（粒子物理与原子核物理专业论文）快热中子感生瞬发γ射线法检测煤中的全水分（mt）.pdf

摘要 快速检测煤质并掌握煤中各种元素的含量以及全水分和发热值等参数是有 效利用煤的重要环节。煤的水分是一项重要的煤质指标，它在煤的基础理论研究 中具有重要的作用。 到现在，人们还多是采用常规的化学抽样分析方法来获得这些参数。由于化 学方法速度慢不能及时指导生产，而核技术方法，由于它具有辐射穿透能力，可 以提供一种新的方法来解决化学分析法的困难，从而实现煤的在线分析。中子感 生瞬发y 射线分析法( n i p g a ) 可以快速进行煤质分析。快热中子照射到煤样上 发生 n ，n y 和i n ，y 反应，通过分析产生的瞬发y 射线谱，可以得出煤中 的元素含量，从而根据回归方程得出煤的全水分。脉冲密封中子发生器拥有快速 的开一关能力，非常适合这种方法。本文介绍了利用脉冲中子发生器产生的快、 热中予感生的瞬发y 射线，对煤的全水分进行分析的原理、方法和设备。采用 多元回归分析方法，较好地解决了元素间的干扰问题。n i p g a 全水分的分析值与 化验值的误差 0 5 。 关键词：中子感生；中予俘获；非弹性散射；多元线性回归；瞬发y 射线；全水分 a b s t r a c t i nt h ec o a li n d u s t r y , i ti so f t e nn e c e s s a r yt oh a v es u i t a b l eq u a n t i t a t i v ed a t a a v a i t a b l ec o n c e r n i n gt h ec h e m i c a lc o n c e n t r a t i o n s ，q u a n t i t yo f m o i s t u r e - t o t a lo rh e a ti n c o a l m o i s t u r e t o t a li sam a i nm a r ko fc o a lc h a r a c t e r u n t i l lt h er e c e n ty e a r s t h e s ei n f o r m a t i o nw a so b t a i n e db ym e a n so f s a m p l i n gt e c h n i q u e sa s s o c i a t e dw i t hc o n v e n t i o n a lc h e m i c a la n a l y s i s t h e s em e t h o d s a r ei 1 1 s u i t e dt op l a n ta u t o m a t i o nf o ri t sl o we f f i c i e n c y t h en u c l e a rt e c h n i q u e s ，o w i n g t ot h ep e n e t r a t i o np o w e ro ft h er a d i a ：t i o n $ ，c a np r o v i d ean e wc o n t r o lp r o s p e c t st h a t w i l le l i m i n a t et h ed i f f i c u l t i e s l i n k i n g t ot h e s a m p l i n gt e c h i n q u e s ，h e r e b ya l l o w i n g d i r e c to n - l i n e a n a l y s i s o ft h ec o a l 。n e u t r o n - i n d u c e d p r o m p tg a m m a - r a y a n a l y s i s m i p g a ) c a nb eu s e df o rf a s ta n a l y s i so fc o a l f a s t t h e r m a ln e u t r o ni n t e r a c t w i t ht h en u c l e u so ft h ec o a lt op r o d u c ei n e l a s t i cs c a t t e r i n g ( n ，ny ) r e a c t i o na n d n e u t r o nc a p p t u r e ( n ，y ) r e a c t i o n w bc a l lo b t a i nt h ec h