海底原位一体化中子活化分析系统技术方案

本发明专利技术公开了一种海底原位一体化中子活化分析系统，包括探测器组件、凯装线缆和控制系统，所述探测器组件通过凯装线缆与控制系统连接，所述探测器组件包括本体、设置在本体内的中子源、探测器，以及位于中子源和探测器间由中子吸收材料制成的隔离板，所述本体采用C、H高分子材料制成实心体；所述中子源用于发射中子对海底沉积物进行照射，海底沉积物被中子活化后产生瞬发γ射线，且所述中子源外壁包裹有对中子源自发γ射线进行屏蔽的铅层；所述隔离板用于吸收中子源直接发射到探测器上的中子；所述探测器用于收集所述瞬发特征γ射线，并将探测到的数据发送到控制系统进行分析处理。本发明专利技术不会增加探测器的本底，且结构简单、强度高，无需设置探测窗，对探测器损害小，使用寿命长。

In situ integrated neutron activation analysis system for seabed

The invention discloses a submarine in situ neutron activation analysis system, including detector assembly, armored cable and control system, the detector assembly is connected by armored cable and control system, the detector assembly comprises a body, set in the neutron source, inside the detector, and is located in the neutron source and the detector by neutron absorption isolation plate material, the body adopts C, H polymer materials made of solid body; the neutron source for neutron irradiation on the seabed, seabed sediments by neutron activation after the prompt gamma ray neutron source, and the outer wall coated with lead layer of neutron from ray shield the isolation plate for absorption; neutron source emission to the neutron detector; the detector for collecting the transient characteristic gamma rays, and probe The measured data are sent to the control system for analysis and processing. The invention does not increase the background of the detector, and has the advantages of simple structure, high strength, no need to set the detection window, small damage to the detector and long service life.

