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。因為射向被測物體的射線束較之前者細(xì)的緣故。70溫度與材質(zhì)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(zhǔn)密度求出板厚。被測物的密度發(fā)生變化時，所測得的板厚就發(fā)生變化。溫度也對所測得的值也有相當(dāng)?shù)挠绊懕热?0攝氏度時帶來的誤差，鋼板為0.1%?？梢酝ㄟ^溫度補(bǔ)償?shù)霓k法來進(jìn)行修正。712)X射線熒光測Fe基合金Zn、Sn鍍層厚度鍍Sn板：化學(xué)重量法準(zhǔn)確性SbH3碘酸鉀容量法顯微鏡測厚法仲裁方法操作復(fù)雜、分析時間長鍍Zn板：化學(xué)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(zhǔn)確、快速、簡便722)X射線熒光測Zn、Sn鍍層厚度原理：利用放射源產(chǎn)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。X熒光經(jīng)探測器探測后得到Zn（Sn）和Fe的能譜曲線，根據(jù)譜線的峰面積大小求出Zn（Sn）層的頂部、底部及平均厚度。732)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）742)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(qiáng)度Ik與鍍層厚度d成指數(shù)關(guān)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(qiáng)度;

ρ

——鍍層的密度；μ——鍍層對射入射射線的質(zhì)量吸收系數(shù);752)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(qiáng)度Ik與鍍層厚度d成指數(shù)關(guān)系：Ik=Ik飽和[1－exp(－ρμd)]令K=ρμd，當(dāng)K值充分小時（<0.1），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(rèn)為是常數(shù)，故，Ik∝d762)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(qiáng)度Ik與鍍層厚度d的關(guān)系可分為三個區(qū)：Ik=Ik飽和[1－exp(－ρμd)]K=ρμdK<0.1(薄鍍層)，鍍層厚度與熒光強(qiáng)度成正比，稱線性區(qū)；0.1<K<6.91（中厚鍍層區(qū)），鍍層厚度與熒光強(qiáng)度成指數(shù)關(guān)系，稱指數(shù)區(qū)；K>6.91（無限厚區(qū)），熒光強(qiáng)度不隨鍍層厚度變化而變化，稱無限厚區(qū)。772)X射線熒光測Zn、Sn鍍層厚度原理吸收方法（基于基底熒光衰減）測量基地元素Fe的熒光強(qiáng)度時，入射射線和Fe的特征射線受到鍍層元素的部分吸收，F(xiàn)e的X射線熒光強(qiáng)度IFe與鍍層厚度d的關(guān)系：

IFe=IFe飽和exp(－ρμd)]IFe飽和——無鍍層時純Fe的特征X射線的強(qiáng)度;

ρ

——鍍層的密度；μ——鍍層的質(zhì)量吸收系數(shù);782)X射線熒光測Zn、Sn鍍層厚度原理吸收方法（基于基底熒光衰減）由Fe的X射線熒光強(qiáng)度IFe與鍍層厚度d的關(guān)系：

IFe=IFe飽和exp(－ρμd)]可得鍍層厚度d：d=(－1/ρμ)×ln（IFe/IFe飽和

）（1）對于，給定的材料和激發(fā)源，IkFe、ρ、μ可認(rèn)為是常數(shù)，故，d與基底Fe的熒光強(qiáng)度的對數(shù)成線性關(guān)系，公式（1）就轉(zhuǎn)化為：d=a×ln（IFe

