一种基于瞬发伽马射线中子活化分析技术的水泥样品谱库配方设计方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种配方设计方法，具体涉及一种基于瞬发伽马射线中子活化分析技 术的水泥样品谱库配方设计方法。
【背景技术】
[0002] 在各种测量分析中，瞬发伽马射线中子活化分析（PGNAA)技术已经作为一项常规 技术。它有其它分析技术所不具有的很多优点，由于中子不带电，具有极强的穿透能力，尤 其是中子与物质发生核反应时，在非常短的时间内（10 14秒内）发出特征伽马射线，从而来 检测物料的主要成分含量。近年来，基于中子技术的物料成分在线检测装置在水泥等领域 已有比较广泛的应用。而对样品元素成分分析是其中关键技术，目前所采取的主要分析方 法为基于主元素的最小二乘法，通过建立相应的谱库，利用线性最小二乘法对样品进行拟 合计算。
[0003] 目前，谱库的配方设计工作主要以领域专家的经验知识、结合相关实验完成的，其 中存在成本高、实验周期长、重复实验次数多、谱库不全面等缺点。因而，现如今缺少一种方 法步骤简单，设计合理且成本低、周期短的谱库设计方法。
【发明内容】
[0004] 发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种基于瞬发伽马射线 中子活化分析技术的水泥样品谱库配方设计方法，通过瞬发伽马射线中子活化分析技术对 水泥样品谱库进行设计，解决了现有技术的不足。
[0005] 技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种基于瞬发伽马射线 中子活化分析技术的水泥样品谱库配方设计方法，其特征在于，该水泥样品谱库的设计是 基于样品对热中子总吸收截面大小；该方法包括以下步骤：
[0006] 1)预先设定谱库数目和每种元素的检测精度；
[0007] 2)样品基础变化范围选取：
[0008] 根据水泥的种类和水泥工业中各种元素的配比，计算确定出样品的基础变化范 围；所述基础变化范围包括各个组分变化范围、元素种类变化范围和质量百分比的变化范 围；
[0009] 3)元素热中子相对总吸收截面计算：
[0010] 根据每种元素的同位素丰度结合其热中子微观吸收截面，计算出每种元素的总吸 收截面，并根据步骤2)中各种元素的基础变化范围确定相对总中子吸收截面的变化范围； 根据步骤1)预先设定的谱库数目的大小确定谱库的截面变化步长；
[0011] 4)每种元素的变化梯度计算：
[0012] 根据步骤1)预先设立的每种元素的检测精度，对水泥组分中基础元素的检测精 度进行确定；步骤2)所述基础范围包含所设计谱库组分及元素的成分信息，每种元素均有 预先设立的检测精度，根据元素在化合物中的质量分数对元素的精度进行确定；
[0013] 在水泥元素测量中，采用基于谱库的主元素分析法，该方法利用最小二乘法进行 线性拟合，通过线性拟合选取最近接实际值的谱库进行拟合；结合每种元素的检测精度，其 对应的变化步长为检测精度的二倍，确定出每种元素的变化步长；结合步骤2)中每种元素 的变化范围确定每种元素的变化梯度；
[0014] 5)根据不同梯度的化合物进行组合：
[0015] 根据步骤4)中每种元素的变化梯度反推出其化合物梯度，之后进行组合调整，保 证谱库中每一种组合中组分的热中子相对总吸收截面的变化值小于步骤3)中的截面步 长，同时满足质量百分含量为100%。
[0016] 进一步的，步骤1)预先设定谱库数目和每种元素的检测精度；步骤2)进行样品基 础范围时，采用数据处理器进行选取，从不同品种水泥中提取满足水泥三率值的元素范围 作为基础变化范围；步骤3)中进行元素热中子吸收截面计算和步骤三中不同元素的变化 梯度计算均采用数据处理器进行处理。
[0017] 进一步的，步骤3)中元素热中子吸收截面计算时，结合了元素丰度，通过不同元 素的同位素丰度和相对应的截面进行计算分析。
[0018] 进一步的，元素的浓度变化梯度为测量精度的二倍。
[0019] 进一步的，步骤5)中对不同梯度的化合物进行组合时，其相互之间的总中子吸收 截面差值小于步骤二中的步长值。
[0020] 有益效果：本发明提供的一种基于瞬发伽马射线中子活化分析技术的水泥样品谱 库配方设计方法，其方法简单、配比合理易操作、使用效果好，能解决现有的基于瞬发伽马 射线中子活化分析技术的水泥样品谱库设计方法中成本高、实验周期长等问题，具体体现 在：
[0021] 1)方法步骤简单、设计合理并且操作方便；
[0022] 2)投入成本低，其基于热中子总吸收截面设计简化了谱库的数据量，缩短了实验 周期同时减小了谱库的研制成本。
【具体实施方式】
[0023] -种基于瞬发伽马射线中子活化分析技术的水泥样品谱库配方设计方法，其特 征在于，该水泥样品谱库的设计是基于样品对热中子总吸收截面大小；该方法包括以下步 骤：
[0024] 1)预先设定谱库数目和每种元素的检测精度；
[0025] 2)样品基础变化范围选取：
[0026] 根据水泥的种类和水泥工业中各种元素的配比，计算确定出样品的基础变化范 围；所述基础变化范围包括各个组分变化范围、元素种类变化范围和质量百分比的变化范 围；
[0027] 3)元素热中子相对总吸收截面计算：
[0028] 根据每种元素的同位素丰度结合其热中子微观吸收截面，计算出每种元素的总吸 收截面，并根据步骤2)中各种元素的基础变化范围确定相对总中子吸收截面的变化范围； 根据步骤1)预先设定的谱库数目的大小确定谱库的截面变化步长；
[0029] 4)每种元素的变化梯度计算：
[0030] 根据步骤1)预先设立的每种元素的检测精度，对水泥组分中基础元素的检测精 度进行确定；步骤2)所述基础范围包含所设计谱库组分及元素的成分信息，每种元素均有 预先设立的检测精度，根据元素在化合物中的质量分数对元素的精度进行确定；
[0031] 在水泥元素测量中，采用基于谱库的主元素分析法，该方法利用最小二乘法进行 线性拟合，通过线性拟合选取最近接实际值的谱库进行拟合；结合每种元素的检测精度，其 对应的变化步长为检测精度的二倍，确定出每种元素的变化步长；结合步骤2)中每种元素 的变化范围确定每种元素的变化梯度；
[0032] 5)根据不同梯度的化合物进行组合：
[0033] 根据步骤4)中每种元素的变化梯度反推出其化合物梯度，之后进行组合调整，保 证谱库中每一种组合中组分的热中子相对总吸收截面的变化值小于步骤3)中的截面步 长，同时满足质量百分含量为100%。
[0034] 进一步的，步骤1)预先设定谱库数目和每种元素的检测精度；步骤2)进行样品基 础范围时，采用数据处理器进行选取，从不同品种水泥中提取满足水泥三率值的元素范围 作为基础变化范围；步骤3)中进行元素热中子吸收截面计算和步骤三中不同元素的变化 梯度计算均采用数据处理器进行处理。
[0035] 进一步的，步骤3)中元素热中子吸收截面计算时，结合了元素丰度，通过不同元 素的同位素丰度和相对应的截面进行计算分析。
[0036] 进一步的，元素的浓度变化梯