ICS 19.100 J 04
GB
中华人民共和国国家标准
GB/T31363—2015/ISO11537:1998
无损检测 热中子照相检测
总则和基本规则
Non-destructive testing-Thermal neutron radiographic
testing-General principles and basic rules
(ISO11537:1998,IDT)
2015-02-04发布
2015-10-01实施
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/T31363—2015/ISO11537:1998
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ISO11537：1998《无损检测 热中子照相检测 总则和基本规则》。 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/T31363-2015/ISO11537:1998
无损检测热中子照相检测
总则和基本规则
辐射防护和安全警示
由于人体的任何部位暴露在中子、X射线、伽马射线等辐射射线中都能损害健康，当使用中子照相装置或放射源时，宜采取足够的防范措施来保护装置操作人员及附近的其他人员。
国家关于中子、X射线或伽马射线辐射的安全限值和辐射防护相关惯例依然有效。如果国家没有相关的官方规定或推荐使用准则，宜参照国际辐射防护委员会（InternationalCommissionon RadiologicalProtection）颁布的最新推荐使用准则。
1范围
本标准明确了运用“热中子照相技术”进行无损检测的基本准则，主要是利用光敏胶片作为记录介质，范围包括中子的产生及准直方法、转换屏的选择、胶片的使用、成像技术的选用和被测材料的类型需要指出的是其他非感光胶片记录介质在将来也可得到广泛的应用。本标准适用于材料制备或加工过程中的无损检测。
2 背景材料
附录A为中子照相柜关的术语。附录B为中子在材料中的衰减系数表。
3 中子照相方法
中子照相与X射线照相均基于透射成像原理：辐射束通过物体时，由于物体不同部位的成分、厚度或形状不同，其强度被衰减，从而提供物体内部细微结构的信息。透射束再使胶片直接或间接曝光，生成反映物体特性的图像。由于材料对X射线和中子的吸收特性差别很大，这两种技术通常可以互补。 图1给出了中子和X射线的衰减系数与原子序数的关系。
1 GB/T31363—2015/IS011537:1998
1000
d
100
·B oH E·Li
-
Cde
10
(dm）
Dy·
In Rh
.
.Hg
1
N ciSe
. . ..
·Be Coo
Co*
Ni Kr Ag Ho* Au
Xe:
.
FNa
.
W Os
0. 1
Nee 1G
·
,Th /0
AiS.
Snt
0. 01
0. 001
原子序数 60
90 100
10
20
30
40
50
70
80
0
. 中子（i=0.146nm）
X射线（Vmm=125kV)
-
图1热中子与X射线的质量衰减系数
4整体装置
典型的热中子照相装置包括热中子源、中子束准直器、转换屏、胶片和曝光暗盒。一套典型的中子照相装置示意图如图2所示。
2
龙牛网www.longniu.com下载 GB/T313632015/IS011537:1998
12
9 10 11
说明：
屏蔽体；中子源；慢化体；
1 2 3- 4- 伽马过滤器； 5
光阑直径（D）； 6——准直器；一发散中子束；
7-
8.物体； 9—片基； 10—感光乳剂； 11--转换屏； 12- 准直长度（L）。
图2典型的具有发散型准直器的中子照相装置
5中子源
可用于热中子照相的中子源通常能分为三类：
放射性同位素源；密封中子管和粒子加速器；核反应堆。
这些源都会产生较高能量的中子，通过中子慢化体能慢化为热中子，慢化材料包括铍、石墨、水、油、 塑料等。 5.1同位素源
同位素源的优点是体积较小，可移动，但中子注量率较低，需耗费较长的曝光时间获得一定的成像质量。许多同位素源已经被应用在中子照相领域，常用的同位素源如表1所示。252Cf源具有较小的物理尺寸，可以产生能量较低、注量率较高的中子束流，是热中子照相中最为普遍采用的同位素源之一。