）+b（2）792)X射線熒光測Zn、Sn鍍層厚度馬口鐵（鍍Sn）準(zhǔn)確度802)X射線熒光測Zn、Sn鍍層厚度鍍Zn板準(zhǔn)確度812)X射線熒光測Zn、Sn鍍層厚度精確度822)X射線熒光測Zn、Sn鍍層厚度與化學(xué)分析結(jié)果832)X射線熒光測Zn、Sn鍍層厚度測量設(shè)備框圖84寶鋼CM08熱鍍鋅機(jī)組鍍層測厚測量系統(tǒng)簡介電鍍槽電流測厚儀閉環(huán)氣刀控制系統(tǒng)85CM08系統(tǒng)組成描述O型超級掃描架掃描接口單元(SIU)控制接口單元(CIU)監(jiān)控管理系統(tǒng)(SMC)以太通訊單元、記錄單元、管理終端86CM08實際測量的數(shù)據(jù)87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88上位機(jī)的配套軟件89美國CMI900/950系列X射線熒光測厚儀X射線管，靶材：Rh靶；任選靶材：W、Mo、Ag等；任選X射線管功率可編程控制根據(jù)靶材，標(biāo)準(zhǔn)裝備有相應(yīng)的一次X射線濾光片系統(tǒng)，二次X射線濾光片

準(zhǔn)直器程控交換系統(tǒng)，最多可同時裝配6種規(guī)格的準(zhǔn)直器在12.7mm聚焦距離時，最小測量斑點(diǎn)尺寸為：0.078x0.055mmX射線探測系統(tǒng)，封氣正比計數(shù)器，裝備有峰漂移自動校正功能的高速信號處理電路樣品室結(jié)構(gòu)，開槽式樣品室、開閉式樣品室主要技術(shù)規(guī)格

90日本的X射線熒光鍍層厚度測量儀91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。超聲波測厚儀不僅可以進(jìn)行厚度的測量，而且還可以進(jìn)行有無裂紋、氣泡，或者材料壁厚是否在安全允許范圍內(nèi)的檢測。

92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(diǎn)”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(diǎn)”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。93MG2系列超聲波測厚儀94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）95核檢測技術(shù)(5)——煤質(zhì)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(chǔ)理論是60keV的241Amγ射線的反向散射和來自238Pu13~20keVX射線的反向散射。要求使用復(fù)雜的系統(tǒng)，首先要從輸送設(shè)備上采集煤樣品，然后以控制方式把它“送給”測量裝置。238Pu反向散射技術(shù)補(bǔ)償了灰分中鐵的變化，但由于它采用了穿透能量有限的X射線，這樣就需要把煤樣品破碎到5mm。雙能透射法：能不干擾輸送帶上的煤，在膠帶上直接進(jìn)行測量；精確度、特別是對灰分化學(xué)成分變化的靈敏度提高；分析時間短；成本低。96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(jìn)行測量。241Am(59.5keV)，

137Cs(661keV)97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。

98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(qiáng)(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)。

99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(qiáng)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。用低能和中能兩種射線透射同一煤層，經(jīng)理論推導(dǎo)可得：

Ca=[A(lnI0－lnI)/(lnJ0－lnJ)]+B

其中，Ca為測量煤樣的灰分值，I、I0分別為有和無煤情況下低能γ的強(qiáng)度；J、J0分別為有和無煤情況下中能量γ的強(qiáng)度，A、B是與煤炭組成有關(guān)的常數(shù)。在放射源活度和機(jī)械結(jié)構(gòu)一定的情況下，J０、I0和是可以預(yù)先確定的常數(shù)，由上式可知，只要測量出I和J，就可求出煤灰分。

100核檢測技術(shù)(5)——煤質(zhì)及灰分測量

測量出I和J，就可求出煤灰分。I有煤情況下低能γ的強(qiáng)度，J有煤情況下中能γ的強(qiáng)度101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(jìn)行在線檢測、計量和控制。(3)技術(shù)參數(shù)：長期穩(wěn)定性：

0.1％測量精度。

測灰分的精度：0.5％(均方誤差)。(4)特點(diǎn)：

采用閃爍譜自動穩(wěn)峰技術(shù)，保證長期譜漂移＜0.05%。

102SCL-2000型煤灰分儀在控制外購精煤質(zhì)量中的應(yīng)用103在邯鄲鋼鐵集團(tuán)的應(yīng)用，有效地控制了外購精煤的灰分，為公司創(chuàng)造了客觀的經(jīng)濟(jì)價值。SCL-2000型煤灰分儀在控制外購精煤質(zhì)量中的應(yīng)用104ZZ-89A型在線測灰儀

