中子活化分析

DF-5701中子活化水泥元素在线分析仪一、产品概述

DF-5701中子活化水泥元素在线分析仪(图1-1)是跨皮带式水泥物料在线检测装置。用于料堆管理、生料配料过程中元素成分的在线检测。

DF-5701的装置为模块化结构，不需切割皮带，可绕皮带安装。DF-5701运行时，皮带从测量装置内托槽上滑过，对流经的所有物料进行检测，整个检测过程不接触物料，不影响皮带运行。DF-5701每分钟给出一次检测结果，精确分析出各元素含量以及相关的质量控制参数。根据分析仪实时检测信息，对生产过程进行有效控制，改良生产工艺，降低生产成本,提高产品质量。

图1-1 DF-5701中子活化水泥元素在线分析仪装置

二、产品结构

DF-5701中子活化水泥元素在线分析仪由测量装置、中子源、探测器、信号处理柜以及主机五个部分构成。(图2-1)

图2-1 DF-5701结构图

1.测量装置

测量装置采用模块式框架结构。包含支持测量过程中核相互作用的关键部件，同时对射线进行辐射防护，使装置周围剂量率达到辐射安全国家标准，保证工作人员的健康安全。

2.中子源

中子源安装于测量装置的下部，位于物料皮带的正下方，内部装有一个或多个不锈钢封装的252Cf源芯。252Cf的半衰期为2.6年，放射性活度随着持续发射中子减小，约二年半时间，需补充新的中子源芯达到初始源强度。

3.探测器

探测器安装于测量装置的上部，位于物料皮带的正上方，用于接收物料被中子作用后发出的射线。探测器外包有射线抑制体和恒温部件。其中，射线抑制体用于抑制干扰射线，并由恒温部件对探测器进行恒温。

4.信号处理柜

信号处理柜内有探测器外围部件，电子信号处理部件和温度控制部件。探测器外围部件为探测器运行提供高、低压电源。电子信号处理部件的主要功能是将来自探测器的模拟信号，通过ADC转换为数字信号。温度控制部件用于控制探测器温度和柜内温度。信号处理柜可以安装在墙上或支架上，与探测器相连接的电缆线长度标准为25米。

5.主机

主机由硬件和软件组成，主要采集来自电子信号处理单元的数字信号，并对这些数字信号进行解析，计算出元素成分含量及相关的质量控制参数，指导和控制水泥生产。

硬件包括计算机、调制解调器和网卡，可配置打印机。计算机内配有数据传输接口，与自动控制系统连接，还可通过互联网实现远程故障诊断功能。

软件利用元素谱库多元回归算法，对复杂的伽玛能谱进行解析，每分钟给出一次分析结果，实时显示,并提供多种方式报表查询。

三、工作原理

DF-5701采用中子活化瞬发γ分析(PGNAA)技术。由中子源放出平均能量为2.35MeV的快中子，快中子被测量装置慢化为热中子，并由热中子照射水泥物料与物料中各元素原子核发生热中子俘获反应，放射出不同能量及强度的特征γ射线，通过检测特征γ射线的能量辨识物料中元素种类，通过检测特定能量γ射线的强度得出元素含量。

图3-1 PGNAA原理图

每种元素对中子活化过程的反应不尽相同，这表现在两个方面。一方面是一些元素的活化性比另一些元素要高，例如铁非常活跃，而碳和氧的惰性很高，表现为与中子作用后放出的射线强度不同。各元素间的另一个关键不同在于每种元素会放射出（具有已知强度）一组特定能量的γ射线，称为特征γ射线，例如，钙元素会放射出能量不同的γ射线，最明显的是4.42MeV和6.42MeV。

碘化钠闪烁体探测器接收到γ射线时会产生光脉冲，光脉冲进入光电倍增管后生成电脉冲，电脉冲经过电子信号处理部件放大和ADC转换，进而生成复合γ射线能谱。然后，使用微处理器和高级分析软件可分解出该能谱的成分（元素）。

四、技术参数

表4-1 DF-5701技术参数

DF-5701报告的参数如下：

氧化物：

CaO、SiO2、Fe2O3、Al2O3、MgO

计算的质量控制参数：

石灰饱和系数、硅酸率、铝氧率、C3S、C2S、C3A、C2F、C4AF、易烧指数、烧失量

五、产品应用

DF-5701在水泥厂中主要用于料堆管理和生料配料。根据分析仪对原料的实时检测信息，通过采石场优化调度控制和质量、成分统计实现料堆管理功能，而通过控制各种生料原料的给料量实现生料配料功能。

图5-1 DF-5701的应用

1.料堆管理

DF-5701的测量装置可使皮带贴在托槽上滑过。托槽角度为30°至45°变化范围，方便安装。DF-5701将在水平皮带和倾角最大不超过18°的皮带上工作。

DF-5701可以与各种皮带组合一起使用。但由于某些皮带上的化合物可能会对分析性能造成负面影响，根据具体应用环境作相应处理。DF-5701不宜用于钢芯皮带或含有氯的皮带,但极少量钢丝不会对分析仪性能带来显著影响。皮带接头推荐硫化的方法，防止损伤DF-5701托槽。

皮带载荷会影响分析仪的性能，因此也是重要的考虑因素之一。皮带载荷过少，物料产生的特征γ射线少,引起计数率低，从而增加了统计涨落误差，降低了重复性，同时测量精度也受到一定影响。因此，尽可能避免皮带载荷过少的发生，将有助于持续获得好的分析结果。

DF-5701系统可以与过程控制软件配合使用，进行料堆管理，以监控预混料堆的化学成分。使用过程控制软件时可以采用手动模式或自动模式。

手动模式

过程控制软件根据称重秤及分析仪测得的结果来调度采石场的作业，指导开采车到不同矿区开采，使各种品位的矿搭配使用，以满足以最低成本均化料堆的质量控制要求。手动模式控制适用于通过合理调度开采和运输作业设备以达到采石场所要求质量的应用场合。

