热中子通量与元素特征γ射线的关系
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ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎｓ ｈｉ ｐ ｂｅ ｔ ｗｅ ｅ ｎ ｔ ｈ ｅ ｔ ｈｅ ｒ ｍａ ｌ ｎ ｅ ｕ ｔ ｒ ｏｎ ｆ ｌ ｕｘ ａ ｎ ｄ ｔ ｈｅ ｃ ｈａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ ７ 一 ｒ ａ ｙ ｓ ｏ ｆ ｍａ ｉ ｎ ｅ ｌ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｓ ｉ ｎ
ａ ｎｄ Ｃｈ ａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ ７ 一 Ｒａ ｙ ｓ ｏ ｆ Ｅｌ ｅ ｍｅ ｎｔ ｓ
ＬＩ Ｘｉ ｎ ，ＬＯ Ｊ ｉ ａ ｎ ｘ ｉ ｏ ｎ ｇ ，ＣＨＥ ＮＧ Ｄａ ｏ ｗｅ ｎ
（ １ ．Ｓｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ａｐｐ ｌ ｉ ｅ ｄ Ｔｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ，Ｃ ｈ ａ ｎ ｇ ｃ ｈ ｕ ｎ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｔｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ，Ｃ ｈ ａ ｎ ｇ ｃ ｈ ｕ ｎ １ ３ ０ ０ １ ２，Ｃｈ ｉ ｎ ａ； ２ ．Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ／Ｂ ａ ｓ ｉ ｃ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ，Ｃｈ ａ ｎ ｇ ｃ ｈ ｕ ｎ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｔｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ，Ｃｈ ａ ｎ ｇ ｃ ｈ ｕ ｎ １ ３ ０ ０ １ ２ ，Ｃｈ ｉ ｎ ａ）
ｉ ｍｐ ｒ ｏ ｖ ｅ ｔ ｈ ｅ ｉ ｄ ｅ ｎ ｔ ｉ ｆ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｅ ｌ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｓ ｃ ｏ ｎ ｔ ｅ ｎ ｔ ｓ ．
Ｋｅ ｙ ｗｏｒ ｄ ｓ：７ － ｒ ａ ｙ；ｃ ｅ ｍｅ ｎｔ ｒ ａ ｗ ｍａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ；ｔ ｈ ｅ ｒ ｍａ ｌ ｎｅ ｕ ｔ ｒ ｏ ｎ ｆ ｌ ｕｘ；Ｍ ＣＮＰ一 ４ Ｃ
外 均 充满 密 度 为 ９ ３ ０ ｋ ｇ ／ ｍ。 的聚 乙烯 ；水 泥 生料 样 品置 于边 长 为 １ ５ ｃ ｍ的 聚乙烯 立 方 体 容 器 内 ；Ｂ ＧＯ 探 测 器 的 半 径 和 长 度 均 为
７ ６ ｃ ｍ．为提 高计算 精 度 ，样 品 中心 、Ｂ Ｇ Ｏ 探 测 器 中 心及 Ｄ － Ｄ 中 子 发生 器 的靶 均位 于 轴 上．
利 用 中子感 生瞬 发 ７射 线分析 （ ＮＩ Ｐ ＧＡ） 方 法测 量样 品 内元 素 的质量 分数 时 ，中子与 待测样 品内 的
