中子照相

物理学术语

中子照相装置如图1所示。中子源提供中子，反应堆中子源是中子照相最合适的中子源，也能应用其他中子源。按照中子能量从低到高可分为冷中子照相、热中子照相与快中子照相，随着能量增加穿透能力逐步增强而检测对比度与分辨率逐步降低。以反应堆中子源为例，堆芯直接产生的是平均能量约为2MeV的裂变谱快中子，通过适当措施可以转换为热中子与冷中子束。准直器使源发射的中子形成平行的或小角度发散的中子束，以提高照片的分辨率。常用的像探测器主要是X 射线照相胶片与CCD等数字探测器。因直接探测中子的效率太低，需使用转换屏，中子同转换屏相互作用，放出α、β或γ辐射,使照相胶片容易记录，也可以添加荧光物质将带电粒子转换为可见光采用CCD等数字探测器加以记录。

历史

。在1948年，Kallmann发表了一篇关于中子照相的论文，他的技术沿用至今。

原理

利用中子束穿透物体时的衰减情况，显示某些物体的内部结构的技术。按所用的中子的能量中子照相可分为：冷中子照相、热中子照相和快中子照相。

中子照相装置如图1所示。中子源提供中子，反应堆中子源是中子照相最合适的中子源，也能应用其他中子源。如果要进行热中子照相，在源周围要围以适当的慢化物质，使快中子慢化为热中子，若需要能量更低的冷中子，在反应堆安装冷中子慢化室。准直器使源发射的中子形成平行的或发散的中子束，以提高照片的分辨率。常用的像探测器主要是X 射线照相胶片与CCD等数字探测器。因中子无法被直接探测，需使用转换屏，中子同转换屏相互作用，放出α、β或γ辐射,使照相胶片容易记录,也可以添加荧光物质将带电粒子转换为可见光采用CCD等数字探测器加以记录。

转换屏分两类，一类是由诸如钆、锂、硼和镉等材料制成的屏，它们吸收热中子后发出瞬时辐射，使探测器曝光。使用这种屏时需采用直接曝光法，即将屏同胶片紧贴，放入暗盒，或者转换屏耦合CCD数字探测器，直接置于中子束中一起曝光；另一类转换屏由铟、镝和银等材料制成，这种材料俘获热中子后形成具有一定寿命的放射性核。使用这种屏时需采用间接曝光法，即将转换屏置于中子束中，曝光后在转换屏上就形成了潜在的放射性像。然后，将转换屏移置在胶片上，让胶片曝光。

直接曝光法的优点是照相过程短，灵敏度高，像分辨率高；缺点是同时也可能记录了在中子束内的γ射线及其他物体在中子照射时所放出的γ射线，形成较大本底，影响像的清晰度。间接曝光法避免了γ射线的干扰，但照相过程长，适用于有高放射性的物体，如反应堆燃料元件。同X射线照相比较，中子照相的特点是：物质对X射线的衰减能力随物质原子序数的增大而增大；而物质对中子的衰减能力依赖于元素的核性质,如:铁、铅、铋等重金属对兆电子伏以下能量中子的衰减能力就比氢、锂、硼等轻物质小得多。这样，用中子照相法就可以检查铁外壳内的含氢物体的结构。由图2可以看到子弹内部的火药填充情况。中子照相在材料的非破坏性检验中可作为X 射线照相的补充。在军事工业、核工业、航天工业、飞机制造工业、农业和医学等领域都得到了广泛的应用。

应用领域

在军事工业、核工业、航天工业、飞机制造工业、农业和医学等领域都得到了广泛的应用。

参考书目

B. Harold， Neutron RadiogRaphy， Elserier，Amsterdam,1965. 　M.R.Hawkesworth ，RadiogRaphy with Neutrons，British Nuclear Energy Society, London, 1975.

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