e m i c a lc o n c e n t r a t i o n si nc o a l b ym e a n so fi n d u c e dp r o m p tg a n a m a - r a ys p e c t r u m ，t h e r e b yc a l c d a t e t h eq u a n t i t yo f m o i s t u r e - t o t a l p u l s e dn e u t r o ng e n e r a t o rb r i n g sv a l u a b l eh e l pi nt h i sm e t h e d f o ri t sf a s t o p e n - s h u tc a p a b i l i t y n i sp a p e ri n t r o d u c et h ea n a l y s i sm e t h o d ，p r i n c i p l ea n ds y s t e m o ft h em o i s t u r e - t o t a lb ym e a n so ft h ef a s t - t h e r m a ln e u t r o n i n d u c e dg a m m a - r a yb y p u l s e dn e u t r o ng e n e r a t o r w ea v o i dt h e i n t e r f e r e n c eo fd i f f e ：r e n te l e m e n t sw i t ht h e m u l t i p l el i n e a rr e g r e s s i o no ns p e c t r a t h e d e v i a t i o no f 廿1 em o i s t u r e t o t a lb e t w e e n n i p g aa n dc o n v e n t i o n a lc h e m i c a la n y l y s i si sl e s st h a no 5 。 k e yw o r d s ：n e u t r o n - i n d u c e d ；n e u t r o nc a p t u r e ；i n e l a s t i cs c a t t e r i n g ；m u l t i p l e l i n e a r r e g r e s s i o n ；p r o m p tg a m m a - r a y ；m o i s t u r e t o t a l i i 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究 工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致 谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果， 也不包含为获得东北师范大学或其他教育机构的学位或证书而使 用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已 在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名：避逾日期：兰! 至：i ： 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解东北师范大学有关保留、使用学位 论文的规定，即：东北师范大学有权保留并向国家有关部门或机 构送交学位论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人 授权东北师范大学可以_ 将学位论文的全部或部分内容编入有关数 据库进行检索，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编 学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名：透丝叠 日 期：2 生：! ：2 学位论文作者毕业后去向： 工作单位： 通讯地址： 指导教师签名：，! 芏生! ! 日 期：。幺 ：! 么：+ 电话： 邮编： 引言 煤中全水分的测定是煤的工业分析项目之一“3 。水分的存在不仅使煤中可燃物 质含量相对减少，降低发热量，还会因受热蒸发、汽化而消耗大量的热量，导致炉 膛温度降低，煤粉着火困难，排烟量增大。水分过高，在锅炉燃烧中会影响燃烧的 稳定性和热传导。