图5-2 手动模式下的过程控制

◆自动模式

自动模式下，过程控制软件用于原料存放在不同库（每个库下有自动给料）中的情况。控制软件通过控制系统（PLC系统）来自动控制物料的配比，以满足预混

料堆的质量要求。

图5-3 自动模式下的过程控制

料堆管理系统功能

●有多种可行的配料方案时，选择成本最低的配料方案

●用户可设置质量控制目标的优先级，执行最合适用户需求的配料方案

●提供每个料堆的成分，以供品质评价

●提供满足料堆质量目标所需的物料的成分和质量

料堆管理系统的主要显示内容

●采矿点的成分（化学分析）

●质量控制参数（KH，n，p等）的目标值

●料堆物料的成分（由DF-5701 确定）

●料堆质量（由称重秤确定）

料堆管理系统优点

料堆管理系统将在新厂建设和原厂运行两个环节为您节省资金。

对于新厂建设，DF-5701不再需要下列设置：

●独立的粘土和石灰石均化堆场

●取样系统

对于原厂运行

●无需取样化验，实验室成本下降

●使矿山开采更加合理化

●降低预混料的成分波动

●提高预混料的质量

●最大化利用劣质矿山资源

2.生料配比

DF-5701与自动配料软件结合使用，可进行生料配料过程控制。称重秤、分析仪将当前检测结果送入配料软件，配料软件根据用户质量控制参数（KH，n，p）目标值，控制各原料给料机给料量，使配料满足质量控制要求。

图5-4 生料配料过程控制

生料配比系统的主要显示内容

●原料的成分（化学分析）

●质量控制参数（KH，n，p等）的目标值

●混合料的成分（由DF-5701 确定）

●各原料的给料量（由称重秤确定）

生料配料优点

●减小均化库规模

●降低均化库运行成本

●减小预均化堆场面积

●降低入窑生料成分波动和燃料成本

●提高生料合格率，进而提高熟料质量

●有多种可行的配料方案时，选择成本最低的配料方案●减少窑的操作

●水泥粉磨能耗下降

●延长耐火砖的使用寿命

成本合理性

图5-5说明了DF-5701分析仪在使用中的成本合理性。

图5-5 购买DF-5701的成本合理性

六、产品特点

全面：测量通过的所有物料，代表性强；

快速：每分钟给出一次成分数据；

有效：为生产提供关键参数数据，以便进行有效控制；

稳定：双环控温、自动稳谱，长期稳定运行；

安全：更为有效的屏蔽体，装置周围辐射剂量低于国外同类产品。

DF-5701最根本的是提供了一种皮带物料元素成分的在线检测手段,与其它检测手段相比，有着无与伦比的优势。

在以往的工艺中，需要取样、制样，最后化验分析，整个过程需要数小时有时甚至是几天,反馈控制严重滞后。另外化验分析仅使用料流的一小部分（通常为10-9），一般来讲，测量误差主要是由于化验分析所用的极小部分被视为整个料流的代表，代表性差。

与化学分析相比，DF-5701的分析结果代表性强，整体误差小。由于DF-5701是对整个料流进行检测，反映了物料的全部信息。分析仪的随机误差即是该分析系统的整体误差。相反，与化验分析相关的随机误差在化验系统的整体误差中只占其中一部分，有时甚至只是很小一部分，而其他随机误差主要来自取样和制样。因此，有时表面上看DF-5701的随机误差似乎很大，但实际上整体误差比化学分析要小的多。

与化学分析相比，DF-5701每分钟即可给出检测结果，实时性强,反馈迅速。分析仪每分钟提供前一分钟通过的物料的成分检测值,及时反映物料成分的变化趋势，并迅速采取措施，调整搭配比例，控制物料成分的波动。因此，具有过程控制功能的在线分析仪在分析速度上具有明显的优势。

七、现场应用

图7-1 应用于生料配料自动控制的分析仪现场

效益分析：

?使生料成分稳定

?使窑的运行状况稳定

?使台时产量提高6%左右

?使出窑熟料三率值合格率达到90%以上

?使熟料三天强度提高2-3MPa

?使出窑熟料的f-CaO1.50%的合格率在90%以上，稳定并提高了熟料质量

附录辐射防护

1基础知识

放射性是宇宙间一种最普遍、最基本且最具活力的自然现象，宇宙间的运动和能量，主要来源于放射性。宇宙中所有的发光星体都是由于核爆炸。如果没有了放射性现象，宇宙将会变得一片黑暗。

人类居住的地球始终到处都存在着放射性。地球上的放射性本底主要来自以下几个方面：

⑴、来自宇宙空间的星体。太阳本身就是在持续不停地进行着热核聚变反应（氢弹爆炸）。

⑵、地层内放出的放射性气体；

⑶、各种矿物以及人们居住周围的建筑材料中也含有不同程度的放射性物质。

⑷、人们吃的粮食中，都含有放射性。

放射性衰变主要会产生α射线、β射线和γ射线。α射线、β射线等带电粒子进入物质后，主要是与物质的电子相互作用，引起物质的电离。γ射线等不带电粒子进入物质后，首先产生一个或几个带电粒子，这些带电粒子再与物质的电子相互作用，引起物质的电离。因此，射线与物质的相互作用的结果，主要可以归结为物质的电离。

人类一直受到天然电离辐射源的照射，虽然这些射线对人体会造成损伤，但人体有很强的修复功能。在我国广东省阳江放射性高本底地区，虽然放射性本底剂量比正常地区高得多，但当地居民的健康状况与对照地区比较，并未发现显著差异。对于放射性工作人员的职业照射，在辐射防护剂量限值的范围内，其损伤也是轻微的、可以修复的。因此，对于放射性，我们既要注意防护，尽可能合理降低辐射的危害，也不必产生恐慌心理，影响我们的正常工作和生活。

2 DF-5701的辐射防护

DF-5701使用252Cf同位素中子源，放出平均能量为2.35MeV的中子射线，和一定的γ射线。放射性物质用双层外壳封装，内层为铂铑合金，外层为不锈钢。整个源芯装在源室内，源室外先用高原子序数材料屏蔽γ射线，再用氢物质及中子吸收材料屏蔽中子。装置用来屏蔽的材料重达3.25吨，使射线全部集中在DF-5701测量隧道内，而周围几乎无泄露。

根据理论计算与实际测量，DF-5701周围剂量当量率小于2.5μSv/h，DF-5701为全自动测量，不需人员操作，日常生产维护中按照每天在DF-5701处停留1小时，每年工作360天，则工作者每年所接收到的剂量当量为0.9mSv，此剂量要低于国家规定的公众剂量限值年有效量1mSv的规定。下表列出了日常生活中所接收到的辐射剂量的一些数值。

(数据来源：江西省环保厅网站，中国核学会网站。)

附录日常生活中所接收到的剂量

3辐射防护办法

俗称辐射防护三原则：

⑴屏蔽

利用射线可被物体吸收(遮挡)的性质 , 用重金属或水泥等重物质对射线进行屏蔽,使射线的强度大大降低。如：7cm的铅可使137Cs的γ射线强度衰减2000倍。

⑵距离防护

人员远离放射源时, 射线强度的衰减倍数和距离平方成反比。也就是说, 人在离放射源2米处的照射剂量率是1米处的1/4, 在3米处的剂量率是1米处的1/9。以此类推。

