2-84  铅基复合样品的中子照相实验

唐  彬  张松宝

　　为了探索中子照相技术对铅等质量衰减系数较小的复合材料等样品内的缺陷、杂质的无损检测能力，设计了铅基孔盘复合材料样品，利用#300反应堆在线中子照相装置，进行了实验研究，取得了初步研究成果。样品采用Ø6cm×2cm铅圆盘作基体，其上加工Ø5mm的圆柱孔和5mm×20mm的槽，用于模拟铅自身的气孔和裂缝等缺陷。圆柱孔和槽内可以填充不同的待检材料，用于模拟不同的金属等材料夹渣。

从图1上可看出2cm铅基体上0.2mm宽的条纹裂缝、Ø1mm的小孔、铅基体内镶嵌的实心和空心的铁柱、铜柱及铝柱，也可分辨出空心铝柱和空心铁柱内放置的Ø1.0mm的铜丝，发现基体槽型区域内填充的火药图像灰度与铅基体图像灰度有显著区别，能明显分出火药中用于模拟火药断裂的0.2mm厚铝箔。

图1中小区域A-A向和B-B向灰度的分析曲线表明，填充火药与不填充火药小孔的灰度变化，而用于模拟火药断裂的0.2mm厚铝箔引起的灰度变化也十分明显。

对不锈钢、铜、铅等金属台阶样品的中子照相实验表明，在#300堆现有条件下，引出热中子束能分别穿透5cm的不锈钢、铜和6cm的铅。将鼠标和继电器的中子照相图像与实物解剖后对照分析表明，中子照相较好地提取了鼠标与继电器的内部结构特征。

通过实验分析得出结论：中子照相技术能较有效地检测铅等中子质量衰减系数不大的重金属内隐藏的轻金属和重金属自身的裂缝、气孔等缺陷；对铅等重金属复合材料有较好的穿透能力，能较好地反映鼠标等机电器件的内部结构特征。

    有两个问题需要说明：现在的#300反应堆中子照相装置尚有诸多缺陷，改进后的中子照相装置将具有更好的分辨率和反差灵敏度；以上实验主要采用了在线中子照相技术，如将在线照相与采用胶片的静态照相结合起来，会获得更好的结果。