105測量精度：精煤(灰分小于15%)好于0.5%；

低灰原煤(灰分小于25%)好于1.0%；

高灰原煤(灰分小于45%)好于1.5%。輸送帶：要求輸煤皮帶上煤層厚度應(yīng)大于2.5g/cm2。水分影響：水分變化1%，灰分測量值一般變化約0.05%(與煤種有關(guān))。穩(wěn)定性：連續(xù)測量24小時標(biāo)準(zhǔn)煤塊，任一“10分鐘灰分”測量值與平均值的最大偏差不超過±0.5%。106功能：

同一畫面提供1分鐘、10分鐘、1小時、累計灰分顯示；提供10分鐘、小時、日、月以及區(qū)間灰分的查詢；提供煤流累計參考重量的顯示與查詢；兩路4-20mA電流輸出灰分信息，可實現(xiàn)多路顯示灰分信息；自動清掃放射源鉛罐表面的積灰；自動對儀器和放射源的慢漂移變化進(jìn)行校正；在遠(yuǎn)處接LED灰分顯示器，及時顯示灰分信息；107功能：中文界面，操作簡單，有多種參數(shù)可根據(jù)用戶的情況和要求進(jìn)行設(shè)置可以保持所有的原始數(shù)據(jù)以供查詢；自動根據(jù)皮帶運(yùn)行狀況和皮帶上的煤流狀況來決定測灰儀的工作狀態(tài)；可以存儲多個煤種，數(shù)量沒有嚴(yán)格限制；現(xiàn)場C型架采用防水設(shè)計；射線探測器內(nèi)設(shè)有恒溫加熱裝器，有效防止低溫和潮解的影響。108ZZ-89B型離線掃描式快灰儀109輻射安全性：放射源鉛罐屏蔽效果良好，保證個人劑量遠(yuǎn)低于國家GB14052-93規(guī)定的水平，適合于室內(nèi)應(yīng)用。功能：

無須復(fù)雜制樣，3-5分鐘測量出結(jié)果；提供詳細(xì)的歷史灰分測量數(shù)據(jù)的查詢功能；自動清掃放射源鉛罐表面的積灰，克服由于積灰造成的測量誤差；自動對儀器和放射源的慢漂移變化進(jìn)行校正；可選在遠(yuǎn)處接LED點(diǎn)陣顯示屏，循環(huán)顯示不同煤種的灰分測量數(shù)據(jù)；110可以存儲多個煤種，數(shù)量沒有嚴(yán)格限制；射線探測器內(nèi)設(shè)有恒溫裝置，有效防止低溫和潮解的影響。特點(diǎn)：

ZZ-89B型離線掃描式快灰儀具有獨(dú)特的γ射線束對煤樣作掃描的測量專利技術(shù)，確保煤樣的絕大部分被等權(quán)重地測量，因此即使灰分分布很不均勻的煤樣，一次測量的可信度也很高，大大方便了實際使用。對同一煤樣，作多達(dá)20次以上重新裝桶測量，用所得結(jié)果的均方根誤差衡量多次操作重復(fù)性的好壞。對一般煤，重復(fù)測量結(jié)果的均方根誤差約為0.2%，比沒有掃描測量專利技術(shù)的定點(diǎn)測量約好3倍。111112113114115應(yīng)用實例116探頭剖面圖：

探頭剖面圖：117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(jī)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)：118核檢測技術(shù)(6)——水份計DF-5740在線水分儀是一種新型的非接觸式的物料水分在線檢測設(shè)備，與紅外線、電容和微波技術(shù)產(chǎn)品相比，具有高度的適應(yīng)性和明顯的抗干擾能力，提高了測量精度和可靠性。原理：采用先進(jìn)的核分析技術(shù)，使水分測量不受物料成分、形狀、粒度、顏色、松散度、滲透水率、導(dǎo)電性等各種參數(shù)的影像。

119核檢測技術(shù)(6)——水份計DF-5740在線水分儀用途：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?？捎糜阡撹F、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(jī)輸送過程中的物料水分進(jìn)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。