⑶时间防护

人所受剂量的大小与受放射源照射的时间成正比。减少操作放射源的时间和尽量减少在放射源周围停留的时间, 也是最有效的防护办法。

综述-中子活化分析的应用

中子活化分析的应用情况 王家豪PB5061384 摘要就中子活化分析的应用情况的评述, 包括中子活化分析技术在考古学、土壤科学、地质学、环境分析、材料行业和流行病学，食品安全，法医学等领域中的应用。 关键词中子活化分析应用考古学土壤科学地质学环境科学材料流行病学 前言 中子活化分析（NAA）具有很高的的准确性和可靠性，其准确度在5％左右，相对精度通常优于0.1％[1]。NAA可以测定多达74种元素，并且检测限很低，从1～106ng/g不等。其还具有样本量小（1-200mg）,不必用化学试剂处理样品，对样品无损等优点。中子活化分析的应用已经有相当长时间的历史，自从1936年被Hevesy 和Levi发明后不久就得到了广泛应用，并且相对成熟。虽然现在已经有了ICP-AES和PIXE等方法，但是由于NAA的独特优点，其目前的全球应用仍非常广泛行分析。因此本文对中子活化分析的应用情况进行介绍，包括考古学、土壤科学、地质学、环境分析、材料行业和流行病学，食品安全，法医学几个方面。 1.考古学 使用中子活化分析来确定文物标本（如陶器[2,3]，黑曜石[4]，燧石[5]）等的元素特征，并将其与对应文物的来源联系起来。在过去的十数年中，考古学家通过对42,000多个标本中的大约三十种元素的分析，已经积累了大量的粘土，黑曜岩，燧石和玄武岩的化学指纹数据库。这些数据库与强大的多元统计方法（即主成分分析，因子分析，判别分析和马氏距离概率）相结合，可以使很多考古文物的来源具有高度的可信性。这些来源信息可以帮助考古学家重建史前人类的习惯。在中国的考古界主要用于对陶瓷类文物的分析，具体的有对于陶瓷年代的鉴定[6]，古瓷的着色机理[7]，同一产地出产陶瓷的年代划分[8]，陶瓷起源的探究等[9,10]。 2.土壤科学 农业上需要使用大量的化学品如化学肥料，除草剂，杀虫剂等，其中难以降解的化学物质被雨水冲刷后可进入土壤或随水流移动，用稳定的示踪剂（溴化物等）来标记这些化合物，，再用NAA来分析土壤，土壤学家可以量化在各种环境和土地利用影响下的农用化学品的分布。在1998年一项研究中，作者应用低浓度的Br作为示踪剂，研究了农业小分子化学物质渗入深层土壤的路径和这个过程中在什么深度会有最大的残留量等[11]。 3.地质学 通过中子活化分析对岩石样品中的稀土元素和其他微量元素进行分析，可以帮助地球化学家研究不同岩石的形成过程。除了对地球化学过程进行建模之外，中子活化分析在地质学上的其他应用还包括矿床的定位和地质事件的分析。例如，近年来我国活化分析工作者与地质学家合作, 发展了深部隐伏矿探测的“地气法”, 即通过收集和测定深部矿体金属气溶胶经地壳毛细作用, 升至地面的气体中的多种痕量元素, 推断矿体的存在。通过NAA在意大利和丹麦发现形成于6500万年前的石灰石矿床中异常高浓度的铱，该研究结果支持这样的理论，即在大型陨石撞击地球之后不久就发生了恐龙的灭绝。此外，通过NAA对地质样品中某些特定元素的分析, 可以为火山成因说、混合说等不同地质模型提供证据。NAA还可广泛用于陨石学研究, 宇宙尘的研究, 宇宙成因的研究等。