【技术实现步骤摘要】
海底原位一体化中子活化分析系统
本专利技术涉及一种中子探测装置，尤其涉及一种海底原位一体化中子活化分析系统。
技术介绍
目前，对海底沉积物进行检测，一般分为2种方法。第一种方法是直接对海底沉积物进行取样，然后在船上或者陆地进行物理或者化学分析得到各种海底沉积物元素的含量。第二种方法是对海底沉积物进行原位和实时测量，然后对海底元素进行定性和定量分析。但是第一种方法需要对样品进行取样、加工或者运输等步骤，需要花费的时间很长而且这些步骤很麻烦。因此现在对海底沉积物的检测慢慢转向第2种方法。第二种方法完全避免了对海底沉积物样品取样、加工等步骤，可以在测量船航行过程中直接对海底沉积物进行实时测量，能够实时的获取到海底沉积物元素的含量和元素分布图。在第二种方法中，现在使用得是X荧光探测技术，参见图1，即利用X射线照射海底沉积物，使海底沉积物产生特征X射线，然后被探测器探测到，在进行定量和定性分析。但是由于X射线穿透能力弱，导致很容易被海水吸收从而不能照射海底沉积物产生海底沉积物特征X射线或者由于产生的海底沉积物特征X射线被海水吸收后不能被探测器探测到，因此导致测量到的海底沉积物元素的含量有一定的误差。此外，还是由于X射线穿透能力弱，需要在海底探管（在海底中对x荧光探测器系统和各种仪器进行保护）中设置探测窗，以减弱探管对X射线的吸收。但是探测窗虽然能减弱对X射线的吸收，但是还是有一定量的X射线被吸收掉，而且探测窗比较脆弱，很容易被海底沉积物损害，从而导致仪器的损害。此外，由于X射线管产生是的X射线，这会增加探测器探测到的X射线谱的本底，从而对海底沉积物元素的含量测量有一定的影响。
技术实现思路
本专利技术的目的就在于提供一种解决上述问题，不会增加探测器的本底，且结构简单、强度高，无需设置探测窗，对探测器损害小，使用寿命长的海底原位一体化中子活化分析系统。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是这样的：一种海底原位一体化中子活化分析系统，包括探测器组件、凯装线缆和控制系统，所述探测器组件通过凯装线缆与控制系统连接，所述探测器组件包括本体、设置在本体内的中子源、探测器，以及位于中子源和探测器间由中子吸收材料制成的隔离板；所述本体采用C、H高分子材料制成实心体；所述中子源用于发射放射源对海底沉积物进行照射，海底沉积物被中子活化后产生瞬发γ射线，且所述中子源外壁包裹有对中子源自发γ射线进行屏蔽的铅层；所述隔离板用于吸收中子源发射到探测器上的中子；所述探测器用于收集所述瞬发特征γ射线，并将探测到的数据发送到控制系统；本体内还设有调整重心的填充体，所述填充体用于调整探测器组件的整体水平。作为优选：所述探测器为闪烁体或半导体探测器，所述填充体采用Pb或Cu，所述中子源为放射性同位素中子源，所述隔离板的材料为10B。实际上，选材不局限于上述材料，所述探测器为闪烁体或半导体探测器，如NaI（Tl）、LaBr3等，所述填充体采用Pb或Cu等高密度物质，用来调整本体的重心，所述中子源为放射性同位素中子源，例如241Am-Be源、24Na-Be源等，其作用是用来产生中子，然后对对海底沉积物进行照射，海底沉积物被中子活化后产生瞬发γ射线；所述隔离板的材料为中子吸收截面大的材料，如10B，其作用是用来吸收中子，避免中子对探测器的损伤。作为优选：所述本体为水平设置的圆柱形或长方体形。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：本专利技术采用中子源来产生中子，照射海底沉积物从而产生特征γ射线，由于中子和γ射线的穿透能力比X射线强，因此在设计的时候不需要特殊的探测窗。整体结构强度高，更能承受深海的压力，能实现对深海海底探测。此外，海水还能慢化中子，从而增加中子与海底沉积物的反应截面，而且中子由于有高性能中子吸收材料的阻挡，因此对探测器的损害很小，能提高本专利技术的使用寿命，由于中子不会影响到探测器，故而不会增加探测器探测到的γ射线谱的本底。本专利技术本体采用C、H高分子材料制成实心体，既能够把中子慢化为热中子，还能对探测部分进行保护和支撑的作用，因此不需要使用海底探管对装置中的探测部分进行保护。另外，本专利技术将探测的部分全部内嵌在C、H高分子制成的本体中，形成一体化设计，可以很方便的移动。附图说明图1为现有技术中海底原位探测器的结构示意图；图2为本专利技术的结构示意图。图中：1、海底沉积物；2、X光管；3、电源控制器；4、信号处理电路；5、探测窗；6、激发探测装置；7、X射线探测器；8、凯装线缆；9、填充体；10、本体；11、中子源；12、探测器；13、隔离板。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术作进一步说明。实施例1：参见图1，现有技术中，多采用此结构来继续海底原位X射线荧光测量样品的激发与探测示意图。由图可知，整体为空心的激发探测装置6，内部设置X光管2和X射线探测器7，底部开设探测窗5，X光管2与水平面的夹角为α，X射线探测器7与水平面的夹角为β，X光管2连接电源控制器3，X射线探测器7连接信号处理电路4；本装置的探测方法为：利用X射线照射海底沉积物1，使海底沉积物1产生特征X射线，然后被X射线探测器7探测到，在进行定量和定性分析。但是由于X射线穿透能力弱，导致很容易被海水吸收从而不能照射海底沉积物1产生海底沉积物1特征X射线或者由于产生的海底沉积物1特征X射线被海水吸收后不能被X射线探测器7探测到，因此导致测量到的海底沉积物1元素的含量有一定的误差。此外，还是由于X射线穿透能力弱，需要在海底探管（在海底中对x荧光X射线探测器7系统和各种仪器进行保护）中设置探测窗5，以减弱探管对X射线的吸收。但是探测窗5虽然能减弱对X射线的吸收，但是还是有一定量的X射线被吸收掉，而且探测窗5比较脆弱，很容易被海底沉积物1损害，从而导致仪器的损害。此外，由于X射线管产生是的X射线，这会增加X射线探测器7探测到的X射线谱的本底，从而对海底沉积物1元素的含量测量有一定的影响。参见图2，本专利技术采用的方案为：一种海底原位一体化中子活化分析系统，包括探测器12组件、凯装线缆8和控制系统，所述探测器12组件通过凯装线缆8与控制系统连接，所述探测器12组件包括本体10、设置在本体10内的中子源11、探测器12，以及位于中子源11和探测器12间由中子吸收材料制成的隔离板13；所述本体10采用C、H高分子材料制成实心体；所述中子源11用于发射放射源对海底沉积物1进行照射，海底沉积物1被中子活化后产生瞬发γ射线，且所述中子源11外壁包裹有对中子源11自发γ射线进行屏蔽的铅层；所述隔离板13用于吸收中子源11发射到探测器12上的中子；所述探测器12用于收集所述瞬发特征γ射线，并将探测到的数据发送到控制系统；本体10内还设有调整重心的填充体9，所述填充体9用于调整探测器12组件的整体水平。其中，所述探测器12为闪烁体或半导体探测器12，如NaI（Tl）、LaBr3等，所述填充体9采用Pb或Cu，如241Am-Be源、24Na-Be源等，所述中子源11为放射性同位素中子源11，所述隔离板13的材料为10B，所述本体10为水平设置的圆柱形或长方体形。本专利技术探测方法为，利用船舶将本专利技术载送至需要探测的位置，通过凯装线缆8将探测器12组件放置在海底，与海底沉积物1接触，此时开启探测器12组件进行探测。中子源11发射放射本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种海底原位一体化中子活化分析系统，包括探测器组件、凯装线缆和控制系统，所述探测器组件通过凯装线缆与控制系统连接，其特征在于：所述探测器组件包括本体、设置在本体内的中子源、探测器，以及位于中子源和探测器间由中子吸收材料制成的隔离板；所述本体采用C、H高分子材料制成实心体；所述中子源用于发射放射源对海底沉积物进行照射，海底沉积物被中子活化后产生瞬发γ射线，且所述中子源外壁包裹有对中子源自发γ射线进行屏蔽的铅层；所述隔离板用于吸收中子源发射到探测器上的中子；所述探测器用于收集所述瞬发特征γ射线，并将探测到的数据发送到控制系统；本体内还设有调整重心的填充体，所述填充体用于调整探测器组件的整体水平。

【技术特征摘要】
1.一种海底原位一体化中子活化分析系统，包括探测器组件、凯装线缆和控制系统，所述探测器组件通过凯装线缆与控制系统连接，其特征在于：所述探测器组件包括本体、设置在本体内的中子源、探测器，以及位于中子源和探测器间由中子吸收材料制成的隔离板；所述本体采用C、H高分子材料制成实心体；所述中子源用于发射放射源对海底沉积物进行照射，海底沉积物被中子活化后产生瞬发γ射线，且所述中子源外壁包裹有对中子源自发γ射线进行屏蔽的铅层；所述隔离板用于吸收中子源发射到...

【专利技术属性】
技术研发人员：成毅，庹先国，杨剑波，廖佳威，刘欢，
申请(专利权)人：成都理工大学，
类型：发明
国别省市：四川,51