在炼焦工业中，水分的气化需消耗大量的热量而延长炼焦周期； 在煤炭贸易中，煤的水分又是一个很重要的计质和计量指标。准确测定商品煤的水 分是保证供需双方利益不受损害的前提和基础。同时，它还会增大了输煤系统堵塞 的几率，影响正常供电。当然，在现代煤炭加工利用中，有时水分高反而是一件好 事，如煤中水分可作为加氢液化和加氢气化的供氢体。如能及时实现煤中全水分的 含量分析，将对燃煤单位具有重大经济意义。1 。传统的化学分析方法是在实验室中获 得所需数据，但是这种方法只适合小体积样品，而现在燃煤工业都是对整车的煤进 行运输和燃烧，由于化学抽样分析方法过程复杂陀需要经过采样、破碎、称重、 测定等烦琐的步骤j ，需要消耗很多时间，不能及时指导生产，因此研制开发一种 即时的检测手段势在必行。脉冲中子法则提供了这种可能。由于核技术方法具有 极强的射线穿透能力，所以它对待测物品不需做特别处理”“。中予发生器产生的 1 4m e v 中子与煤中所含元素的原子核发生非弹性散射 n ，n y 反应和热中予俘获 1 3 ，y 反应，感生出的瞬发r 射线由b g o 探头探测，经主放大器传输到4 0 9 6 道能谱分析器获得r 射线谱，根据特征y 射线的能量和特征峰面积来确定物质中所 含元素的种类和含量，从而实现煤的在线分析。 由于煤中的元素对于 n ，y 和 r l ，r l y 两种反应的截面不相同，比如c 和0 这两种元素对于 n ，f i y 反应截面比较大而对于 1 1 ，y 反应截面很小，大部分元 素对于 n ，y 截面大，所以单独采用其中一种反应都不能进行精确的金水分等参数 的分析。8 0 年代后人们开始采用快热中子的 n ，n y 和i n ，y3 反应联合分析，同 位素中子源也被中子发生器所代替。但是，这两种反应同时存在时测出的y 射线谱 是非弹性散射谱和中子俘获y 射线谱的混合谱，我们无法读出各元素的特征y 射线 峰面积。所以我们采用脉冲中子发生器并配合我们研制的线性门电路把全谱( 非弹 性散射y 射线谱和中子俘获y 射线谱) 和中子俘获y 射线谱分离开来，再把它们相 减得出纯的非弹性散射y 射线谱。这样就可以读出各元素的特征峰面积，使分析的 结果精确。 我们建立了实验装置，采用1 4 m e v 脉冲中子发生器和b g o 探头进行了大量的实 验，得出了实际可用的几何条件，又采用多元回归分析方法，较好地解决了元素间 的干扰问题，提高了分析精度。最终实验结果全水分的核分析值与化验值之间的误 差 7 5 c m 时，在探测器上检测的y 射 线计数率几乎不依赖于v h ( h 的体积含量) 的变化而变化：“1a i i l b e 点源在煤中的中 子通量一能量分布如图2 所示“，由图2 可见，在煤中中子能量谱分布存在两个峰， 一个是快中子峰( 1 一l o m e v ) ，一个是热中子峰( 1 0 一1 0 一e v ) 。而在0 5 e v o 1 m e v 区间通量分布较低。且可见，煤中深度3 0 c m 处中子通量密度较深5 c m 处低一个量级， 且谱形相似，煤中中子引起的反应主要是热中子的俘获反应 n ，y 及快中子的非弹 性散射 n ，n 1y i “。 图2 ”1 a m b e 中子源在大体积煤中心时的中子 通量一能量谱在5 c m 和3 0 c m 的分布 第三节元素的含量与特征峰计数的关系 如前所述，中子与物质发生核反应，无论是中子俘获反应还是非弹性散射反应， 都伴有瞬发y 射线。不同元索放出的y 射线能量是不同的。我们把中子与不同元素 发生反应放出的y 射线称为这种元素的特征y 射线。用高分辨率的y 能谱分析仪探 测后，根据y 射线特征峰的位置和峰的面积进行定性和定量分析。在定量分析中， 被测元素特征峰的面积( 用测量时间内峰的总计数来表示) 与该元素的含量有以下 的关系 ：盟婀耐 ( 2 3 1 ) a 式中为元素特征峰在测量时间t 内的总计数，g 为某物质样品中此种元素的质量 含量，以为阿伏加德罗常数，a 为该元素的原子量，为中子通量密度，盯为反应 截面，g 为探测器的效率，j 为y 量子产额，口为某同位素的丰度。在实际应用中西， 盯，s ，j ，口，t ，a 和 均为常数，所以我们可以把n 和g 之间建立下列关系： g = p n + q ( 2 3 2 ) 式中的p ，q 为经验常数，可由实验确定。在多元素物质分析中，我们考虑到康普顿 散射效应的影响( 即特征y 射线能量高的元素要对能量低的元素产生干扰) 因此我 们采用多元素线性回归方程进行数据处理“”3 。 6 第三章实验用仪器、设备介绍 第一节系统组成 本系统是由脉冲中子发生器、y 射线探测谱仪、中子监测仪和煤样装置四大部 分组成。