蒙特卡罗法确定水泥在线中子活化分析样品参数_杨剑波

ＳｅｒｉｅｓＮｏ.406Ａｐｒｉｌ　2010 金 属 矿 山ＭＥＴＡＬＭＩＮＥ 总第406期 2010年第4期 ＊国家创新方法工作专项(编号:2008ＩＭ021500),四川省科技条件平台项目(编号:2008ＧＺ0040,2008ＧＺ0197)。 杨剑波(1973—),男,成都理工大学核技术与自动化工程学院,博士研究生,610059四川省成都市成华区二仙桥东三路1号成都理工大学先达信箱。 蒙特卡罗法确定水泥在线中子活化分析样品参数 ＊ 杨剑波1 　庹先国 1,2 　李　哲1　穆克亮1　罗耀华1　牟云峰 3 (1.成都理工大学;2.地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室;3.中国工程物理研究院)摘　要　针对成都理工大学核地球物理与地球化学研究室研制的在线瞬发γ中子活化分析(ＰＧＮＡＡ)装置,利用ＭＣＮＰ程序对水泥样品进行模拟计算分析,得到瞬发γ射线产额随样品厚度和样品形态(块状、颗粒、粉末等)的变化关系。根据模拟结果,确定样品厚度以17ｃｍ为宜,并应在在实际分析前将水泥生料粗加工成细颗粒状。 关键词　蒙特卡罗法　ＭＣＮＰ　瞬发γ中子活化分析　水泥样品参数 ＣｅｍｅｎｔＳａｍｐｌｅＰａｒａｍｅｔｅｒｓＤｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎｉｎＯｎ-ＬｉｎｅＰｒｏｍｐｔＧａｍｍａ ＮｅｕｔｒｏｎＡｃｔｉｖａｔｉｏｎＡｎａｌｙｓｉｓｗｉｔｈＭｏｎｔｅ-ＣａｒｌｏＭｅｔｈｏｄ ＹａｎｇＪｉａｎｂｏ1 　ＴｕｏＸｉａｎｇｕｏ1,2 　ＬｉＺｈｅ1 　ＭｕＫｅｌｉａｎｇ1 　ＬｕｏＹａｏｈｕａ1 　ＭｏｕＹｕｎｆｅｎｇ 3 (1.ＣｈｅｎｇｄｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ;2.ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＧｅｏｈａｚａｒｄＰｒｅｖｅｎｔｉｏｎ＆ ＧｅｏｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎ;3.ＣｈｉｎａＡｃａｄｅｍｙｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＰｈｙｓｉｃｓ) Ａｂｓｔｒａｃｔ　ＡｂｓｔｒａｃｔＢａｓｅｄｏｎｔｈｅｐｒｏｍｐｔｇａｍｍａｎｅｕｔｒｏｎａｃｔｉｖａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓ(ＰＧＮＡＡ)ｓｙｓｔｅｍｄｅｖｉｃｅｄｅｖｅｌｏｐｅｄｂｙｔｈｅｎｕｃｌｅａｒｇｅｏｐｈｙｓｉｃａｌａｎｄｇｅｏｃｈｅｍｉｃａｌｒｅｓｅａｒｃｈｒｏｏｍ,ＣｈｅｎｇｄｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ,ＭＣＮＰｐｒｏｃｅｓｓｗａｓａｄｏｐｔｅｄｔｏｓｉｍｕ-ｌａｔｅａｎｄｃａｌｃｕｌａｔｅｃｅｍｅｎｔｓａｍｐｌｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓ.Ｒｅｓｕｌｔｓｏｆｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｐｒｏｍｐｔγｙｉｅｌｄａｎｄｔｈｅｓａｍｐｌｅ'ｓｔｈｉｃｋｎｅｓｓａｎｄｓｈａｐｅ(ｍａｓｓｉｖｅ,ｇｒａｎｕｌｅｓ,ｐｏｗｄｅｒｓ,ｅｔｃ.)ｗａｓｏｂｔａｉｎｅｄ.Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ,ｔｈｅｏｐ-ｔｉｍａｌｓａｍｐｌｅｔｈｉｃｋｎｅｓｓｉｓｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄｔｏｂｅ17ｃｍａｎｄｔｈｅｃｅｍｅｎｔｒａｗｍａｔｅｒｉａｌｓｓｈｏｕｌｄｂｅｐｒｏｃｅｓｓｅｄｉｎｔｏｆｉｎｅｐａｒｔｉｃｌｅｓｂｅ-ｆｏｒｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｉｎｔｈｅａｃｔｕａｌａｎａｌｙｓｉｓｏｆＰＧＮＡＡ. Ｋｅｙｗｏｒｄｓ　Ｍｏｎｔｅ-Ｃａｒｌｏｍｅｔｈｏｄ,ＭＣＮＰ,Ｐｒｏｍｐｔｇａｍｍａｎｅｕｔｒｏｎａｃｔｉｖａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓ,Ｃｅｍｅｎｔｓａｍｐｌｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓ 瞬发γ中子活化分析(ＰｒｏｍｐｔＧａｍｍａＮｅｕｔｒｏｎＡｃｔｉｖａｔｉｏｎＡｎａｌｙｓｉｓ,ＰＧＮＡＡ)的基本原理是通过被测 样品中各元素的原子核俘获中子,瞬时(<1014ｓ)发射特征γ射线,根据射线的能量和强度,对相应 元素进行定性和定量分析[1] ,瞬发γ射线越多对元素分析越有利。在实际应用中,为寻求最大的瞬发γ射线产额,需对在线分析装置进行最优化设计。由于中子源裂变时发出的中子、γ射线等对人体危害大,因此在中子源辐照下来优化设计分析装置的各种参数,不仅费时费力,而且也很不安全。20世纪70年代,国外数值模拟技术发展成熟,逐步用计算方法代替部分实验;80年代末90年代初,国内也逐渐开始了此方法的研究工作。在核技术应用领域,国内外不少专家运用蒙特卡罗模拟方法计算了ＰＧＮＡＡ问题,例如Ｃ.Ｏｌｉｖｅｉｒａ等[2] 优化设计了分析 水泥生料的ＰＧＮＡＡ仪器,Ａ.Ａ.Ｎａｑｖｉ等[3] 研究了不同中子源下的ＰＧＮＡＡ系统性能,我国学者张锋等[4] 研究了蒙特卡罗方法在中子活化在线分析系统设计中的应用,他们在ＰＧＮＡＡ研究方面都取得 了一些有价值的成果。但是,ＰＧＮＡＡ系统性能参数的优化还有很多研究工作要做。在水泥实际生产过程中,水泥生料的形态一般为块状、颗粒、粉末等,在 进行ＰＧＮＡＡ分析时,如何强化热中子与水泥生料之间的(ｎ,γ)反应,还有待对水泥生料开展进一步研究。本研究利用蒙特卡罗方法(ＭＣＮＰ程序),对成都理工大学核地球物理与地球化学研究室研制的在线瞬发γ中子活化分析装置的中子输运过程进行模拟计算,得到在平均能量为2.3ＭｅＶ的 252 Ｃｆ中 子源照射下,水泥样品中主要元素Ｃａ,Ｓｉ,Ｆｅ,Ａｌ的中子俘获γ射线产额与样品厚度及形态变化的关系,从而为实际ＰＧＮＡＡ分析前对水泥生料的粗加工(将块状加工成颗粒或粉末等)提供了参考。 · 134·

中子活化分析hw

本科生实验报告 实验课程中子活化分析样品制备 学院名称核技术与自动化工程学院 专业名称核工程与核技术 学生姓名 学生学号 指导教师 实验地点 实验成绩 二〇一五年十一月

中子活化分析样品制备 一、实验目的： 1.熟悉中子活化的原理； 2.了解电子天平的分析原理,熟悉掌握电子分析天平的使用； 3.熟练掌握中子活化分析样品制备的方法； 二、理论基础： 1.电子分析天平的原理，操作注意事项： a．电子分析天平的原理： 电子天平是采用电磁力平衡的原理，应用现代电子技术设计而成的。 它是将称盘与通电线圈相连接，置于磁场中，当被称物置于称盘后， 因重力向下，线圈上就会产生一个电磁力，与重力大小相等方向相 反。这时传感器输出电信号，经整流放大，改变线圈上的电流，直 至线圈回位，其电流强度与被称物体的重力成正比。而这个重力正 是物质的质量所产生的，由此产生的电信号通过模拟系统后，将被 称物品的质量显示出来。电子天平采用了现代电子控制技术，利用 电磁力平衡原理实现称重。即测量物体时采用电磁力与被测物体重 力相平衡的原理实现测量，当称盘上的加上或除去被称物时，天平 则产生不平衡状态，此时可以通过位置检测器检测到线圈在磁钢中 的瞬间位移，经过电磁力自动补偿电路使其电流变化以数字方式显 示出被测物体重量。天平的在使用的过程中会受到所处环境温度、 气流、震动、电磁干扰等因素影响，因此我们要尽量避免或减少在 这些环境下使用。 b．操作注意事项： 1.将天平置于稳定，平整的工作台上，调整调整脚使水平泡处于 中心位置，应避免天平震动，阳光照射，气流及强电磁波干扰； 2.要注意去皮，按“TARE去皮”键后，显示“0或0.0或0.00”， 即已去皮重； 3.称量时手不要按压操作台； 4.避免大声说话，以免气流对称量精确度的影响； 5.关闭称量侧身窗时，应缓慢匀速； 6.整个过程都要使用镊子进行操作，严禁徒手接触实验工具样品； 7.镊子不要接触样品； 8.整个过程中大小口袋不能掉在操作台上； 2.样品制作工艺对中子活化分析的影响： 可密封在一个容器内，或压成薄片，用纯Al簿或清洁的滤纸包装。作 标准样品时，粉末应充分混合均匀。从分析灵敏度考虑，样品一个大