靶 核发 生 多种核 反应．其 中 ，非弹性 散射 反应 和辐 射俘 获反 应均 释放 出瞬 发特征 了射线 ，其能量 可 确定元 素 的种类 ，总计 数 可计算 元素 的质 量分 数 ，计算 公式 为 Ｎ 。 Ｃ ｗＮ Ｏ ａ ｑ ｖ ｔ ｊ／ Ｍ： 。 ， 其 中 ：Ｎ 为 ｆ ｓ 内被 测元 素 的特 征 ７射线 净计 数 ； Ｚ ｅ ｌ ａ 和 分 别为 被测元 素 的质量 分数 和 同位素 丰度 ； Ｎ ， Ｍ， ｄ ， ， Ｊ和 ｅ 分别 为 Ａｖ ｏ ｇ ａ ｄ ｒ ｏ常数 、 相 对原 子质量 、反 应 截 面 、中子 通 量 、 射 线 产 额 和探 测 效 率．当 检测 装 置 、
第 ５ ３卷
第 １期
吉 林 大 学 学 报 （理 学 版 ）
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｊ ｉ ｌ ｉ ｎ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ（ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ Ｅｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ）
Ｖ ｏＬ ５ ３ ＮＯ．１
２ ０ １ ５年 １月
ｓ ａ ｍｐ ｌ ｅ ． Ｔｈｅ ｒ ｅ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎｓ ｈｉ ｐ ｗａ ｓ ｄｅ ｔ ｅ ｒ ｍｉ ｎｅ ｄ ｂｙ ｍｕｌ ｔ ｉ ｐ ｌ ｅ ｌ ｉ ｎｅ ａ ｒ ｒ ｅ ｇｒ ｅ ｓ ｓ ｉ ｏｎ ｓ ａ ｎ ａ ｌ ｙｓ ｉ ｓ ． Ｔｈｅ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｏ ｆ ｔ ｈｅ ｃ ａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｈ ｏｗｓ ｔ ｈａ ｔ ｔ ｈｅ ｒ ｅ ｌ ａ ｔ ｉ ｏｎ ｓ ｈ ｉ ｐ ｃ ａ ｎ ｂｅ ｕ ｓ ｅ ｄ ｔ ｏ ａ ｃ ｃ ｕｒ ａ ｔ ｅ ｌ ｙ ｃ ａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｅ ｔ ｈｅ ｔ ｈｅ ｒ ｍａ ｌ ｎｅ ｕｔ ｒ ｏ ｎ ｆ ｌ ｕｘ ａ ｎｄ
２ 模 拟 结 果
图 １ 模 型 结 构
Ｆｉ ｇ． １ Ｍｏ ｄｅ ｌ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕｒ ｅ
硅、 铝 、铁 、钙 和氧 为水 泥生 料 的主要元 素 ，其 质 量 分 数大 于 ９ ３ ９ ／ ６ ．根据 德 惠 鑫雨 水 泥厂 提 供 的
数据 ，本 文设计 和模 拟 了 ２ Ｏ组水 泥生 料样 品．Ｄ — Ｄ 中子 发 生器 产 额 为 １ Ｏ 个 ／ ｓ ， 测量时间为 ６ ０ ０ ｓ的
表 １ 水 泥 生 料 样 品 中元 素 的 质 量 分 数 及 特 征 丫射 线 计 数
Ｔａ ｂ ｌ ｅ １ Ｍａ ｓ ｓ ｐｅ ｒ ｃ ｅ ｎｔ ａ ｎｄ ｃ ｈ ａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ￣ ， － ｒ ａ ｙ ｓ ｏ ｆ ｅ ｌ ｅ ｍｅ ｎｔ ｓ ｉ ｎ ｃ ｅ ｍｅ ｎｔ ｒ ａ ｗ ｍａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ
Ａｂｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｔｗｅ ｎｔ ｙ ｓ ａ ｍ ｐｌ ｅ ｓ ｏｆ ｃ ｅ ｍｅ ｎｔ ｒ ａ ｗ ｍａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ｗｅ ｒ ｅ ｃ ａ ｌ ｃ ｕｌ ａ ｔ ｅ ｄ ｂ ｙ Ｍ ＣＮＰ一 ４ Ｃ ｃ ｏ ｄｅ ｉ ｎ ｏｒ ｄ ｅ ｒ ｔ Ｏ ｆ ｉ ｎ ｄ
第 １ 期
李
鑫 ，等 ： 热 中 子 通 量 与 元 素 特 征 ７射 线 的关 系