其设备框图如下图所示： 图3 煤质分析仪设备框图 其中y 射线谱仪是由b g o ( 锗酸铋) 探头，主放大器和4 0 9 6 道脉冲幅度分析器 ( m c a ) 组成；中子检测仪采用是z n s ( a g ) 闪烁探头探测中予，由主放大器把信号 放大在由计数器读出中子计数，它的探测效率为1 。煤样品装在一个大小为0 2 x o 2 x o 1 5 m 3 用不锈钢板焊接的方箱中。煤首先在外面装箱，然后用电动滑车经滑道 送入探测位置进行测量。 实验测量所采用的几何配置为透射式，如下图所示 图4 测量装置的几何配置 煤箱周围的铅屏蔽板是为了屏蔽由于中子与防护体( 含硼聚乙烯) 相互作用产 生的y 射线被y 探测谱仪探测面引起的假计数。透射式的照射立体角与探测立体角 都较大，这样可以提高y 射线的探测效率，统计规律好。经过实验，我们采用含硼 聚乙烯和铅做为防护体材料，总防护体为含硼聚乙烯，用它来防中予，其厚度为2 0 c m 。 经长春市卫生局、卫生监督所监测结果显示：1 ) 该仪器设计合理，工艺和结构基本 符合脉冲中子煤质快速分析仪企业标准：2 ) 中子煤质快速分析仪呈关闭及工作状态 时，工作人员位置( 距离装料口1 5 米) 空气比释动能率均小于1 5 ug y h 。中子剂 量当量率小于o 5 “s v h ，合计低于放射卫生防护基本标准( g b 4 7 9 2 8 4 ) 第九款中 关于放射工作场所的控制值要求。人员在该处活动是安全的：3 ) 分析仪样品测试室 为封闭状态，加料点距中子发生器1 5 米处，停机操作周围剂量当量( r l + y ) 为本 底值( 0 1 + o 9 = 1 0i as v h ) ，低于( g b l 6 3 8 6 1 9 9 6 ) 第4 8 款中第二项的安全要求； 4 ) 该分析仪工作或关闭状态时，在仪器周围空间未监测到伴生o 、1 3 线。“” b g 0 探测器使用时发现峰位漂移和能量分辨率的大小与温度有关，峰位漂移和能 量分辨率的大小在根本上是由于b g 0 闪烁体的荧光转换效率受温度影响很大造成， 这会给实际测量带来很大的误差，所以我们采用蒸汽压缩式制冷方法制做了b g o 探 测器真空保温系统，该系统能使探测器周围的温度保持在实验的要求范围内，从而 减小温度对探测器的影响。 考虑到b g 0 探头的温度特性，我t j $ m j 作了b g 0 探测器恒温系统。， 如图所示： 鬟空屠 一一镰护蔗_ - 8 掇翻尊 o r i - i 髑嘎广i _ 1 1 1 1 1 11 ：! 兰 童1 垒基3 剖面图截面图 图5b g o 探测器恒温系统 保温系统：因为仪器要求具有较强的机械性，所以系统采取不锈钢材料，利用氯 弧焊接技术制成外形尺寸为：长5 8 0 m m ，外直径为1 5 0 m m ，内直径为1 1 0 m m 的杜瓦瓶， 然后用真空泵抽真空，真空度抽至5 1 0 3 p a ，制好后把制冷剂( 氟利昂) 充入蒸发器 内连同b g o 探测器封装到杜瓦瓶内，外日用发泡剂填充，以达到保温目的。 制冷系统：我们考虑到成本等因素，采用的是单级蒸气压缩式制冷系统，它由压缩 机、冷凝器、毛细管和蒸发器组成。蒸发器用直径6 m m ，长1 5 m 的铜管制成。制冷剂 液体( 氟利昂) 在蒸发器内以低温与被冷却对象发生热交换，吸收被冷却对象的热量并 气化，产生的低压蒸汽被压缩机吸入，经压缩后以高压排出。压缩机排出的高温高 压气态制冷剂进入冷凝器，被常温的空气冷却，凝结成高压液体。高压液体流经毛 细管节流，变成低压低温的气液两相混合物，进入蒸发器，其中的液态制冷剂在蒸 发器中蒸发制冷，产生的低压高温蒸汽再次被压缩机吸入。如此周而复始，不断循 环。从而达到冷却b g o 探测器的目的。 温度控制系统：我们采用湖北黄石先达公司的温度控制器，温度控制精度是 0 1 本仪器经过多次实验，系统温度控制在一4 5 c 一5 0 。c 范围内，恒温时间在1 5 分钟左右，完全满足b g o 探测器测量y 能谱所要求的时间。为了保证b g o 探头的恒 温状态，恒温制冷系统应该长期运转。 第二节脉冲中子发生器工作原理及脉冲中子工作模式 脉冲中子发生器包括中子管和它的三路供电电路，即离子源电路，存储器电路， 靶极负高压电路。中子管主要由存储器、离子系统、加速系统和靶四部分组成。离 子源电路为离子源提供电离电压，存储器电路给存储器提供加热电压，靶极负高压 电路为加速系统提供正离子加速电压。 9 图6 脉冲中子发生器原理框图 脉冲中予发生器的基本工作原理是先给离予源加上将近2 k v 、频率为3 3 k h z 的 离子源阳极脉冲电压，然后给存储器加热，存储器就会向离子腔内释放氘气体。