在线中子活化煤质分析仪在煤矿的应用

在线中子活化煤质分析仪在煤矿的应用 时间:2009-5-11来源：中国煤炭网 在线煤质分析仪应用于煤炭业已有20多年的历史，其稳定的销量足以证明其价值。在线分析仪通过提供实时信息为煤厂各煤种的质量控制和生产管理提供了极大的帮助，如果依赖化验室，这些数据只能在采样后的数小时甚至数天后才能得到。 近年来，随着经济下滑，生产优化和料堆控制变得尤为重要。煤炭业的持续下滑导致该行业重新关注煤炭质量管理，从而提高客户满意度最终增加煤炭销量。同时也提高矿区资源的有效利用，使原先认为煤质不达标的资源可以有选择地开采。为达到上述目的，煤炭生产商和煤炭用户开始寻找更为经济且仍然高精度煤质分析仪。随着人们对环境的日益关注，特别是对硫释放的关注导致法律对污染控制更加严格。新近设计的皮带在线中子活化煤质分析仪（PGN AA）恰好可以满足上述要求。 1在线煤质分析技术与设备 1.1双能量伽玛传输技术（DUET） DUET仪器|仪表自20世纪80年代早期上市以来，已成为在线煤质监测设备家族中的重要一员。该设备价格相对低廉，安装便捷，可以直接在皮带上进行在线煤质分析，只要是分析固定煤种，DUET分析仪测定煤质灰分就可以达到相当的精度。它利用两个γ射线源贯穿煤层而测量灰分。对给定的煤种，该设备的测定精度为：一个标准偏差下0.5%～1%。该设备的主要缺点是其标定与煤种有关，特别是在灰中的铁和钙元素变动很大的情况下。 该设备的用途包括：监测运送到选煤厂的原煤；监测洗净的精煤；给选煤厂提供反馈信息；通过混煤优化资源利用，使之达到一定的质量目标；监测送往用户的煤质是否达到合同要求的质量。 1.2自然伽玛射线技术 另一种广泛使用的简单的分析仪能够测定煤中的自然放射性大小，并将其与灰分联系起来。这种煤质分析仪不需要放射源，对影响DUET系统的铁和钙元素的变化不敏感。 然而，作为一种“被动”的系统，该分析仪的精度大约只为1%～2%，其理想应用是测量厚煤层的灰分，例如原煤输送机或选煤厂入料输送机上的煤质，在煤层很厚时，这仍然是测定

中子活化分析

中子活化分析 中子活化分析（NAA）[仪器中子活化分析instrumental neutron-activation analysis (INAA)]最初由匈牙利放射化学家Hevesy和Levi于1936年提出，直到60、70年代才广泛使用并日趋成熟。目前使用中子活化分析技术可分析周期表中的大部分元素，并且随着实验技术和数据处理方法的不断完善，已建立在线分析系统，从而使中子活化分析的应用范围迅速扩大，现已在材料科学、环境科学、地质科学、生物医学、考古学和法学等领域得到广泛应用。 NAA法特别适合考古学中的元素分析。它与其他元素分析法相比较，有许多优点，其一是灵敏度高，准确度、精确度高。NAA法对周期表中80%以上的元素的灵敏度都很高，一般可达10-6-10-12g，其精度一般在±5%。其二是多元素分析，它可对一个样品同时给出几十种元素的含量，尤其是微量元素和痕量元素，能同时提供样品内部和表层的信息，突破了许多技术限于表面分析的缺点。第三取样量少，属于非破坏性分析，不易沾污和不受试剂空白的影响。还有仪器结构简单，操作方便，分析速度快。它适合同类文物标本的快速批量自动分析，其缺点是检测不到不能被中子活化的元素及含量，半衰期短的元素也无法测量。此外，探测 仪器也较昂贵。 1、中子活化分析原理及操作 所谓中子活化分析是利用有一定能量和流强的中子、带电粒子或高能r光子去轰击待分析样品，使样品中核素产生核反应，生成具有放射性的核素，然后则测定放射性核素衰变时放出的瞬发辐射或缓发辐射，对元素作定性定量分析， 从而确定样品中的元素含量。 中子活化分析的基本过程如图所示（见图廿八）。首先寻找最佳方案，熟悉样品的属性，大致特征，计算最佳辐射条件和冷却时间。接着，制备样品和标准样品，后者为防止反应堆中子强度变化带来的误差作参照标准。不同形态的样品采取不同的制备方法。固体块直接截取放入容器中，粉末状还应称重，液体要放在聚乙烯容器或石英安瓶内，气体量好体积后放入石英管中。样品制好后放入金属罐内，等待辐射。接着选择最佳的辐射源，是使用反应堆、加速器还是同位素中子源。然后进行辐射、冷却，辐射源工作的同时探测系统（包括半导体探测器，闪烁计数器等探测器和多道分析器）开始运转，测定核素的半衰期和射线能量、强度， 最后是利用电子计算机进行数据处理。 2、中子活化分析的应用 中子活化分析在考古学中主要用来测量陶瓷器、玻璃、银币、铜镜、燧石、骨头化石等样品中的微量元素和痕量元素，进行统计分析，寻找共同性和差异性，从而确定元素成分的演变、产地及矿源等。不同地区的陶瓷土的元素组成差异，特别是微量、痕量元素组成差异大于它们在同一陶土源不同部位的涨落。以我国古瓷研究为例，古代瓷器原料就地取材，其中所含的微量元素种类不多，一般不影响瓷器质量，但在瓷器中长期保存，因而成为各类瓷器的分辨特征。经中子活化分析不仅确定了古瓷中微量元素的古瓷窑窑系，分析了各处古窑的瓷土来源，

中子活化多元素分析仪

东方测控DF-5701中子活化水泥元素在线分析仪一、产品概述 DF-5701中子活化水泥元素在线分析仪(图1-1)是跨皮带式水泥物料在线检测装置。用于料堆管理、生料配料过程中元素成分的在线检测。 DF-5701的装置为模块化结构，不需切割皮带，可绕皮带安装。DF-5701运行时，皮带从测量装置内托槽上滑过，对流经的所有物料进行检测，整个检测过程不 接触物料，不影响皮带运行。DF-5701每分钟给出一次检测结果，精确分析出各元素含量以及相关的质量控制参数。根据分析仪实时检测信息，对生产过程进行有效 控制，改良生产工艺，降低生产成本,提高产品质量。 图1-1 DF-5701中子活化水泥元素在线分析仪装置

