《脈衝中子煤質快速分析儀的解譜方法研究》是依託長春工業大學，由程道文擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：脈衝中子煤質快速分析儀的解譜方法研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：程道文
- 依託單位：長春工業大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
由於樣品區域的中子通量和伽馬射線傳播受樣品內所有元素的影響，在脈衝中子煤質快速分析儀測得的特徵伽馬射線譜中，任何一種元素的伽馬射線峰面積都與樣品內所有元素有關，且是非線性的。常見的解譜方法是線性回歸、最小二乘法和神經網路。前兩者認為元素含量與峰面積是線性關係，不適合解此譜。為使測量精度達到要求，神經網路需要花費一萬小時建立僅適用此中子管的伽馬射線譜庫，此時間長於中子管壽命，無套用價值。 本課題在元素含量已知的煤炭中加入化學性質穩定的物料，配製60個元素含量已知且有梯度的標準樣品。更換中子管後，測量標準樣品只需60小時。用多元線性回歸尋找峰面積和含量及含量高次方間的線性關係，即峰面積和元素含量間的非線性關係。在用此關係計算待測樣品的元素含量時，用枚舉法代替解9元3次方程組，用線性回歸的結果縮小枚舉範圍，使測量精度和計算時間都達到要求。此方法可以使脈衝中子煤質快速分析儀在三年內得到推廣套用。
結題摘要
為獲得解譜得需的伽馬射線能譜，配製了60個煤炭樣品。考慮化學性質及配製成本，配製煤炭樣品採用的物料主要有石墨、聚丙烯、三聚氰胺、硫、氧化矽、氧化鋁、氧化鐵、碳酸鈣等。在用脈衝中子煤質快速分析儀測量伽馬射線能譜時，中子源用脈衝D-T中子發生器，其產額為 。伽馬射線探測系統主要包括BGO晶體（直徑和高都是100mm）、主放大器、4096道數字多道分析器和計算機。根據元素特徵伽馬射線的能量以及實驗測得的伽馬射線能譜，計算峰面積時碳、氫、氧、氮、硫、矽、鋁、鐵、鈣的特徵伽馬射線能量（單位：KeV）範圍分別為：4430±50，2222±50，6130±50，5269±50，5420±50，4933±50，3465±50，5920±50，4418±50。在伽馬射線能譜中，元素的伽馬射線峰面積是各元素含量的函式。利用Maclaurin級數，當n=3時（研究結果表明此時測量精度已達到煤炭工業套用的要求）元素的伽馬射線峰面積是各元素含量及其2次方，3次方的函式。把同一元素含量的不同次方看作不同的變數，利用多元線性回歸程式和60個煤炭樣品的伽馬射線能譜可以回歸出上式中的所有係數。在待測煤炭樣品的伽馬射線能譜中，峰面積可測，所以能夠得到9個關於這9種元素的含量的9元3次方程組。由於在實際套用中很難精確解出此方程組，本課題利用枚舉法計算各元素含量。由於配製的60個煤炭樣品的元素變化範圍基本覆蓋了國內所有煤炭元素的變化範圍，保證了本課題研究成果具有通用性。線性回歸計算出的元素含量雖然未達到套用要求，但縮短了枚舉法的運算時間。枚舉法得到的元素含量值使碳、氫、氧、氮、硫、矽、鋁、鐵、鈣含量的誤差分別小於1.00%，0.15%，1.00%，0.15%，0.15%，0.30%，0.60%，0.45%，0.30%，運算時間小於120s。這些指標都達到了煤炭工業套用的要求，由於更換D-T中子發生器後測量標準樣品所需時間僅為60小時，所以本課題的研究成果可以使脈衝中子煤質快速分析儀在煤炭工業中得到套用。
