Képalkotás neutronokkal: PGAI - elemtérképezés

Korszerű Nukleáris Elemanalitikai Módszerek és Alkalmazásaik II. félév 5-6. előadás

Képalkotás neutronokkal: PGAI - elemtérképezés Kis Zoltán, Szentmiklósi László [email protected] [email protected]

MTA Energiatudományi Kutatóközpont, Nukleáris Analitikai és Radiográfiai Laboratórium 1121 Budapest, Konkoly Thege Miklós u. 29-33., XVII/A. ép. 209. és 205. sz.

ELTE TTK, 2014-15

Fő témakörök

A. A neutronradiográfia (NR) és –tomográfia (NT) elméleti alapjai (korábbi előadás anyaga)

B. A neutronradiográfia (NR) és –tomográfia (NT) felhasználási lehetőségei (korábbi előadás anyaga)

C. A prompt-gamma aktivációs leképezés (PGAI) 2D és 3D elemtérképezési lehetőségei 2

A képalkotási lehetőségek 





Miért szeretjük a neutronokat? 

Struktúra, elemösszetétel, ásványi és fémes fázisok roncsolásmentes vizsgálata



Energiájuk függvényében más-más elemi érzékenység



Mély behatolás, nincs töltése (~cm, energiafüggő)

Neutronos módszerek 

NR/NT (2D/3D-s szerkezet) : Neutronradiográfia/tomográfia



PGAA (0D-s elemanalízis)  PGAI: Prompt-gamma aktivációs leképezés (3D)



ND (2D-s fázisstruktúra) 

NDT : Neutrondiffrakciós tomográfia (3D)



NRCA (0D-s elemanalízis) 

NRCI: Rezonancia-neutronbefogásos leképezés (3D)



NRT (Rezonancia-neutrontranszmisszós leképezés) (natív 2D; 3D)

Neutronos módszerek + pozicionálás kombinálása = lokális mérések

Analysis (Elemzés)  Imaging (Leképezés) C.1. A neutronos 2D és 3D elemtérképezési lehetőségek: Mérési elrendezések az analitikai információ térbeli helyének leszűkítésére.

3

A PGAI – NR/NT ötlete PGAA  PGAI (prompt gamma-ray activation imaging) 







Térbeli (lokális) elemi összetétel a neutronnyaláb és a gammadetektálás kollimálása által Elemtérkép pásztázással – időigényes

NR/NT 







A mintaszerkezet jó térbeli felbontása NT = 3D : virtuális valóság Forgatás, eltolás, szeletelés: tetszőleges nézőpont Renderelés: részek mesterséges kiemelése, elrejtése

+ 

PGAI-NR/NT  Roncsolásmentes  Mélyen behatol az anyagba (~ cm)  NR/NT megjeleníti az érdekes régiókat  Prompt gamma mérések csak ezeknél  Nyalábidő megtakarítás

C.1. A neutronos 2D és 3D elemtérképezési lehetőségek: Mérési elrendezések az analitikai információ térbeli helyének leszűkítésére.

4

Pozícióérzékeny prompt-gamma leképezés Prompt gamma aktivációs leképezés (PGAI) neutronnyaláb kollimálása:

húr

+ gammadetektálás kollimálása:

izotérfogat

pontonkénti pásztázás:

2D/3D PGAA

elért térbeli felbontás:

2 – 3 mm

hosszadalmas:

> napok

izotérfogat elrendezés

húr elrendezés

Neutronradiográfia/tomográfia (NR/NT) gyors:

mp – órák

kisebb tárgyak:

cm-es nagyságrend

Radiográfia/Tomográfia-vezérelt PGAI megjeleníteni és pozícionálni az érdekes részeket

prompt- mérések csak a szükséges helyeken jelentős nyalábidő megtakarítás K+F: pl. homogenitás vizsgálat C.1. A neutronos 2D és 3D elemtérképezési lehetőségek: Mérési elrendezések az analitikai információ térbeli helyének leszűkítésére.