１ ２ ７
铁 和钙 的测 量精 度满 足 国 标 ＧＢ ／ Ｔ １ ７ ６ ～ ２ ０ ０ ８ （ 水泥化学分析方法） 的要 求 ．用 ＮＩ Ｐ Ｇ Ａ 方 法 检 测煤 质 、毒 品 和爆炸 物 时也可 用该 方法 计算 样 品 内的快 、热 中子通 量．
中 图分 类 号 ：Ｏ５ ７ １ ． ５ ３
文献 标志 码 ：Ａ
文章 编号 ： １ ６ ７ １ — ５ ４ ８ ９ （ ２ ０ １ ５ ） ０ １ — ０ １ ２ ６ — ０ ４
Ｒｅ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎｓ ｈｉ ｐ ｂ ｅ ｔ ｗｅ ｅ ｎ Ｔｈｅ ｒ ｍａ ｌ Ｎｅ ｕ ｔ ｒ ｏ ｎ Ｆｌ ｕ ｘ
水 泥 样 品进行 模拟 计算 ， 模 型结 构 如 图 １所示 ，其 中 以 Ｙ轴 为 轴
线 的圆柱 体 （ 半径 ｒ 一５ ｃ ｍ，长度 ｚ 一５ ０ ｃ ｍ） 为 Ｄ— Ｄ 中子 发 生 器 ； 与Ｄ － Ｄ中子 发生 器 同轴 ，半径 为 Ｒ 的圆柱 体 为 中子 防护 体 ，其 内 部除 【 ） Ｉ Ｄ 中子 发生 器 、水 泥生料 样 品和 Ｂ ＧＯ 探 测 器所 占的 区域
的热 中子通量 ．由于 中子与样 品 内靶核 的 多种作 用 ，因此 不仅 与 中子源 产额 有关 ］ ， 还 与样 品 内 的
元 素质 量分数 有关 ．由于核 反应 的多样 性 和复 杂性 ，因此 在实 际应 用 中不 易 用 理论 公 式计 算 妒值 ．本 文 以水 泥生 料为例 ，用 ＭＣ ＮＰ 一 ４ Ｃ程序对 水 泥生料 所在 区域 的热 中子 通量 进 行模 拟 计算 ，用 多元 线 性 回归方 法确 定热 中子通 量 的计算 公 式 ，并用 热 中子 通 量修 正元 素 质 量 分 数 的计 算 值 ， 从 而 使 硅 、铝 、
Байду номын сангаас
Ｊ ａ ｎ ２ Ｏｌ ５
研 究 简 报
热 中子 通 量 与 元 素 特 征 射 线 的 关 系
李 鑫 ，吕健 雄 ， 程 道 文
（ １ ．长 春 工 业 大 学 应 用 技 术 学 院 ， 长春 １ ３ ０ ０ １ ２ ； ２ ．长 春 工 业 大 学 基 础 科 学 学 院 ，长 春 １ ３ ０ ０ １ ２ ）
收 稿 日期 ：２ Ｏ １ ４ — ０ ６ — １ ８ ．
作 者 简 介 ：李
鑫（ １ ９ ７ ７ ） ，女 ， 汉 族 ，硕 士 ，讲 师 ，从 事 核 技 术 应 用 与 软 件 工 程 的 研 究 ，Ｅ — ｍａ ｉ ｌ ：ｌ ｉ ｘ ｉ ｎ ｌ ９ ７ ７ ＠ ｍａ ｉ ｌ ． ｃ ｃ ｕ ｔ ． ｅ ｄ ｕ ． ｃ ｎ
测量 时 间和待测 元 素确定 时 ， ＮＡ ， ０ ， ， ｔ ， Ｊ ， ￡ 和 Ｍ 均 为常数 ， 计 算公 式可 简化 为 Ｎ 一是 叫， 其中 ／ ｅ 为 一
个 与测量 设备 和待 测元素 等有 关 的常数 ， 可 由实 验测 得 ．若 利 用非 弹 性散 射 释放 特 征 ７射 线 ，则 为 待测 样 品所在 区域 的快 中子通 量 ；若利 用热 中子俘 获 反应 释放特 征 ７射线 ，则 为待测 样 品所在 区域
摘 要 ：用 ＭＣ ＮＰ 一 ４ Ｃ程 序模 拟计 算 ２ ０个 水 泥生料 样 品 ， 并 用 线性 回归方 法研 究样 品 内热 中子 通量 与元 素特征 ７射线 间的 关系．计 算结 果表 明 ，利用 二者 之 间 的关 系可 准确 计 算 热 中子通 量 ，并提 高 了元 素质量分 数 的测量 精度． 关键词 ： 射 线 ；水泥 生料 ；热 中子通 量 ；ＭＣ ＮＰ 一 ４ Ｃ
１ 模 型 结 构
用 Ｎ１ Ｐ ＧＡ 方法 测量元 素 质量 分数 时 ，中子 与靶 核 的作 用包 括 非 弹 性散 射 、俘 获反 应 、弹 性散 射 反应 、 放 出带 电粒 子 的核反 应 和核 裂 变等 ，利用 理 论 公 式不 易求 得样 品所 在 区域 的热 中子通 量．本文 利用 ＭＣ ＮＰ 一 ４ Ｃ程 序对 ２ Ｏ个
