ICS 19.100 J 04
C
中华人民共和国国家标准
GB/T31362—2015/ISO12721:2000
无损检测 热中子照相检测
中子束L/D比的测定
Non-destructive testing-Thermal neutron radiographic testing
DeterminationofbeamL/Dratio
(ISO12721:2000,IDT)
2015-10-01实施
2015-02-04发布
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局
中国国家标准化管理委员会 发布 GB/T31362—2015/ISO12721:2000
前言
本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草。 本标准使用翻译法等同采用ISO12721：2000《无损检测 热中子照相检测 中子束L/D比的
测定》。
本标准由全国无损检测标准化技术委员会（SAC/TC56)提出并归口。 本标准起草单位：中国原子能科学研究院、上海材料研究所、上海泰司检测科技有限公司、中国工程
物理研究院核物理与化学研究所。
本标准主要起草人：陈东风、韩松柏、刘蕴韬、王洪立、武梅梅、魏国海、唐彬、王雨、贺林峰、孙凯、 孙勇、郝丽杰、刘晓龙、李玉庆、金宇飞，
I GB/T31362—2015/IS012721:2000
引言
制定本标准的目的是为获取质量可靠的中子照相成像数据提供指导，并且帮助用户判断相关的热中子照相设备是否适于某项特殊的应用。
= GB/T31362—2015/ISO12721:2000
无损检测热中子照相检测
中子束L/D比的测定
1范围
本标准规定了测定热中子照相中子束准直比（L/D值在20～1000之间）的试验技术。本技术基于零全影区器件分析中子照相的成像质量，无需测量和计算准直器系统的物理尺寸。本标准中所采用的器件均已通过置于真空暗盒内的Gd箔转换屏和高分辨单面胶片进行了测试，
2 术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。
2.1
有效准直比 effectiveL/Dratio 决定中子照相装置成像分辨率的因素之一，其大小为人口光阑与成像平面的有效距离（L）与人口
光阐有效直径(D)的比值，
注：实际测量L和D，计算得到的L/D值可与通过本方法得到的L/D值不同。
2.2
全影区 umbra 在成像阴影中，全部初始束被物体阻断的区域（类似于日全食），见图1。
1
说明： 1- 射线束； 2 一物体；
一
3- 全影区； 4- 半影区； 5— 源。
图1零全影区配置示意图
2.3
半影区 penumbra 在成像阴影中，部分初始束被物体阻断的区域（决定了阴影的不锐度），见图1。
2.4
初始束 primarybeam 起源于中子源，直到与物体/探测系统发生作用之前，一直保持准直状态的中子束。
1
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3原理
测定中子束有效准直比的原理为“零全影区”技术，首先利用中子束对“零全影区器件”进行成像，然后对所获图像进行分析。共有三种分析方法，每种方法都需确定全影区阴影宽度为零时的那一点。
4重要性和应用价值
中子照相成像质量受许多因素影响，L/D值是其中之一。特定的中子照相检测所要求的有效 L/D值，取决于被测物体的厚度及其所含特定元素的物理特性。本方法可指导中子照相用户测定或定期检查设备的有效准直比，判断设备的性能是否满足某项探测任务的要求。
5设备
5.1“零全影区器件”（如图2和图3），将中子吸收棒放置在距离成像平面远近不同的位置上。
单位为毫米
141. 3
50. 8 _3. 4
77. 8b
56. 5°
-S6
ZZ
9
60. 64
说明： 1- 棒； 2
6061T6铝；一尼龙棒；
3-
-
4 一一棒； 5— 一基准线。 注1：A位置的棒在中心线每侧长度为10mm22个）。 注2：B位置的棒在中心线每侧长度为20mm(9个）。 注3：C位置的棒在中心线每侧长度为25mm(1个）。 注4：为了减小累积误差，所有的尺寸都以基准线为标准。 注5：图中所示为单系统器件上棒的摆放方式。为构造双系统器件，需通过附加设备将77.8mm长的11个间隔扩
展为134.3mm长的19个间隔，并且除去间隔较密部分（56.5mm长的20个间隔）。 注6：棒由一层透明胶带紧紧地固定在位置上。 ·沿整个平面打磨。 11个相等的间隔（参见注4和注5)。 “20个相等的间隔（参见注4和注5)。
