[发明专利]用于湿度测量的系统和方法

说明书

提供了一种测定经受元素活化分析(EAA)的样品材料中的湿含量的系统和方法，所述样品材料含有至少一种在EAA期间形成活化产物的样品元素。所述方法包括以下步骤：(i)将参考材料定位在所述样品材料附近，所述参考材料含有热中子俘获截面为至少1靶恩的参考元素，选择所述参考材料以使得其热中子俘获反应的产物同位素为发射γ射线的同位素，(ii)用快速中子源照射所述样品材料和所述参考材料以在所述样品材料中产生热中子，以及(iii)检测从所述参考材料发射的γ射线并生成表示所检测的γ射线的信号，(iv)基于所生成的信号计算与热中子通量成比例的因子R，以及(v)从使湿含量与R相关的关系中识别所述样品材料中的湿含量。

技术领域

本申请要求于2018年6月21日提交的澳大利亚临时专利申请No.2018902220的优先权，其内容通过引用并入本文。

本发明涉及一种用于确定经受元素活化分析的样品材料中的热中子通量的方法和系统，并且更具体地用于确定样品材料中的湿含量。

背景技术

γ活化分析(GAA)，也称为光子活化分析，是用于诸如矿物样品的材料中的元素测定的非破坏性分析技术。简单地说，使样品暴露于活化照射(例如基于高功率电子线性加速器的X-射线源)，由此在样品中的不同元素中引起核反应。在这些反应中产生的任何放射性同位素的最终衰变产生特征性γ射线，其可被鉴定以指示特定元素的存在，或与用于定量分析的标准样品比较。

矿物样品的元素组成常规地在干燥基础上报告以提供独立于样品的含水量的重要元素的等级的准确估计。因此，需要预先干燥样品以除去任何湿含量或者测量样品中湿度含量的步骤。

在致密材料中，当测量样品中的湿度含量时，期望使用中子热化技术，因为中子是高度穿透的，从而提供对散装材料的平均含水量的测量。高能中子或快中子在与氢原子碰撞时迅速失去能量，氢原子是水的重要成分。对源发出的快速中子由于样品内部的碰撞而能量减少的程度测量提供了样品氢含量的指示，而氢含量又可能与水含量有关。这需要使用中子源和电子中子检测器。

本说明书中对文件、法案、材料、装置、制品等的任何讨论仅仅是为了提供本发明的上下文。在本申请的每个权利要求的优先权日之前，在澳大利亚或其他地方存在的，未暗示或表示的任何这些事项构成现有技术基础的一部分或与本发明相关的领域中的常识。

应当理解，在说明书的整个描述和权利要求书中，词语“包括(comprise)”和该词语的变体，诸如“comprising”和“comprises”，并不旨在排除其他添加剂、组分、整数或步骤。

发明内容

提供了一种用于确定经受元素活化分析(EAA)的样品材料中的湿含量的方法，所述样品材料含至少一种在EAA期间形成活化产物的样品元素，所述方法包括：

将参考材料定位在所述样品材料附近，所述参考材料含有热中子俘获截面为至少1靶恩的参考元素，选择所述参考材料使得其热中子俘获反应的产物同位素为发射γ射线的放射性同位素；

用快中子源照射所述样品材料和所述参考材料照射以在所述样品材料中产生热中子；

检测从所述参考材料发射的γ射线并产生表示所述检测的γ射线的信号；

基于所述产生的信号计算与热中子通量成比例的因子R；和

从使湿含量与R相关的关系中识别所述样品材料中的湿含量。

在一个实施例中，所述关系可以是经验关系，并且所述方法可以进一步包括通过计算针对多个样品材料而言的R来确定使湿含量与R相关的所述经验关系。

在该方法与快中子活化分析结合使用的实施例中，用于活化的中子源还用作热化测量的快中子源。