３ 热 中子通 量与 元素质 量分 数 的关 系
在水 泥生 料 中 ，由于氧 以硅 、铝 、铁 、钙 的 氧 化物 形 式 存 在 ，因此 氧 的 质量 分 数 不 是 一个 独 立 变
１ ２ ８
吉 林 大 学 学 报 （ 理 学 版）
第 ５ ３卷
量 ，利用 多元线 性 回归 可得 热 中子通 量与 硅 、铝 、 铁、 钙 质 量分数 之 间的线性 关 系为
通信 作 者 ：程 道 文 （ １ ９ ７ ８ ～） ，男 ， 汉 族 ，博 士 ， 副 教 授 ，从 事核 技 术应 用 的研 究 ，Ｅ — ｍａ ｉ ｌ ： ｃ ｈ ｅ ｎ ｇ ｄ ａ ｏ ｗｅ ｎ ＠ ｍａ ｉ ｌ ． ｃ ｃ ｕ ｔ ． ｅ ｄ ｕ ． ｅ ｌ １ ． 基 金项 目 ：国 家 自然科 学 基 金 （ 批 准 号 ：１ １ ３ ０ ５ ０ １ ９ ；１ １ ２ ０ ５ ０ ６ ９ ） ．
模拟 计 算结 果列 于表 １ ， 其 中： Ｐ ， Ｐ Ｐ Ｐ ｃ 分别 表示 水泥 生料样 品中硅 、铝 、 铁 、钙质量 分数 的化 学分 析值 ；Ｎ ， Ｎ Ｎ ， Ｎ 分 别表示 ４种元 素特 征 ７射 线 的数 量 ； 表示 样 品 所 在 区域 的热 中子通 量．硅 、铝 、 铁、 钙４ 种 元 素特征 ７射 线 的能量 分别 为 ４ ． ９ ３ ４ ， ３ ． ４ ６ ６ ， ７ ． ６ ３ １ ， ６ ． ４ ２ ０ Ｍｅ Ｖ．由于氧 的热 中 子俘 获截 面非 常小 ，因此 未给 出氧元 素 的特 征 ７射线 计数 ．
ａ ｎｄ Ｃｈ ａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ ７ 一 Ｒａ ｙ ｓ ｏ ｆ Ｅｌ ｅ ｍｅ ｎｔ ｓ
ＬＩ Ｘｉ ｎ ，ＬＯ Ｊ ｉ ａ ｎ ｘ ｉ ｏ ｎ ｇ ，ＣＨＥ ＮＧ Ｄａ ｏ ｗｅ ｎ
（ １ ．Ｓｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ａｐｐ ｌ ｉ ｅ ｄ Ｔｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ，Ｃ ｈ ａ ｎ ｇ ｃ ｈ ｕ ｎ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｔｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ，Ｃ ｈ ａ ｎ ｇ ｃ ｈ ｕ ｎ １ ３ ０ ０ １ ２，Ｃｈ ｉ ｎ ａ； ２ ．Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ／Ｂ ａ ｓ ｉ ｃ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ，Ｃｈ ａ ｎ ｇ ｃ ｈ ｕ ｎ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｔｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ，Ｃｈ ａ ｎ ｇ ｃ ｈ ｕ ｎ １ ３ ０ ０ １ ２ ，Ｃｈ ｉ ｎ ａ）
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Ｋｅ ｙ ｗｏｒ ｄ ｓ：７ － ｒ ａ ｙ；ｃ ｅ ｍｅ ｎｔ ｒ ａ ｗ ｍａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ；ｔ ｈ ｅ ｒ ｍａ ｌ ｎｅ ｕ ｔ ｒ ｏ ｎ ｆ ｌ ｕｘ；Ｍ ＣＮＰ一 ４ Ｃ
外 均 充满 密 度 为 ９ ３ ０ ｋ ｇ ／ ｍ。 的聚 乙烯 ；水 泥 生料 样 品置 于边 长 为 １ ５ ｃ ｍ的 聚乙烯 立 方 体 容 器 内 ；Ｂ ＧＯ 探 测 器 的 半 径 和 长 度 均 为