氘 气体在离子源阳极脉冲电压的作用下电离形成等离子体。当靶极电压上升到较高电 压时，就有一定的氘离子飞向靶极，形成离子束流，轰击靶极，与靶极上的氚原子 核发生氘氚反应，生成一个氮核并产生1 4 m e v 的脉冲中子。其反应方程式如下： ；日+ ? h j ；日+ ：玎 ( 3 2 1 ) 同步脉冲电路的作用是提供频率和占空比一定的脉冲电压，脉冲调制电路是按同步 脉冲电路产生的同步信号产生2 k v 的脉冲电压，该电压加到中子管离予源阳极和离 子源地之间，使离子源腔内的氘气体电离。 脉冲中子发生器产生一个3 0 0 us 周期的工作模式，其中前1 0 0us 产生中子， 后2 0 0 “s 停止产生中子。在打中予期间既产生非弹性散射y 射线谱也产生辐射俘获 y 射线谱，而在停中子期间只产生辐射俘获y 射线谱。所以我们采用控制电路把微 机多道卡( 4 0 9 6 ) 道分为两部分，其中前2 0 4 8 道在停中子期间开通收集俘获y 射线 谱，后2 0 4 8 道在打中子期间开通收集全谱( 非弹性散射y 射线谱和俘获y 射线谱) 。 1 0 a 脉冲中子形成时间示意图 b 全谱测量时间示意图 c 俘获谱测量时间示意图 图7 脉冲中子工作模式及y 射线谱测量时间示意图 第四章煤的全水分m 。的测量 第一节全水分的工业分析简介 煤的工业分析也叫技术分析或实用分析，包括煤中水分、灰分和挥发分的测定 及固定碳的计算。煤的工业分析是了解煤质特性的主要指标也是评价煤质的基本依 据，根据工业分析的各项测定结果可初步判断煤的性质、种类和各种煤的加工利用 效果及其工业用途。煤的组成以有机质为主体，构成有机高分子的主要是碳、氨、 氧、氮等元素。煤中存在的元素有数十种之多，但通常所指的煤的元素组成主要是 五种元素、即碳、氢、氧、氮和硫。在煤中含量很少，种类繁多的其他元素，一般 不作为煤的元素组成，而只当作煤中伴生元素或微量元素。在煤质分析中，煤的水 分是进行不同基的煤质分析结果换算的基础数据。 煤中的全水分包括外在水分和内在水分。【2 1 1 外在水分是指吸附在煤颗粒表面上或非毛细孔穴中的水分，在实际测定中，是 指煤样与周围空气湿度达到平衡时所失去的水分。煤的外在水分不稳定，受环境条 件影响。 内在水分是指吸附或凝聚在煤颗粒内部毛细孔中的水，在实际测定中，是指煤 样达到空气干燥状态时保留下来的那部分水，内在水分在常温下不会失去，只有加 热到一定温度时才会失去，外在水分和内在水分之和称为全水分。 煤中全水分不是一个稳定值，随着气候的变化和操作过程的不同而有很大差异， 这会使不同的化验室测定的结果无可比性。即使是同一化验室，同一样品有时也很 难得出一致的结果。因此，规定不同实验室的允许差是毫无实际意义的，同时，也 会给执行国家标准时造成不必要的困难。在现在的全水分工业分析中，常用的是以 下两种化学分析方法：1 2 j 通氮干燥法：以氮气为加热介质，加热中煤样不易受氧化，因此特别适用于易 氧化的类别煤。它的测定精度较高，但所需设备复杂，操作不方便，且要有持续的 氮气供应。 微波衰减法：因为水的介电常数高，对微波能量的衰减作用明显，所以通过对不 同水分的煤样定标后，只要测定微波衰减值就可知道煤中的水分含量了。影响因素 有：堆密度，煤样容器材质，煤样容器和发射天线以及接收天线之间的相对位置， 微波频率和电压的稳定性。微波衰减法检测煤中水分存在一个有效水分范围，上限 约为i 4 ，下限约为3 ，不同品种的煤的有效水分范围也有些差别。而且，不同 煤种的全水分含量常常差别很大， 如下表所示 表1 不同煤种的全水分含量 l 煤质类别褐煤不粘煤弱粘煤无烟煤贫煤焦煤气煤 i 全水分( )4 01 51 06655 由上表可知，由于微波衰减法具有上下限，所以它测煤的全水分含量具有一定 的局限性，不能测出所有煤种的全水分含量。 鉴于各种全水分工业分析方法的多种弊端，我们建立了分析煤中全水分的核方 法一中子法。该方法要求我们首先要建立一个煤中全水分含量与煤中多种元素含 量的多元线性回归方程。 第二节标样制各及测量原理 为了建立一个适应性强，准确度高的多元线性回归数学模型，我们根据吉林电力 公司企业标准，利用吉林发电用煤质量监督检验中心制做的标准煤样来进行回归实 验该标准煤样是以双鸭山和舒兰两地的煤为基本煤种，根据国标采样化验方法混 配出的元素含量具有一定梯度的标样，它们分别被密封在同一规格的不锈钢箱中 由第二章可知中子与物质相互作用可发生非弹性散射 n ，r 1 1y 反应，弹性散射 n ，n 反应和热中子辐射俘获 n ，y 等核反应。对于不同的核反应不同元素的反应 截面也不相同，表2 为c 、h 、o - - 种元素的热中子俘获截面。“。 