5

Neutrondiffrakció (ND) elvi alapja

rácsállandó (Angström)

Ásványi, ill. fémes fázis különböző kristályszerkezetű Neutronok eltérülése függ a rácsszerkezettől, rácstávolságtól Azonosítás ún. Bragg-csúcsok pozíciója alapján


6

Neutrondiffrakciós tomográfia (NDT) Neutrondiffrakciós tomográfia: Ásványi ill. fémes fázis: különböző kristályszerkezet Neutronok eltérülése függ a rácsszerkezettől, rácstávolságoktól Fázisok azonosítása, akár 3D-ben Deformáció-történet Komplementer információ


7

Rezonancia-neutronbefogásos leképezés (NRCI) Rezonancia-neutronbefogás: Nagyobb energiájú neutronok  mélyebb behatolás Ugrásszerű nagy különbségek a neutronbefogás valószínűségében az energia függvényében  más elemi

érzékenység A repülési időből meghatározható az elnyelt neutronok energiája 

spektrum, elemi „ujjlenyomatok” Transzmissziós detektor + forgatás  3D C.1. A neutronos 2D és 3D elemtérképezési lehetőségek: Mérési elrendezések az analitikai információ térbeli helyének leszűkítésére.

8

Rezonancia-neutronbefogásos leképezés (NRCI)

neutron kollimátor és árnyékolás: Li2CO3


detektor: YAP (yttrium alumínium perovszkit, YAlO3:Ce)

9

Rezonancia-neutrontranszmisszió (NRT) Black box Al 9. 4.0e+4

 Natív 2D detektor, eleve pixelekre bontott vetületi képet ad

 Nincs szükség szűkített nyalábra  Elnyelési energia  elemi összetétel  Forgatás: 3D elemeloszlás

Count rate (A.U.)

 Rezonancia-neutrontranszmisszió:

3.0e+4

2.0e+4

1.0e+4

0.0 100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

TOF (s)

Detektor: GS20(Ce) Li-üveg (6.6% lítium, 95% 6Li) Méret: 1.8 x 1.8 x 9 mm3 Elválasztó keret: bór-nitrid C.1. A neutronos 2D és 3D elemtérképezési lehetőségek: Mérési elrendezések az analitikai információ térbeli helyének leszűkítésére.

10

A pozícióérzékeny képalkotási lehetőségek PGAI Sugárforrás





hideg és termikus n reaktor





hideg és termikus n reaktor

NDT  

termikus n reaktor / gyorsító

NRCI / NRT  

epiterm n reaktor / gyorsító

Röntgen tomográfia 



Röntgencső/ gyorsító mobil is van

Neutrongyengülés (elnyelés + szórás)

Atomok térbeli elhelyezkedése (pl. rácsszerkezet)

Elemi összetétel elnyelésből

Röntgen-sugárzás gyengülése

Érzékenység B, Cd, Sm, Gd Nagy

H-tart., Li, B, Cd, Sm, Gd

tökéletes rácsszerkezet

Cu, As, Zn, Ag, Sb, Sn, Sm, Gd, Au, Co

Rendszámmal nő

Közepes

H, Cu, Ag, Au, Na, K, Mn, Fe, Al, Ti

H, K, Mn, Fe, Ti, Cu, Ag, Au

polikristály

Pb, Al, Fe, Ni, Ti, Ca, Na, K, Cl, Si

C, N, O, Mg, Si, Sn, Pb

C, N, O, Na, Al, Sn, Pb

amorf

H, B, C, N, O

Információ

Kicsi Jellemzően vizsgálható tárgyak

Elemi összetétel elnyelésből

NR – NT





Térbeli felbontás

Kerámiák, kövek, fémek, üveg Egy-két cm

1-3 mm





Összetett fémek, fa, szerves Egy-két cm

~ 10 - 100 m





Ötvözetek, márvány, kerámiák Több cm

~10 mm





Fémek, ötvözetek, kerámiák Több cm

~10 mm





Összetett kerámiák, fémek, ötvözetek, szerves mm - cm , energiafüggő

~1-5 m


11

NIPS-NORMA @ Budapesti Kutatóreaktor (BKR) reaktorcsarnok

neutronvezető csarnok

A – mintakamra B – mozgatóasztal C – neutronradiográf/tomográf D – HPGe-BGO gamma detektor NIPS—NORMA BERENDEZÉS

NIPS – Neutron induced prompt gamma-ray spectrometry (NIPS) NORMA – Neutron Optics and Radiography for Material Analysis

C D A

A NIPS–NORMA berendezés 2012 januárja óta működik.