７ ６ ｃ ｍ．为提 高计算 精 度 ，样 品 中心 、Ｂ Ｇ Ｏ 探 测 器 中 心及 Ｄ － Ｄ 中 子 发生 器 的靶 均位 于 轴 上．
利 用 中子感 生瞬 发 ７射 线分析 （ ＮＩ Ｐ ＧＡ） 方 法测 量样 品 内元 素 的质量 分数 时 ，中子与 待测样 品内 的
靶 核发 生 多种核 反应．其 中 ，非弹性 散射 反应 和辐 射俘 获反 应均 释放 出瞬 发特征 了射线 ，其能量 可 确定元 素 的种类 ，总计 数 可计算 元素 的质 量分 数 ，计算 公式 为 Ｎ 。 Ｃ ｗＮ Ｏ ａ ｑ ｖ ｔ ｊ／ Ｍ： 。 ， 其 中 ：Ｎ 为 ｆ ｓ 内被 测元 素 的特 征 ７射线 净计 数 ； Ｚ ｅ ｌ ａ 和 分 别为 被测元 素 的质量 分数 和 同位素 丰度 ； Ｎ ， Ｍ， ｄ ， ， Ｊ和 ｅ 分别 为 Ａｖ ｏ ｇ ａ ｄ ｒ ｏ常数 、 相 对原 子质量 、反 应 截 面 、中子 通 量 、 射 线 产 额 和探 测 效 率．当 检测 装 置 、
第 ５ ３卷
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吉 林 大 学 学 报 （理 学 版 ）
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２ 模 拟 结 果
图 １ 模 型 结 构
Ｆｉ ｇ． １ Ｍｏ ｄｅ ｌ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕｒ ｅ
硅、 铝 、铁 、钙 和氧 为水 泥生 料 的主要元 素 ，其 质 量 分 数大 于 ９ ３ ９ ／ ６ ．根据 德 惠 鑫雨 水 泥厂 提 供 的
数据 ，本 文设计 和模 拟 了 ２ Ｏ组水 泥生 料样 品．Ｄ — Ｄ 中子 发 生器 产 额 为 １ Ｏ 个 ／ ｓ ， 测量时间为 ６ ０ ０ ｓ的
表 １ 水 泥 生 料 样 品 中元 素 的 质 量 分 数 及 特 征 丫射 线 计 数
Ｔａ ｂ ｌ ｅ １ Ｍａ ｓ ｓ ｐｅ ｒ ｃ ｅ ｎｔ ａ ｎｄ ｃ ｈ ａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ￣ ， － ｒ ａ ｙ ｓ ｏ ｆ ｅ ｌ ｅ ｍｅ ｎｔ ｓ ｉ ｎ ｃ ｅ ｍｅ ｎｔ ｒ ａ ｗ ｍａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ
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李
鑫 ，等 ： 热 中 子 通 量 与 元 素 特 征 ７射 线 的关 系
１ ２ ７
铁 和钙 的测 量精 度满 足 国 标 ＧＢ ／ Ｔ １ ７ ６ ～ ２ ０ ０ ８ （ 水泥化学分析方法） 的要 求 ．用 ＮＩ Ｐ Ｇ Ａ 方 法 检 测煤 质 、毒 品 和爆炸 物 时也可 用该 方法 计算 样 品 内的快 、热 中子通 量．
中 图分 类 号 ：Ｏ５ ７ １ ． ５ ３
文献 标志 码 ：Ａ
文章 编号 ： １ ６ ７ １ — ５ ４ ８ ９ （ ２ ０ １ ５ ） ０ １ — ０ １ ２ ６ — ０ ４
Ｒｅ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎｓ ｈｉ ｐ ｂ ｅ ｔ ｗｅ ｅ ｎ Ｔｈｅ ｒ ｍａ ｌ Ｎｅ ｕ ｔ ｒ ｏ ｎ Ｆｌ ｕ ｘ
水 泥 样 品进行 模拟 计算 ， 模 型结 构 如 图 １所示 ，其 中 以 Ｙ轴 为 轴
线 的圆柱 体 （ 半径 ｒ 一５ ｃ ｍ，长度 ｚ 一５ ０ ｃ ｍ） 为 Ｄ— Ｄ 中子 发 生 器 ； 与Ｄ － Ｄ中子 发生 器 同轴 ，半径 为 Ｒ 的圆柱 体 为 中子 防护 体 ，其 内 部除 【 ） Ｉ Ｄ 中子 发生 器 、水 泥生料 样 品和 Ｂ ＧＯ 探 测 器所 占的 区域