元素cho 反应截面 3 7 3 + 0 0 73 3 2 + 2 0 2 ( m b ) 放出y 射线能量 4 9 4 52 2 2 3 ( k e y ) 表 2 而1 4 m e v 快中子与c 、h 、0 发生非弹性散射的反应截面如表3 cho 元素 反应截面 4 21 3 1 + 1 3 ( m b ) 放出y 射线能量 6 1 3 04 4 3 3 ( k e y ) 表3 由以上两表可以看出：c 、0 两种元素的非弹性散射截面要比它们的热中子俘获反 应的截面大的多，而h 元素则是热中子俘获反应的截面大，所以我们对于c 、0 两种元 素采用快中子非弹性散射反应，用热中子俘获反应去求h 元素。其反应方程式见式 ( 2 1 3 2 1 5 ) 。由于快中子能量较高，所以它与煤中元素首先要发生非弹性散射， 反应的同时要放出非弹性散射特征y 射线，经过一、二次非弹性散射后中子就失去 了大部分能量，这时中子的能量比散射核的最低激发能还低，这以后的过程就以弹 性散射的方式进行，中子进一步损失能量变成热中子，但这只是在约l ous 时间内完 成，之后热中子一方面通过弹性散射在煤中扩散，另一方面与煤中元素发生俘获反 应，同时放出俘获y 射线，这大约会持续1 0 0 0 1 1s 或更长的时间，所以从时间关系上， 我们可以看出：不可能直接测出c 、0 n 纯的非弹性散射y 射线谱，谱中必然包含一 些其它元素的热中子俘获y 射线谱，所以我们采用如前所述豹脉冲中予发生器的工 作模式和门电路控制系统可以实现对全谱( 非弹性散射y 射线谱和热中子辐射俘获 y 射线谱) 和热中子俘获y 射线谱的分道测量，这样再用全谱减去热中子俘获y 射 线谱，就得到了c 、0 n 非弹性散射y 射线谱。再根据第二章第三节所述的元素的特 征y 射线峰与计数的关系和国家电力公司吉林发电用煤质量监督检验中心为我们所 制定的煤样的定值报告数据采用最小二乘法进行多元素线性回归分析，得出c 、1 、0 的含量与它们的特征y 射线峰的计数的经验公式。 第三节特征y 射线谱的获取 系统采用y 射线透射法，利用门电路控制微机多道进行分道测量技术实现了全 水分值的分析。 该探测系统包括脉冲中子发生器、b g o 探头、前鼍放大器及主放大器、门电路 控制微机多道测量电路。整个探测系统的结构框图如下： ；弼试f - 曩毵 中辛鬟生擎醚螂 国饕1 图8 探测装置框图 我们采用的y 射线测谱系统为中国科学院上海原子核研究所研制生产的4 0 9 6 道 能谱分析器，该分析器安装在计算机内，由m c a 测谱软件操作控制进行数据采集和 处理。其主要功能有：( 1 ) 定时数据采集；( 2 ) 谱压缩及放大；( 3 ) 可控制光标移 动指示道址和道计数；( 4 ) 谱平滑及自动寻峰；( 5 ) 能量刻度及存盘、读盘；( 6 ) 建立感性区，求感性区峰总面积及净面积：( 7 ) 打印数据谱；( 8 ) 不同数据谱比较； ( 9 ) 剥谱。 我们按照第三章所述脉冲中子工作模式进行煤样的y 射线谱测量，其数据谱如 图9 所示：全谱包括非弹性散射v 射线谱和热中子俘获y 射线谱，但从图中可以看 出，只有c 和0 的特征峰比较明显，其实这些特征峰中还包括一些其它元素的特征 峰，只是由于它们的_ r 射线计数较少，被c 和o 的非弹性散射峰所掩盖。而热中子 y 射线谱元素的特征峰就明显多，由于b g o 探测器的分辨率有限，我们只能判断出 煤中含量较高的元素的y 射线特征峰，其它含量较低的元素的y 射线特征峰被淹没 在这些峰中而无法判断。 全谱( a ) h 2 1 0 02 2 0 02 3 0 02 4 0 02 5 0 02 6 0 0 g a m m a - r a ye n er g yc h a n n e 舢舢舯叫藿|舢垂|舢。 譬；oo巴翟eo 全谱( b ) 5 0 0 0 譬 蠢4 0 0 0 h 俘获谱( a ) 2 0 04 0 0 g a m m a - r a ye n e r g yc h a n n e l 5 0 06 0 07 0 0a 0 09 0 01 0 0 01 1 0 01 2 0 0 3 0 01 4 0 0 g a m m a - r a ye n er g yc h a n n e t 俘获谱( b ) 图9 煤样的y 射线谱图 序号元素特征峰能量标记符号特征峰能量宽度 1全谱中c4 4 3 m e v n c l4 2 0 4 6 7 m e v 2全谱中o6 1 3 m e v n o 【 + 5 8 9 6 3 6m c v 3俘获谱中对应c4 4 3 m e v n c 24 2 0 4 6 7 m e v 4俘获谱中对应o6 ，1 3 m c v n 0 2 5 8 9 6 3 6m e v 5俘获谱中h2 2 3 m e v n h 2 0 0 一2 4 7m e v 表4 特征y 射线峰选取 1 6 日，墨e日， 啪 m 啪 薹三 啪 善三 瑚 。 