C.2. A neutronradiográfia és –tomográfia felhasználási lehetőségei: Mérőhelyek világszerte és hazánkban.

B 12

Az első PGAI-NT mérőrendszer @ BKR Gamma detektor + mozgatóasztal + neutron tomográf

HPGe Detektor Li-polimer mintakamra

Neutronvezető

NT detektor Izocentrum

IZOCENTRUM

Mozgatóasztal

C.2. A PGAI 2D és 3D elemtérképezési lehetőségei: A neutronradiográfia és –tomográfia vezérelt PGAI: a NIPS/NORMA mérőhely.

13

A NIPS-NORMA mérőrendszer NIPSNORMA, a „sokoldalú” görbített neutronvezető (2,5 ) változtatható neutron és gamma kollimáció pozíció érzékeny elemanalízis (PGAI) képalkotó rendszer (NR/NT) HPGe gamma detektor

Jellemzők: hideg n-spektrum: 1.5 – 2.5 – 8 Å HPGe + BGO detektor 16-bit 1 Mpx CCD kamera L/D mért: 233 térbeli felbontás: 0,2-0,5 mm 1.48E+07

Neutron nyaláb

48.6 MM

NR / NT

Mintakamra

1.05E+07

2.70E+07 Motorizált mintamozgató

9.96E+06

1.98E+07

48.6 MM A FLUXUS

ÉRTÉKEK MÉRÉSE AU-FÓLIÁK AKTIVÁLÁSÁVAL TÖRTÉNT (ÖT HOMÁLYOS FOLT A KÉPEN). MÉRTÉKEGYSÉG: N.CM-2.SEC-1.


14

Radiográfiai rendszer + neutronvezető (háttéranyag) Neutronvezető

Repülési cső

Az L/D érték számítása változik neutronvezető esetén.

Neutronkollimátorok a repülési csőben.

Minta + Radiográf

D L Nyalábdivergencia ~ teljes visszaverődés szöge (γc) :

L 1  D tan2 c   Energiafüggő!

Első kollimátor: L/D növelése kisebb fluxus

További koll.: látómező alakítás

A neutronok elérik a szcintillátor ernyőt (ZnS(Ag)/6LiF 2:1 keverék)

Fényzáró ház + optikai rendszer: tükör 45°-ban

Konverzió látható fénnyé Chip (CCD, CMOS) alapú kamera


objektív

kamera

15

Neutronnyaláb a NIPS–NORMA berendezésnél (háttéranyag)

A NEUTRONNYALÁB FLUXUSÁNAK TÉRBELI ELOSZLÁSA

48 MM

1.48E+07

1.05E+07

dn/dE (rel. egység)

1.0

9.96E+06

Neutronenergia spektrum

0.8 0.6 0.4 0.2

Energia (meV)

0.0

0

5

10

2.70E+07

1.98E+07

48 MM A FLUXUS ÉRTÉKEK MÉRÉSE AU-FÓLIÁK AKTIVÁLÁSÁVAL TÖRTÉNT (ÖT HOMÁLYOS FOLT A KÉPEN). MÉRTÉKEGYSÉG: N.CM-2.SEC-1.

dn/d (rel. egység)

1.0

15

20

25

30

35

40

45

50

Neutronhullámhossz spektrum

0.8 0.6 0.4

0.2

Hullámhossz (Å)

0.0 0

1

2

3

4

5

6

7


8

9

10 11

16

Tudományos alkalmazások

… kulturális örökség, geológia, anyagtudomány, ...