图2带有刻度的“零全影区器件”凹槽阵列
2 GB/T313622015/ISO12721:2000
0. 2 cm 45° 间隔
0. 5 ct
10 cm 间际
2.54 cm
a）单系统成像器件（一例的支撑板被移开）
20.5 cm
.08cm
c）双系统成像设备的中子照相图像
b) 双系统成像设备（一侧的支撑板被移开）
图3“零全影区器件”实物图
“零全影区器件”的整体为一个布满精确加工的V形凹槽的铝制斜面，斜面与侧向支撑面在竖直方向成45°士0.25°夹角，镉棒分别放置在各个V形凹槽之内。临近成像平面一端，凹槽中心间距为 2.8mm，共21个凹槽；临近中子源一端的凹槽间距较宽，为7.1mm。直径为0.64mm的辐棒通过对中子透明的胶带固定在凹槽内。布满凹槽的斜面要保证与成像平面成45°士0.25°夹角。如果要测定的 L/D值大于150，可按图4(B部件）的结构扩展刻度范围。
如果无法加工出直径0.64mm的镉棒，也可使用其他相近尺寸的镉棒，但需进行精密测量，并把准确的数值代入第7章的公式中。所有计算宜采用实际装配的尺寸。
单位为毫米
25. 4
5
说明：
A部件，L/D值小于150的单系统； B部件，L/D值在150～300之间的双重系统。
2
图4“零全影区器件”示意图
CY
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6测定步骤
6.1 将“零全影区器件”刻度较密一端紧靠暗盒放置。 6.2 调整暗盒平面，使其垂直于中子束流方向。 6.3将单面乳胶胶片和“零全影区器件”曝光一段时间，使直接曝光区域底片的平均黑度值达到2.5士0.4。 6.4依照制造商的建议处理曝光胶片。 6.5 依照第7章中描述的三种方法中的任一方法分析成像结果，也可使用多种方法进行比较分析。
7 数据分析
7.1目测分析
应直接对中子照相所获图像进行目测，计算有效准直比。当观察单独某个棒的成像时，阴影线能被认为是沿着棒成像中心的“白”线。随着棒与胶片的距离变大，阴影线的宽度减小。在某个位置，阴影线将会消失，超过这个位置，会出现一个强度较弱的阴影线，并且随着距离加大其后的阴影线逐渐变宽。 可以辅助使用5倍～10倍的放大镜确定这个位置。基于这种目测分析，应得到没有阴影线的第一个棒与暗盒间的距离b。L/D值如下：
L/D=(b/d)
.(1)
式中： b(图5)和棒的直径d采用相同的单位。当L/D值在100以内，这种方法是有效的。当L/D值超
过这个范围时，应采用显微光密度分析法。
Uo
说明： 1——胶片平面； 2——零全影区； 3-—棒1; 4—棒2。
图5数学模型图解
7.2显微光密度分析法
第二种数据分析方法的过程为，从距离胶片最近的位置为“0”的镉棒开始，对中子照相图像进行显
4 GB/T31362—2015/ISO12721:2000
微光密度扫描，典型的扫描图像如图6所示。使用此种方法时，建议采用尺寸为20μm×300μm的显像密度计光圈，不必水平放大。从位置为“0”的镉棒对应的尖端开始的直线，与其他波峰顶点形成的曲线产生交点，本交点与位置“0”镉棒顶点相连形成的直线长度被确定为6值，如图6所示。这种方法可以得出的L/D值最高可达300，但是由于更大的6值不能获得稳定的波型，通过这种方法不能确定更高的L/D值。
1
2 3
141 5 - 6 7 8 9 10
3
11
12 13 14 15 16 17 18 19 20
6= 0.64
1
3
说明： 1直线； 2曲线； 3一一本底胶片密度。
图6 5显微光密度计扫描1：1
7.3 选择性显微光密度分析法 7.3.1 概述
这种方法也使用显微光密度计确定L/D值，可适用于较高和较低准直比的分析计算。使用这种方法时，显微光密度计的建议设置为：20μm×300μm光圈、图表记录放大倍数为50倍（或更大）。本设置可得到独立波形，如图7所示。应至少扫描到两个波形，一个靠近胶片平面，另一个靠近全影区消失点。应注意不要超过成像阴影消失的那个点。扫描时，显微光密度计的设置应保持一致。如果L/D 值超过100，不宜使用“0”棒的成像，因为胶片/转换屏组合产生的不锐度超过了由于L/D值引起的不锐度。对于较低的L/D比（100以下），针对“0”棒的图像，可采用X2和U。的简化方程，并能够得到很好的结果。
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