[发明专利]一种钢壳混凝土界面等效脱空中子法检测装置

说明书

本发明公开了一种钢壳混凝土界面等效脱空中子法检测装置，包括主机、热中子探测器和显示设备；主机具有防护增高腔；热中子探测器包括探测器主板、探测器安装板、中子源和探测管；中子源包括一个主中子源和2个或4个分中子源；探测器安装板邻近底板的一侧设置有主中子源槽和n个分中子源槽；主中子源安装在主中子源槽中，每个分中子源槽中放置一个分中子源；n个分中子源槽位于两根探测管之间，且关于主中子源槽对称，每个分中子源槽与邻近探测管间的距离均相等；显示设备与探测器主板直接或间接相连，显示设备的显示位数不小于九位，且小数点后位数不小于四位。本申请能数倍提高热中子探测器的探测精度，从而实现微脱空的定量准确测量。

技术领域

本发明涉及放射性同位素技术应用领域，特别是一种钢壳混凝土界面等效脱空中子法检测装置。

背景技术

目前，水利水电、桥梁隧道以及装配式建筑的混凝土结构设计中，采用钢壳-混凝土结构的形式越来越多，由于在结构制造、防腐、承载力方面的优势，已经成为未来结构发展的主流趋势。这些带有钢板衬砌的混凝土结构物在进行混凝土浇筑施工时，由于钢里衬的存在而且内部有较密的钢筋，混凝土难以充实，因此混凝土与钢板之间常会存在脱空缺陷，从而影响结构物的安全性和耐久性。以前，工程上多采用槌击法检查脱空缺陷。该方法是听槌击的声响，凭个人听觉来判断，其可靠性差、准确率低。尤其是不同厚度钢板槌击后响应声音差别很大，当钢板较薄时，该方法过于敏感，声音听起来脱空很明显却未必有大的缺陷存在，因而导致误打许多无用灌浆孔，造成钢板原有结构和强度的不必要的破坏；当钢板厚度很大时或脱空中充满水时，该方法可靠性更差。并且，槌击法是一个粗略的定性判别方法，不能定量测定脱空深度大小，这样给工程质量评价与灌浆处理措施的实施增添了难度。长期以来，人们也曾试图采用超声波法、地质雷达法、冲击回波法、红外线法和射线法（X射线、γ射线）等方法进行检测，但是都未能取得理想的效果。

1992年南京水利科学研究院发明了“用中子技术检测钢板下混凝土空洞的方法”，其第一次采用中子法实现了钢壳下空洞的探测，主要是采用中子表面散射法，利用快中子慢化原理，中子源发射出来的快中子射线与被测介质的原子核发生碰撞后，被慢化减速形成热中子并云集在中子源周围，有热中子探测器探测热中子计数率。而混凝土由砂、石、水泥、一定配比水组成，由于氢原子对快中子慢化能力最强（比其他元素高几个数量级），故被测介质的氢含量即决定了所云集的热中子密度，而热中子密度与被测介质氢的含量呈线性相关。对于被测的含水介质来说，介质中的含氢量也就标志着含水量，且热中子的计数率n与被测介质的含水量呈线性关系，通过热中子计数率与脱空深度建立曲线关系，从而实现脱空在深度、平面上的展布。

然而，上述脱空检测装置，由于探测效率和电路抗信号干扰方面的技术原因，只能分辨0-3mm、3-10mm、大于10mm三种脱空深度的区间分布，分辨率达不到精准定量检测水平，特别是对于微脱空难以分辨，在应用中还存在一定的局限性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种钢壳混凝土界面等效脱空中子法检测装置，该钢壳混凝土界面等效脱空中子法检测装置能数倍提高热中子探测器的探测精度，能实现准确的定量检测，从而实现微脱空的准确测量。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种钢壳混凝土界面等效脱空中子法检测装置，包括主机、热中子探测器和显示设备；

主机具有防护增高腔以及形成防护增高腔的底板、侧板和顶板。

热中子探测器包括探测器主板、探测器安装板、中子源和探测管；中子源和探测管均与探测器主板相连接。

中子源包括一个主中子源和n个分中子源，其中，n=2或4；假设，主中子源所含的中子能量为N，则每个分中子源所含的中子能量均为N/n。