二、产品结构 DF-5701中子活化水泥元素在线分析仪由测量装置、中子源、探测器、信号处理柜以及主机五个部分构成。(图2-1) 图2-1 DF-5701结构图 1.测量装置 测量装置采用模块式框架结构。包含支持测量过程中核相互作用的关键部件，同时对射线进行辐射防护，使装置周围剂量率达到辐射安全国家标准，保证工作人员的健康安全。 2.中子源 中子源安装于测量装置的下部，位于物料皮带的正下方，内部装有一个或多个不锈钢封装的252Cf源芯。252Cf的半衰期为2.6年，放射性活度随着持续发射中子减小，约二年半时间，需补充新的中子源芯达到初始源强度。 3.探测器 探测器安装于测量装置的上部，位于物料皮带的正上方，用于接收物料被中子作用后发出的射线。探测器外包有射线抑制体和恒温部件。其中，射线抑制体用于抑制干扰射线，并由恒温部件对探测器进行恒温。 4.信号处理柜 信号处理柜内有探测器外围部件，电子信号处理部件和温度控制部件。探测器外围部件为探测器运行提供高、低压电源。电子信号处理部件的主要功能是将来自探测器的模拟信号，通过ADC转换为数字信号。温度控制部件用于控制探测器温度和柜内温度。信号处理柜可以安装在墙上或支架上，与探测器相连接的电缆线长度标准为25米。 5.主机

实验十 循环伏安法分析

实验十循环伏安法分析 一、实验目的 1.仔细阅读理解本讲义和相关资料，掌握循环伏安法的基本原理。 2.熟练使用循环伏安法分析的实验技术。 二、实验原理 循环伏安法（Cyclic Voltammetry, 简称CV）往往是首选的电化学分析测试技术，非常重要，已被广泛地应用于化学、生命科学、能源科学、材料科学和环境科学等领域中相关体系的测试表征。 现代电化学仪器均使用计算机控制仪器和处理数据。CV测试比较简便，所获信息量大。采用三电极系统的常规CV实验中，工作电极（The Working Electrode, 简称WE）相对于参比电极（the Reference Electrode，简称RE）的电位在设定的电位区间内随时间进行循环的线

表1. 图1的实验条件和一些重要解释

零，所以RE的电位在CV实验中几乎不变，因此RE是实验中WE电位测控过程中的稳定参比。若忽略流过RE上的微弱电流，则实验体系的电解电流全部流过由WE和对电极（The Counter Electrode，简称CE）组成的串联回路。WE和CE间的电位差可能很大，以保证能成功地施加上所设定的WE电位（相对于RE）。CE也常称为辅助电极（The Auxiliary Electrode, 简称AE）。 分析CV实验所得到的电流-电位曲线（伏安曲线）可以获得溶液中或固定在电极表面的组分的氧化和还原信息，电极|溶液界面上电子转移（电极反应）的热力学和动力学信息，和电极反应所伴随的溶液中或电极表面组分的化学反应的热力学和动力学信息。与只进行电位单向扫描（电位正扫或负扫）的线性扫描伏安法（Linear Scan Voltammetry，简称LSV）相比，循环伏安法是一种控制电位的电位反向扫描技术，所以，只需要做1个循环伏安实验，就可既对溶液中或电极表面组分电对的氧化反应进行测试和研究，又可测试和研究其还原反应。 循环伏安法也可以进行多达100圈以上的反复多圈电位扫描。多圈电位扫描的循环伏安实验常可用于电化学合成导电高分子。 图1为3 mmol L-1 K4Fe(CN)6 + 0.5 mol L-1 Na2SO4水溶液中金电极上的CV实验结果。实验条件和一些重要的解释列于表1中。 三、仪器和试剂 仪器：CHI400电化学工作站 磁力搅拌器 铂片工作电极 铅笔芯对电极 KCl饱和甘汞电极 试剂：K3Fe(CN)6（分析纯或优级纯） KNO3（分析纯或优级纯） 溶液及其浓度：1.0 mol L-1 KNO3水溶液。实验中每组学员使用30.0 mL。 0.100 mol L-1 K3Fe(CN)6水溶液储备液。实验中每组学员使用100 L微量注射 器依次注射适量体积的0.100 mol L-1 K3Fe(CN)6水溶液到30 mL的1.0 mol L-1 KNO3水溶液中，详见如下4.3.节。

