核技術(shù)之核檢測物理學與高新技術(shù)-

1、1,核檢測技術(shù),2,核檢測技術(shù)——原理、特點,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、散射或活化反應等現(xiàn)象，通過測定射線的強度或能譜的變化來測定被測物質(zhì)的基本物理(或化學)量(如：密度、濃度、厚度(高度)、水份、流量、揮發(fā)分等）。,3,核檢測技術(shù)——原理、特點,4,核檢測技術(shù)——原理、特點,特點現(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。安全、無污染(無廢氣、

2、廢液排放)；經(jīng)濟、高效。相對測量——標定難、測量精度容易受物料成分變化的影響。,5,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

3、量的測定。,,,6,核檢測技術(shù)(1)——核子密度計,,,,7,核檢測技術(shù)(1)——核子密度計,,,8,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。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。,,,9,核子秤原理

4、分析圖,10,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。,11,核檢測技術(shù)(2)——核子(皮帶)秤,,,,,,,,12,核子秤實物圖1,13,實物圖2,14,特點： ——非接觸式連續(xù)稱重計量控制設備，測控精度高，長期穩(wěn)定性好，無機械磨損，免維護,15,1

5、6,核子秤的基本應用,17,核檢測技術(shù)(2)——核子(皮帶)秤,,,,,18,LB442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。,19,LB442核子秤系統(tǒng)的應用實例示意圖,

6、20,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度，根據(jù)射線強度的變化來計算、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)。,21,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行定點檢測和報警控制，適合于各種惡劣環(huán)境下長期使用。也可用于對運動狀態(tài)的設備和工件進行定位檢測或定位控制。

7、更可推廣應用到對運動物體的速度和長度、寬度進行非接觸式檢測。 　　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。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。,22,幾種安裝方式,23,核檢測技術(shù)(4)——射線測厚儀,接觸式測厚——機械測厚法。 非接觸式測厚——射線測厚法、超聲波測厚法、光學測厚法

8、，等等。,24,1)γ射線測厚儀,25,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。具有較強的擴展性和高精度的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路。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。,γ射線測厚儀的特點,26,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射線強度來測定被測物的厚度。,γ射線測厚儀的工作原理,27,幾種射線測厚儀器的圖片,美國E

9、MC公司研制X-RAY在線測厚儀,,28,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。,29,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”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”控制在1

10、0mm 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。,30,MG2系列超聲波測厚儀,,31,核檢測技術(shù)(5)——煤質(zhì)及灰分測量,,32,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”，來進行測量。,241Am (59.5keV)， 137Cs (661keV),33,核檢測

11、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。,34,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(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)

12、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)。,,,35,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

13、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。,,,,36,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)熱量進行在線檢測、計量和控制。,37,,SCL-2000 型煤灰分儀在控制外購精煤質(zhì)量中的應用,38,,ZZ-89A型在線測灰儀,39,40,應用實例,41,探頭剖面圖：,42,,,測量方式：無需采樣、制樣

14、，只需將探頭插入煤中即可。最低檢測限：灰份含量大于5％準確度：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1ｋｇ數(shù)據(jù)存儲量：40個,技術(shù)參數(shù)：,43,核檢測技術(shù)(6)——水份計,,根據(jù)中子減速擴散原理設計，它的優(yōu)點有：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；

15、可以連續(xù)測量，有利于測量水分的動態(tài)變化。對大體積進行積分測量。水份分布不均勻時，給出一個水分平均值；,44,核檢測技術(shù)(6)——水份計,,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輸送過程中的物料水分進行在線式連續(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。,45,核檢測技術(shù)(7) ——核測井,核測井技術(shù)是隨著當代核技術(shù)的發(fā)展和石油、煤

16、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。,46,核檢測技術(shù)(7)——核測井,核測井的優(yōu)點：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行有效測量；能提供大量具

17、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。,47,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。,48,核檢測技術(shù)(7)——核測井,散射γ能譜測井的應用,鑒別巖性求儲集層孔隙度求泥質(zhì)含量求地層的波阻抗——波阻抗為密度和波傳播速度的乘積，由波阻抗可求得反射系數(shù)，是合成地震記錄的基本參數(shù)研究壓力異常,49,核檢測

18、技術(shù)(7)——核測井,中子測井,是以中子與地層的相互作用為基礎(chǔ)的測井方法。包括使用同位素中子源的中子測井和使用加速器中子源的中子測井兩大類。同位素中子源測井：超熱中子孔隙度測井、熱中子孔隙度測井和熱中子活化測井。加速器中子源測井：快中子非彈性散射γ能譜測井、熱中子壽命測井、脈沖中子孔隙度測井和脈沖中子活化測井。,50,核檢測技術(shù)(7)——核測井,核磁測井,是以核磁共振為基礎(chǔ)的測井方法，是利用原子核在磁場中的能量變化來獲得原子核的信