120核檢測技術(shù)(6)——水份計DF-5740在線水分儀技術(shù)參數(shù)測量參數(shù)：可在線測量水分等參數(shù)。精度：水分測量的精度為0.3%。射線計數(shù)率長期穩(wěn)定性和測量值的重復(fù)性＜0.1%。主機(jī)工作環(huán)境：0℃～50℃，相對濕度≤95％。探測器工作環(huán)境：-40℃～50℃，相對濕度≤95％。

121核檢測技術(shù)(6)——水份計DF-5740在線水分儀技術(shù)特點(diǎn)非接觸式核探測技術(shù)保證了儀表設(shè)備的長期可靠性。該設(shè)備的維修和安裝不影響生產(chǎn)過程的正常進(jìn)行。先進(jìn)的核分析技術(shù)保證了儀表對現(xiàn)場物料的高度的適應(yīng)性和抗干擾能力，用于動態(tài)物料的檢測時更體現(xiàn)了本儀表的優(yōu)越性?？蓪崿F(xiàn)水分閉環(huán)控制。

122核檢測技術(shù)(6)

——水份計中子水份儀

根據(jù)中子減速擴(kuò)散原理設(shè)計，它的優(yōu)點(diǎn)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(jìn)行積分測量。水份分布不均勻時，給出一個水分平均值；123核檢測技術(shù)(6)——水份計中子水份儀

根據(jù)中子減速擴(kuò)散原理設(shè)計的測水份方法有插入型和表面型兩種CX-180插入式中子水份儀

測水精度：±0.5%

測水范圍：1-20%

適用范圍：煤、石英砂CX-90表面式中子水份儀

測水精度：±0.5%

測水范圍：1-20%

適用范圍：焦炭、礦石、煤、石英砂等

124核檢測技術(shù)(6)——水份計核子水份密度儀在碾壓混凝土壩施工中的應(yīng)用FJ核子水份密度儀主要指標(biāo)：射線源：Cs137濕度測量范圍：1.12~2.7g/cm3測量不確定度：反射法0.008g/cm3，透射法0.004g/cm3水分測量范圍：0~0.6g/cm3測量不確定度：0~0.6g/cm3測量最大深度：300mm重量：12Kg125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)、傳感器技術(shù)、測量技術(shù)、信息處理技術(shù)與計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，核測井技術(shù)目前仍處在飛速發(fā)展之中。126核檢測技術(shù)(7)——核測井核測井的優(yōu)點(diǎn)：核測井揭示的是巖石的核物理性質(zhì)，即巖石中各種核素微觀特性的宏觀表現(xiàn)，它深刻地反映著巖石的本質(zhì)；對測量條件有廣泛的適應(yīng)性，能在含有各種井內(nèi)流體的裸眼井、套管井中對各種不同類型的儲層進(jìn)行有效測量；能提供大量具有不同物理實質(zhì)的參數(shù)，且大部分參數(shù)不可能用其他方法獲得，即具有不可代替性。127核檢測技術(shù)(7)——核測井核測井的發(fā)展1896年貝克勒爾發(fā)現(xiàn)了自然放射性，隨后發(fā)展了γ射線探測儀器和探測技術(shù)，到1935~1939年自然γ測井得到市場的確認(rèn)，成為當(dāng)時唯一的核測井方法；1932年查德維克發(fā)現(xiàn)中子，隨后科學(xué)界研究了中子與物質(zhì)的相互作用和中子探測技術(shù)，1941年以后中子測井成為代表核測井技術(shù)的測井方法；1945年發(fā)現(xiàn)了核磁共振現(xiàn)象，1949年出現(xiàn)核磁測井技術(shù)，1988年研制出第一套MRIL樣機(jī)，1990~1995年核磁測井得到市場的普遍確認(rèn)。128核檢測技術(shù)(7)——核測井核測井的分類核測井包括以核物理學(xué)和核物理技術(shù)為基礎(chǔ)的一系列測井方法。分為γ測井、中子測井和核磁測井三大類。129核檢測技術(shù)(7)——核測