C.3. A prompt-gamma aktivációs leképezés (PGAI) 2D és 3D elemtérképezési lehetőségei: Tudományos alkalmazások.

17

EU FP6 Ancient Charm - Övcsat (Kr.u. 7 sz. közepe) Tárgy @ Nemzeti Múzeum PGAI-NR @ BKR, Budapest


Rezonancia-neutrontranszmisszió (NRT)

Ag térkép

Övcsat (VII. sz., Környe, Nemzeti Múzeum) C.3. A prompt-gamma aktivációs leképezés (PGAI) 2D és 3D elemtérképezési lehetőségei: Tudományos alkalmazások.

EU FP6 Ancient Charm - Korongfibula (Kr.u. 6 sz.) Tárgy @ Nemzeti Múzeum

PGAI @ FRM2, Garching


20

3D elemtérkép – germán korongfibula

Au

Cu

3D NRT (2007- 2014)

PGAI (2010 -2013) 2D NRT (20072011)


21

Hazai alkalmazások @ NIPS-NORMA

Nukleáris biztonság, U-235 dúsítási fok

Lapis lazuli Egy „ókori” mécses? Az ember készítette, legősibb vastárgy Meztelen istennő Egyiptomi váza a fáraók korából Korrodált római kori vasszögek H/Zr arány paksi fűtőelem burkolatban C.3. A prompt-gamma aktivációs leképezés (PGAI) 2D és 3D elemtérképezési lehetőségei: Tudományos alkalmazások.

22

U-235 dúsítási fok, zárt Pb tégelyben PGAI – NR: képkészítés neutronradiográfiával húrszerű besugárzási elrendezés ismert dúsítási fokú UO2 pelletek kalibrációs görbe

depleted

natural

1.86%

2.64%

0.90

235/238 MEASURED

0.80

Linear (235/238 MEASURED)

0.70

0.08

0.60

Rate (6395 keV) / Rate (4060 keV)

Rate (6395 keV) / Rate (4060 keV)

1.00

y = 2.1834x R² = 0.9858

0.50

0.40 0.30 0.20 0.10 0.00 0

0.1

0.2

0.3

Enrichment (mol fraction of U-235)

0.4

235/238 MEASURED

0.07

235/238 MC_F1_UO2

0.06

Linear (235/238 MC_F1_UO2)

0.05

y = 2.3327x R² = 0.9997

0.04

0.03 0.02 0.01 0.00 0

0.005

0.01

0.015

0.02

0.025

0.03

Enrichment (mol fraction of U-235)


23

Lapis Lazuli

• Csak néhány lelőhely a világon (Urál, Chile, Afganisztán, Bajkál-tó) • Ásvány: Lazurit / (Na,Ca)7-8(Al,Si)12O24[(SO4)Cl2(OH)2] • Cél: Alapanyag eredet -> Régészeti tárgy eredete • PGAA: H, Na, Mg, Al, Si, K, Ca, Ti, Mn, Fe, S, Cl C.3. A prompt-gamma aktivációs leképezés (PGAI) 2D és 3D elemtérképezési lehetőségei: Tudományos alkalmazások.

24

Lapis lazuli – Zárványok, heterogenitások


25

Egy lámpa története Állítólag az ókori Római Birodalomból származó tárgy (Academia Georgica Treiensis, Olaszország).

PGAI, Time-of-Flight Neutron diffrakció (TOF-ND) and Neutron Radiográfia (NR). Az eredmények szerint főleg fémes cinket tartalmaz, ami kételyeket vet fel az ókori eredettel kapcsolatban neutron radiography


26

A vasgyártás / vas használat története • Kr. e. 3000 - Első vastárgyak meteorvasból (Egyiptom) • Kr. e. 3000 - Az első relatíve kis olvadáspontú vasötvözetek (magas P és S tartalmúak): feltehetően Kína • Kr. e. 2500 - Vas részleges olvasztása oxidokból: (Anatólia hettiták), Kovácsoltvas porózus (vas és salak együtt); buca kovácsolás