3 GB/T31363—2015/ISO11537:1998
6.2准直器类型
有多种不同的准直器设计已经用于试验，目前最为广泛采用的是发散型准直器（图2），它可以满足尺寸较大物体的成像要求。发散型准直器是一个由中子吸收材料构成的锥形通道，锥顶（入口光阑）与中子源相连。
另外一类重要的准直器类型是针孔准直器，可能得到高分辨率图像（如图3所示）。针孔由如镉、钇或硼等具有很高热中子吸收系数的材料制成。
11
说明：
一屏蔽体； 2~ 一中子源； 3- 慢化剂； 4 一伽马过滤器； 5- 针孔光阑直径（D）； 6 发散中子束；
1-
一物体；一片基；一感光乳剂；
7- 8- 9- 10- 转换屏； 11- 准直长度（L）。
-
图3典型的具有针孔准直器的中子照相装置
6.3伽马过滤器
中子源产生的伽马辐射能导致胶片图像模糊，降低成像对比度，在实际应用中应尽量降低伽马射线的剂量。由铅或铋制成的过滤器可置于准直器的人口，降低中子束中的伽马辐射。当使用铋过滤器时，建议将过滤器放置在一个密封的铝制暗盒中，能防止由于209Bi俘获中子产生21°Po时，α粒子污染的扩散。 6.4中子散射
将中子束尺寸限制到实际应用的最小曝光面积，同时慎重地使用中子吸收材料和伽马射线屏蔽材料，能降低屏蔽墙或装置产生的背散射辐射。在中子曝光过程中，在胶片暗盒后面放置一个由中子吸收材料（如钇）制成的标牌和一个由伽玛射线屏蔽材料（如铅）制成的标牌，能用来检测背散射辐射。如果
5 GB/T31363—2015/ISO11537:1998
背散射辐射存在，一个或两个标牌的图像会出现在胶片上，此时，宜减少曝光区域内散射或发射辐射的材料（见7.1）。将钒或其他适当的中子吸收材料放置在探测器之后，能有效地降低中子背散射对成像的影响。
7成像方法和转换屏
中子不带电荷，不能电离，无法在胶片上直接成像。为获取中子照相图像，需要使用转换屏，其俘获中子后产生电离辐射或光，能使胶片曝光，如图2所示。为了得到质量较高的图像，需要保证转换屏与胶片紧密接触。转换屏价格昂贵，宜存放在一个可以有效避免物理损坏或腐蚀的环境中。当不使用时，镐转换屏需要存放在真空环境中，可以减小空气腐蚀，尽量延长使用寿命。 7.1直接曝光法
在直接曝光法中，胶片和转换屏一起置于不漏光的密封暗盒内，在中子束中曝光。转换屏俘获中子
后发射电子使胶片曝光。钇与中子作用产生70keV的电子，钇屏应用广泛，可做成独立的薄片、蓝宝石的涂层，或者通过蒸气沉积将钇覆盖在铝制基底上。
第二类转换屏是荧光屏，如GdzOS：Gd或者"LiF/ZnS。屏的发射光谱建议与胶片的响应光谱匹配以获得最佳效果。
使用金属屏的直接胶片方法可以获取高的分辨率和好的对比度，是其他中子照相技术进行性能比较的基准。但如果中子束包含大量伽马辐射或者材料具有较高的放射性，则不能采用这种方法。此外，也存在一些其他的直接曝光法，但是它们超出了本标准的范围。 7.2间接曝光法
几乎所有放射性物体的成像检测均使用间接曝光法。本方法中，胶片不与转换屏同时在辐射束中曝光，受伽马辐射的影响较小。转换屏在中子束中曝光产生缓发放射性，之后，将转换屏与胶片一起放置在暗盒或其他光密封器件中，活化的转换屏衰变放出β粒子能使胶片感光。间接曝光转换屏的构成材料包括镐、钢、和金。镐和铟是许多应用的最佳选择，因为镐转换屏具有较快的成像速度。许多材料（如金)在中子照相中不是经常被使用，因为它具有相对较长的半衰期（2.7天），需要过长的曝光时间和衰减时间。
间接转换屏曝光的时间不宜超过材料半衰期的三倍。因为活化率和衰变率在此时基本相当，更长时间的照射并无益处。尽管有时候鉴于方便整晚曝光，但三倍或四倍半衰期对于将图像信息从转换屏传递到胶片已经足够了。为了提高转化过程的速度，X射线成像使用的增感屏也可用于中子照相。四个半衰期后，间接转换屏能安全地重复使用而不用担心二次曝光。 7.3其他成像方法
其他成像装置在某些应用上是十分有用的，但是本标准关注的是胶片成像，所以没有详细介绍。
表2一些代表性的热中子探测材料核反应
元素硼镝钒
截面(barn) 3 837 1 000 61 000 254 000
成像方法直接间接直接直接
活化产物半衰期
瞬发 139 min 瞬发瞬发
1°B(n, α)"Li 16 Dy(n, ) 15s Dy 155 Gd(n, ) 155 Gd 157 Gd(n,) 158 Gd
6
龙牛网www.longniu.com下载