粤8 x罕日ee日o 我们再取全谱的总的y 射线计数i 。，。和俘获谱总的y 射线计数i 。用各元素的 特征y 射线峰分别除以i 。和i 。所得的值进行回归，这样就可以消除由于中子发生 器的不稳定带来的波动。 第四节数据处理 谱数据处理流程图如图： 一 图1 0 谱数据处理流程图 1 选谱数据 取4 0 9 6 道谱的谱数据记作c h 4 0 9 6 。 2 平滑 对c h 6 到c h 4 0 9 1 道的原始数据进行处理。平滑后的数据记为c c h 4 0 9 6 。 1 l 点平滑公式： c c h i = ( 1 4 0 9 6 ) 1 0 2 4 c h i + 8 1 0 * c h i + 1 + 8 1 0 * c h i - i + 4 0 0 * c h i + 2 + 4 0 0 * c h i - 2 + 1 8 0 * c h i + 3 + 1 8 0 c h i 一3 + l i o * c h i + 4 + 1 i o * c h 卜4 + 3 6 c h i + 5 + 3 6 c h i - 5 3 定峰位 1 ) 先寻心和p b 。两峰的最大值所在的道数，设为c h a n n e l1 和c h a n n e l 2 。 算法m 1 ： t e m p c h a n n e l v a l u e = o ； f o r ( i n ti = 3 4 9 ：i t e m p c h a n n e l v a l u e ) t e m p c h a n n e l v a l u e = c c h i ： c h a n n e ll = i ： ) t e m p c h a n n e l v a l u e = o ： f o r ( i n ti = 1 1 8 5 ：i t e m p c h a n n e l v a l u e ) t e m p c h a n n e l v a l u e = c c h i ： c h a n n e l 2 = i ： ) ) 2 ) 计算出俘获y 射线谱每道所代表的能量： k e v l = ( 7 6 3 8 2 2 2 3 ) ( c h a n n e l 2 一c h a n n e l l ) ： 3 ) 寻出h l 和c l 两峰的最大值所在的道数设为c h a n n e l 3 和c h a n n e l 4 算法： t e m p c h a n n e l v a l u e = 0 ： f o r ( i n ti = 2 3 9 7 ：i t e m p c h a n n e l v a l u e ) ( t e m p c h a n n e l v a l u e = c c h i ： c h a n n e l 3 = i ： ) ) t e m p c h a n n e l v a l u e = o ； f o r ( i n ti = 2 7 8 3 ：i t e m p c h a n n e l v a l u e ) t e m p c h a n n e l v a l u e = c c h i ： c h a n n e l 4 = i ： 1 r 4 ) 计算出全谱每道所代表的能量： k e y 2 = ( 4 4 3 3 2 2 2 3 ) ( c h a n n e l 4 一c h a r m e l 3 ) 5 ) 得出各元素的道位x 。：( 前一括号为该元素特征i 射线谱的能量，后括号 为该元素的峰位) h ( 2 2 2 3 k e v ) ( c h a n n e l l - 2 3 0 k e y l ，c h a n n e t l + 2 4 2 k e v l ) c f f c h a r m e l 4 - 2 3 2 k e v 2 ，c h a n n e l 4 + 2 3 2 k e v 2 ) 0 1 ( ( 6 1 3 0 2 2 2 3 ) k e v 2 + c h a n n e l 3 - 2 3 2 k e y 2 ，( 6 1 3 0 2 2 2 3 ) & e v 2 + c h a n n e l 3 + 2 9 0 k e y 2 ) c 2 ( ( 4 4 3 3 2 2 2 3 ) k e v l + c h a n n e l l - 2