• Kr. e. 1500-1000 - Vaseszközök elterjedése a Mediterrán térségben • Kr. e. 700-400 - Vaskorszak virágkora: Halstatt kultúra, etruszkok; La Tene kultúra (mai Svájc, Észak-Olaszország)

• Kr. e. 600 - Magas széntartalmú vas-szén ötvözet: acél - India • Kr. e. 400 - Dekarbonizáció, 1-2% C-tartalom, jobb acél - Kína • Kr. e. 200-100 - Acél előállítása Európában • Kr. u. 1300-1400 - Öntöttvas (olvasztott vas) nagy kohókban, ebből jó acél: 0,2 % széntartalom C.3. A prompt-gamma aktivációs leképezés (PGAI) 2D és 3D elemtérképezési lehetőségei: Tudományos alkalmazások.

27

Meteorit vas / Hoba Meteorit: Észak-Namíbia


28

A vasgyöngyök lelőhelye 1911-ben Gerzehnél tárt fel egy predinasztikus temetőt G.A. Wainwright és J.P. Bushe-Fox

Felső-Egyiptom, Nagada-kultúra – Predinasztikus kor Kr.e. 3400-3100 (Korai vaskor: Kr.e. 1000) Királyi temetkezési hely, 277 sír Egyéb tárgyak: pld. nyakékek C.3. A prompt-gamma aktivációs leképezés (PGAI) 2D és 3D elemtérképezési lehetőségei: Tudományos alkalmazások.

29

Vizsgálatok @ BKR • 9 vasgyöngyöt találtak, erősen korrodált állapotban, feltehetően egy nyakék részei • Tulajdonos: londoni Petrie Museum • 3 gyöngyöt vizsgáltunk a Budapesti Neutron Központban roncsolásmentes (NR, TOF-ND, PGAA, PIXE) módszerekkel • Kérdés: Bizonyítható-e a gyöngyök meteorvas eredete összetétel- és szerkezetvizsgálatok alapján? • A meteorvas számos tulajdonság alapján megkülönböztethető a földi eredetű, ércből olvasztott vastól: nagy kristályméret, magas Ni (1-10 wt%), Co (1000-10000 ppm) és Ge (200-400 ppm) tartalom • Egy gyöngyöt az 1920-as években vizsgáltak (roncsolásos) klasszikus kémiai módszerekkel, és 7,5 m/m% Ni-tartalmat állapítottak meg C.3. A prompt-gamma aktivációs leképezés (PGAI) 2D és 3D elemtérképezési lehetőségei: Tudományos alkalmazások.

30

Neutronradiogáfia • A NR megmutatta a gyöngyök eredeti alakját és szerkezetét, amiből a készítés módjára lehet következtetni • Mindháromnak a közepén szemmel nem látható központi lyuk van. A gyöngyök hajtogatott lemezekből készültek, középen nem fúrt lyukak vannak • A lemezek becsült vastagsága ~1 mm • Ez a készítési mód ismételt hevítéses lágyítást - kalapálást igényelt


31

TOF-ND (háttéranyag)

• A neutrondiffrakcióval nem észleltünk fémes fázist (<99,9%) • Alacsony szimmetriájú, tökéletlenül kristályosodott és amorf fázisok figyelhetők meg – feltehetően Fe(OH)2, vagy egyéb H • Összességében a minták teljesen korrodáltnak bizonyultak


32

PGAA (háttéranyag) Spectr. Nr.

578

579

586

580

589

588

Sample code

UC10738 UC10739 UC10740 CdC3C 28848/12 28848/1 Conc. / Abs. Unc. Conc. / Abs. Unc. Conc. / Abs. Unc. Conc. / Abs. Unc. Conc. / Abs. Unc. Conc. / Abs. Unc. Element +/+/+/+/+/+/wt% wt% wt% wt% wt% wt% H 1.65 0.03 1.58 0.03 2.03 0.03 0.114 0.003 1.16 0.03 1.36 0.03 B 0.0473 0.0009 0.0575 0.0010 0.0810 0.0012
• A PGAA szerint a gyöngyök túlnyomó részt Fe és O tartalmúak • A meteorit eredetre jellemző 2,8-4,1 m/m% Ni, 0,61,0 m/m% P, és 1700-2400 ppm Co értékeket mértünk • A Ge a PGAA kimutatási határa alatt volt.