的热 中子通量 ．由于 中子与样 品 内靶核 的 多种作 用 ，因此 不仅 与 中子源 产额 有关 ］ ， 还 与样 品 内 的
元 素质 量分数 有关 ．由于核 反应 的多样 性 和复 杂性 ，因此 在实 际应 用 中不 易 用 理论 公 式计 算 妒值 ．本 文 以水 泥生 料为例 ，用 ＭＣ ＮＰ 一 ４ Ｃ程序对 水 泥生料 所在 区域 的热 中子 通量 进 行模 拟 计算 ，用 多元 线 性 回归方 法确 定热 中子通 量 的计算 公 式 ，并用 热 中子 通 量修 正元 素 质 量 分 数 的计 算 值 ， 从 而 使 硅 、铝 、
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研 究 简 报
热 中子 通 量 与 元 素 特 征 射 线 的 关 系
李 鑫 ，吕健 雄 ， 程 道 文
（ １ ．长 春 工 业 大 学 应 用 技 术 学 院 ， 长春 １ ３ ０ ０ １ ２ ； ２ ．长 春 工 业 大 学 基 础 科 学 学 院 ，长 春 １ ３ ０ ０ １ ２ ）
收 稿 日期 ：２ Ｏ １ ４ — ０ ６ — １ ８ ．
作 者 简 介 ：李
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测量 时 间和待测 元 素确定 时 ， ＮＡ ， ０ ， ， ｔ ， Ｊ ， ￡ 和 Ｍ 均 为常数 ， 计 算公 式可 简化 为 Ｎ 一是 叫， 其中 ／ ｅ 为 一
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摘 要 ：用 ＭＣ ＮＰ 一 ４ Ｃ程 序模 拟计 算 ２ ０个 水 泥生料 样 品 ， 并 用 线性 回归方 法研 究样 品 内热 中子 通量 与元 素特征 ７射线 间的 关系．计 算结 果表 明 ，利用 二者 之 间 的关 系可 准确 计 算 热 中子通 量 ，并提 高 了元 素质量分 数 的测量 精度． 关键词 ： 射 线 ；水泥 生料 ；热 中子通 量 ；ＭＣ ＮＰ 一 ４ Ｃ
１ 模 型 结 构
用 Ｎ１ Ｐ ＧＡ 方法 测量元 素 质量 分数 时 ，中子 与靶 核 的作 用包 括 非 弹 性散 射 、俘 获反 应 、弹 性散 射 反应 、 放 出带 电粒 子 的核反 应 和核 裂 变等 ，利用 理 论 公 式不 易求 得样 品所 在 区域 的热 中子通 量．本文 利用 ＭＣ ＮＰ 一 ４ Ｃ程 序对 ２ Ｏ个
３ 热 中子通 量与 元素质 量分 数 的关 系
在水 泥生 料 中 ，由于氧 以硅 、铝 、铁 、钙 的 氧 化物 形 式 存 在 ，因此 氧 的 质量 分 数 不 是 一个 独 立 变
１ ２ ８
吉 林 大 学 学 报 （ 理 学 版）
第 ５ ３卷
量 ，利用 多元线 性 回归 可得 热 中子通 量与 硅 、铝 、 铁、 钙 质 量分数 之 间的线性 关 系为
通信 作 者 ：程 道 文 （ １ ９ ７ ８ ～） ，男 ， 汉 族 ，博 士 ， 副 教 授 ，从 事核 技 术应 用 的研 究 ，Ｅ — ｍａ ｉ ｌ ： ｃ ｈ ｅ ｎ ｇ ｄ ａ ｏ ｗｅ ｎ ＠ ｍａ ｉ ｌ ． ｃ ｃ ｕ ｔ ． ｅ ｄ ｕ ． ｅ ｌ １ ． 基 金项 目 ：国 家 自然科 学 基 金 （ 批 准 号 ：１ １ ３ ０ ５ ０ １ ９ ；１ １ ２ ０ ５ ０ ６ ９ ） ．
模拟 计 算结 果列 于表 １ ， 其 中： Ｐ ， Ｐ Ｐ Ｐ ｃ 分别 表示 水泥 生料样 品中硅 、铝 、 铁 、钙质量 分数 的化 学分 析值 ；Ｎ ， Ｎ Ｎ ， Ｎ 分 别表示 ４种元 素特 征 ７射 线 的数 量 ； 表示 样 品 所 在 区域 的热 中子通 量．硅 、铝 、 铁、 钙４ 种 元 素特征 ７射 线 的能量 分别 为 ４ ． ９ ３ ４ ， ３ ． ４ ６ ６ ， ７ ． ６ ３ １ ， ６ ． ４ ２ ０ Ｍｅ Ｖ．由于氧 的热 中 子俘 获截 面非 常小 ，因此 未给 出氧元 素 的特 征 ７射线 计数 ．