中子活化分析法测定地质样品中的稀有分散元素

山　东　化　工 收稿日期：２０１９－０１－１６ 基金项目：国土资源部地质大调查项目（２０００２０１９０１１１）作者简介：张会堂，高级工程师，主要从事地质实验工作。 中子活化分析法测定地质样品中的稀有分散元素 张会堂１ ，２ （１．山东省金属矿产成矿地质过程与资源利用重点实验室，山东济南　２５００１３； ２．山东省地质科学研究院，山东济南　２５００１３） 摘要：国土资源大调查的新一轮地球化学填图新增３０余种元素中包括有稀散元素，要求建立相应的高新分析测试技术。为了避免化学 方法和过程引入的空白污染，本文研究了微堆中子活化分析测定稀有分散元素Ｃｓ、Ｇａ、Ｈｆ、Ｉｎ、Ｒｂ、Ｓｃ、Ｔａ、Ｚｒ的纯仪器测量条件和影响因素。通过超热中子活化分析，使Ｃｓ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔａ、Ｚｒ等元素的检出限得以改善，分析周期也有一定的缩短。对循环中子活化方法的条件进行了研究和运用，实现了Ｈｆ和Ｓｃ快速分析。关键词：地质样品；稀有分散元素；仪器中子活化分析中图分类号：Ｏ６５７ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００８－０２１Ｘ（２０１９）０７－００９８－０３ ＤｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎｏｆＲａｒｅａｎｄＤｉｓｐｅｒｓｅｄＥｌｅｍｅｎｔｓｉｎＧｅｏｌｏｇｉｃａｌＳａｍｐｌｅｓ ｂｙＭｉｎｉ－ｒｅａｃｔｏｒＮｅｕｔｒｏｎＡｃｔｉｖａｔｉｏｎＡｎａｌｙｓｉｓ ＺｈａｎｇＨｕｉｔａｎｇ １，２ （１．ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＧｅｏｌｏｇｉｃａｌＰｒｏｃｅｓｓｅｓｆｏｒＭｉｎｅｒａｌｉｚａｔｉｏｎｏｆＭｅｔａｌＭｉｎｅｒａｌａｎｄＲｅｓｏｕｒｃｅｓＵｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｉｎＳｈａｎｄｏｎｇ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ，Ｊｉ＇ｎａｎ　２５００１３，Ｃｈｉｎａ；２．ＳｈａｎｄｏｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＧｅｏｌｏｇｉｃａｌＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｊｉ＇ｎａｎ　２５００１３，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｒａｒｅａｎｄｄｉｓｐｅｒｓｅｄｅｌｅｍｅｎｔｓｂｅｌｏｎｇｔｏｔｈｅｎｅｗａｄｄｅｄ３７ｅｌｅｍｅｎｔｓｉｎｇｅｏｃｈｅｍｉｃａｌｍａｐｐｉｎｇｏｆｔｈｅｎｅｗｒｏｕｎｄｏｆｌａｎｄ ｒｅｓｏｕｒｃｅｓｓｕｒｖｅｙｉｎＣｈｉｎａ．Ｔｈｅｓｉｔｕａｔｉｏｎｒｅｑｕｉｒｅｄｔｈａｔｎｅｗａｎａｌｙｔｉｃａｌｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓｍｕｓｔｔｏｂｅｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏａｄａｐｔｔｏｔｈｉｓｄｅｍａｎｄ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｓｔｕｄｉｅｄｔｈｅｍｅｔｈｏｄｔｏｄｅｔｅｒｍｉｎｅｒａｒｅａｎｄｄｉｓｐｅｒｓｅｄｅｌｅｍｅｎｔｓｉｎｇｅｏｃｈｅｍｉｃａｌｓａｍｐｌｅｓｂｙｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｌｎｅｕｔｒｏｎａｃｔｉｖａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓｏｎｍｉｎｉａｔｕｒｅｎｅｕｔｒｏｎｓｏｕｒｃｅｒｅａｃｔｏｒ（ＭＮＳＲ）．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｄｉｓｃｕｓｓｅｄｔｈｅｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｌｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ａｎｄｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇｆａｃｔｏｒｓｏｆｔｈｅｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎｏｆｒａｒｅａｎｄｄｉｓｐｅｒｓｅｄｅｌｅｍｅｎｔｓＣｓ ，Ｇａ，Ｈｆ，Ｉｎ，Ｒｂ，Ｓｃ，Ｔａ，Ｚｒｂｙｍｉｎｉ－ｒｅａｃｔｏｒｎｅｕｔｒｏｎａｃｔｉｖａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓｓｏａｓｔｏｏｐｔｉｍｉｚｅｐｒｏｃｅｓｓｅｓｏｆｔｈｅｍｅｔｈｏｄ．Ｂｙｕｓｉｎｇｔｈｅｍｅｔｈｏｄｏｆｅｐｉｔｈｅｒｍａｌｎｅｕｔｒｏｎａｃｔｉｖａｔｉｏｎ，ｔｈｅｌｉｍｉｔｏｆ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎｏｆＩｎ ，Ｔａ，Ｚｒｃａｎｂｅｉｍｐｒｏｖｅｄ，ａｎｄｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓｃｙｃｌｅｈａｓｂｅｅｎｓｈｏｒｔｅｎｅｄｉｎｓｏｍｅｅｘｔｅｎｔ．Ｔｈｅｃｙｃｌｉｃｎｅｕｔｒｏｎａｃｔｉｖａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄ，ｓｏｔｈａｔｒａｐｉｄａｎａｌｙｓｉｓｏｆＨｆａｎｄＳｃｈａｓｂｅｅｎｒｅａｌｉｚｅｄｂｙｕｓｉｎｇｔｈｉｓｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｔｈｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｍｅｔｈｏｄｃａｎｂｅｐｏｐｕｌａｒｉｚｅｄａｎｄｕｓｅｄｔｏａｎａｌｙｚｅｒａｒｅａｎｄｄｉｓｐｅｒｓｅｄｅｌｅｍｅｎｔｓｉｎｇｅｏｌｏｇｉｃａｌｓａｍｐｌｅｓ，ｉｎｗｈｉｃｈｒｅｌａｔｉｖｅｓｔａｎｄａｒｄｄｅｖｉａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｔａｒｇｅｔｅｌｅｍｅｎｔｓｉｓｗｉｔｈｉｎ３％～１３％，ｂｏｔｈｔｈｅｄｅｔｅｃｔｉｏｎｌｉｍｉｔａｎｄｔｈｅａｃｃｕｒａｃｙｍｅｅｔｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｏｆｔｈｅｇｅｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙｓｔａｎｄａｒｄｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌｓａｍｐｌｅｓ；ｒａｒｅａｎｄｄｉｓｐｅｒｓｅｄｅｌｅｍｅｎｔｓ；ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｎｅｕｔｒｏｎａｃｔｉｖａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓ（ＩＮＡＡ） 稀有分散元素在地学领域研究中占有很重要的地位，它们与其他金属矿的附存关系，使之成为地质找矿、岩石成因等地学研究的重要指示元素。这些元素在材料科学技术、特种电子元件、国防尖端武器及宇宙空间技术等方面有着独特应用。国土资源大调查的新一轮地球化学填图新增了３０余种元素，其中包括有稀散元素，要求建立相应的高新分析测试技术，提高分析的准确度和精确度。地质调查样品中稀有分散元素常用的检测方法除了中子活化分析外还有分光光度法、原子荧光光谱法、原子吸收光谱法、电感耦合等离子体发射光谱法及电感 耦合等离子体质谱法［１］ 。 仪器中子活化分析（ＩＮＡＡ）应用于地质样品的无损测定，具有高的分析灵敏度和准确度、干扰少、无试剂污染、多元素同时检出的特点，为地球化学样品和生物地球化学样品中卤素和 稀有分散元素的主要的仪器分析方法之一［２－６］ 。近几年有关 本专题的报道较少，根据以往文献［７－９］ ，待测元素的ＩＮＡＡ测定存在基体成分干扰严重而使其精确度较差和检出限达不到要求的不足；部分元素如Ｈｆ、Ｒｂ、Ｓｃ、Ｔａ、Ｚｒ等的分析周期过长；还有超热中子活化法若选择Ｂ（及其化合物）作为热中子吸收材料，就会扰动微型反应堆中子通量从而影响分析精度，以及减短反应堆运行时间而使长照元素的检出限受影响。为消除和减少这些不利因素，需要研究新的技术方法来解决这些问题，主要有：利用加Ｃ ｄ的内照射孔道进行超热中子活化实现有利元素如Ｃｓ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔａ、Ｚｒ等的分析；采取循环活化方法测定兼有（如Ｈ ｆ、Ｓｃ）短寿放射性核素的元素；将循环和超热联用结合二者优点的ＩＮＡＡ方法，正是本文研究的最主要技术创新。最终达到方法的技术指标，完成地球化学类地质样品中的稀有分散元素的ＩＮＡＡ方法研究。 １　实验部分１．１　仪器设备 ＭＮＳＲ－Ｃ型微型反应堆（中国原子能科学研究院），功率 ３３ｋＷ，中子通量１×１０１２ｎ／ｓ·ｃｍ２ 。 ＬＩＮＣ同轴高纯锗Ｎ型探测器，能量分辨率为２．０ｋｅＶ（对６０Ｃｏ的１３３２ｋｅＶ的γ峰），相对效率３０％，峰康比５０∶１。 ＯＲＴＥＣＤＳＰＥＣｊｒＴＭ 型８１９２道γ能谱仪（美国ＯＲＴＥＣ公司）。 超热中子辐照孔道，循环活化分析装置（中国原子能科学研究院）。 １．２　样品和标准制备 称取５０～１００ｍｇ样品，用经５０％的硝酸处理过的薄膜包好，热封制成大小约１ｃｍ×１ｃｍ的样品靶样。测量标准选用国家一级标准物质ＧＢＷ０７３１２（水系沉积物）和ＧＢＷ０７４０６（土壤），制成几何尺寸与样品一致的标准靶。将样品靶和标准靶 · ８９·ＳＨＡＮＤＯＮＧＣＨＥＭＩＣＡＬＩＮＤＵＳＴＲＹ ２０１９年第４８卷

中子活化分析

DF-5701中子活化水泥元素在线分析仪一、产品概述 DF-5701中子活化水泥元素在线分析仪(图1-1)是跨皮带式水泥物料在线检测装置。用于料堆管理、生料配料过程中元素成分的在线检测。 DF-5701的装置为模块化结构，不需切割皮带，可绕皮带安装。DF-5701运行时，皮带从测量装置内托槽上滑过，对流经的所有物料进行检测，整个检测过程不接触物料，不影响皮带运行。DF-5701每分钟给出一次检测结果，精确分析出各元素含量以及相关的质量控制参数。根据分析仪实时检测信息，对生产过程进行有效控制，改良生产工艺，降低生产成本,提高产品质量。 图1-1 DF-5701中子活化水泥元素在线分析仪装置

二、产品结构 DF-5701中子活化水泥元素在线分析仪由测量装置、中子源、探测器、信号处理柜以及主机五个部分构成。(图2-1) 图2-1 DF-5701结构图 1.测量装置 测量装置采用模块式框架结构。包含支持测量过程中核相互作用的关键部件，同时对射线进行辐射防护，使装置周围剂量率达到辐射安全国家标准，保证工作人员的健康安全。 2.中子源 中子源安装于测量装置的下部，位于物料皮带的正下方，内部装有一个或多个不锈钢封装的252Cf源芯。252Cf的半衰期为2.6年，放射性活度随着持续发射中子减小，约二年半时间，需补充新的中子源芯达到初始源强度。 3.探测器 探测器安装于测量装置的上部，位于物料皮带的正上方，用于接收物料被中子作用后发出的射线。探测器外包有射线抑制体和恒温部件。其中，射线抑制体用于抑制干扰射线，并由恒温部件对探测器进行恒温。 4.信号处理柜 信号处理柜内有探测器外围部件，电子信号处理部件和温度控制部件。探测器外围部件为探测器运行提供高、低压电源。电子信号处理部件的主要功能是将来自探测器的模拟信号，通过ADC转换为数字信号。温度控制部件用于控制探测器温度和柜内温度。信号处理柜可以安装在墙上或支架上，与探测器相连接的电缆线长度标准为25米。 5.主机 主机由硬件和软件组成，主要采集来自电子信号处理单元的数字信号，并对这些数字信号进行解析，计算出元素成分含量及相关的质量控制参数，指导和控制水泥生产。

循环结构案例分析

11、循环结构 一、教学内容分析 《循环结构》是人民教育出版社课程教材研究所编著的《普通高中课程标准试验教科书数学3（必修）》（A版）中§1。1。2的第二课时的内容。（1）算法是高中数学课程中的新内容，算法的思想是非常重要的，算法思想已逐渐成为每个现代人所必须具备的数学素养。（2）本节课的内容是循环结构，它与顺序结构、条件分支结构是算法的三种基本逻辑结构，可以表示任何一个算法。并且循环结构是算法这一部分的重点和难点，它的重要性就是充分体现计算机的优势，也即能以极快的速度进行重复计算。 二、学生学习情况分析 学生已经学习了有关算法和框图的基础知识。绝大多数同学对算法和框图的学习有相当的兴趣和积极性。但在探究问题的能力，应用数学的意 识等方面发展不够均衡，尚有待加强。 三、设计思想 建构主义学习理论认为，建构就是认知结构的组建，其过程一般是引导学生从身边的、生活中的实际问题出发，发现问题，思考如何解决问题，进而联系所学的旧知识，首先明确问题的实质，然后总结出新知识的有关概念和规律，形成知识点，把知识点按照逻辑线索和内在联系，串成知识线，再由若干条知识线形成知识面，最后由知识面按照其内容、性质、作用、因果等关系组成综合的知识体。也就是以学生为主体，强调学生对知识的主动探索、主动发现以及学生对所学知识意义的主动建构。基于以上理论，本节课遵循引导发现，循序渐进的思路，采用问题探究式教学，运用多媒体，投影仪辅助，倡导“自主、合作、探究”的学习方式。具体流程如下： 创设情景（课前准备、引入实例）→授新设疑（自主探索形成概念→理解概念能识别框图）→质疑问难、论争辩难（进一步加深对概念的理解→突破难点）→沟通发展（反馈练习→归纳小结）→布置作业。 四、教学目标 理解循环结构，能识别和理解简单的框图的功能，通过模仿、操作、探索，学习设计程序框图表达，解决问题的过程，发展有条理的思考与表达的能力，提高逻辑思维能力；能运用循环结构设计程序框图解决简单的问题，感受和体会算法思想在解决具体问题中的意义，增强学生的创新能力和应用数学的意识。五、教学重点与难点 重点：理解循环结构，能识别和画出简单的循环结构框图。 难点：循环结构中循环条件和循环体的确定。