Ref: CdC3C – Argentin meteorvas / 28848 – középkori vas nyílhegyek


33

PIXE (háttéranyag)

• A PIXE a gyöngyök felszínén megerősítette a ~5 m/m% Ni tartalmat és néhány könnyű elem jelenlétét, feltehetően a talajból • Különböző pontokban Cu, Pb, As, Zn, Mn nyomelemeket azonosított • Két gyöngyön ~30-100 ppm Ge-t mért, amely a meteor eredet fontos bizonyítéka C.3. A prompt-gamma aktivációs leképezés (PGAI) 2D és 3D elemtérképezési lehetőségei: Tudományos alkalmazások.

34

KÖVETKEZTETÉSEK

• Többféle roncsolásmentes módszerrel bizonyítékokat találtunk a vasgyöngyök anyagának meteorit eredetére. Ezzel megerősítettük a hipotézist, hogy valóban az emberiség (egyik) legrégibb vastárgyáról van szó, nem későbbi eredetű • A radiográfiás és diffrakciós szerkezetvizsgálatok kifinomult, lágyítás-kalapálás készítési módra utaló szerkezetet fedtek fel


35

UTÓÉLET …


36

A meztelen istennő PGAI-NR mérése A Szépművészeti Múzeum kérdései: Meteoritikus eredet ? Ha igen, akkor magasabb Ni, Co, Ge tartalom a vasban. Egyidejű öntés ? Ha igen, akkor azonos Sn/Cu arány a bronzban.

Az MTA EK NAL módszerei: Neutron radiográfia (NR) Neutronnyaláb transzmissziójának leképezése: szerkezeti információ Prompt gamma aktivációs leképezés (PGAI) Az érdekes területek neutronbesugárzása: gamma spektrumok alapján kémiai elemanalízis és elemarányok meghatározása

mérési pozíció C.3. A prompt-gamma aktivációs leképezés (PGAI) 2D és 3D elemtérképezési lehetőségei: Tudományos alkalmazások.

37

Mérési pozíciók, roncsolásmentes módszerek

Módszerek: Elemösszetétel: PGAA 1 – 6, (10×10 mm2 neutron nyaláb)

Szerkezet: Neutronradiográfia Neutrontomográfia C.3. A prompt-gamma aktivációs leképezés (PGAI) 2D és 3D elemtérképezési lehetőségei: Tudományos alkalmazások.

38

PGAA és neutronradiográfia - eredmények neutronradiográfia

neutronradiográfia

vas

bronz


39

PGAA és neutronradiográfia - eredmények 1. Törött oldal, majom feje Elem tömeg% ± Cu 86 0.4 Sn 14.0 0.4 Sn/Cu 0.162 0.004

2. Szobor, istennő lába Elem tömeg% ± Cu 86 0.4 Sn 13.8 0.4 Sn/Cu 0.160 0.005

4. Törött oldal, csonk, vas Elem tömeg% ± K Si

S Mn Fe Cu Sn Pb Sn/Cu

1.1 1.2

0.1 0.2

13.5 5.7 33 9.5 4.1 28 0.43

0.4 0.2 1 0.3 0.3 1.8 0.03

5. Törött oldal, csonk, bronz Elem tömeg% ± Cu 76 1.1 Sn 12 1.2 Fe 6.4 0.3 Sn/Cu 0.16 0.01

3. Csonk Elem tömeg%

2. 1.

4.

6. 5.

3.

±

Mn

0.5

0.03

Cu Sn Fe Sn/Cu

72 11.3 9.9 0.157

0.7 0.4 0.3 0.006

6. Csonk, felső Elem tömeg% ± Mn

0.42

0.02

Fe Cu Sn Sn/Cu

19.4 61 8 0.131

0.4 0.6 0.5 0.010

• Sn/Cu  Egyidejű öntés (PGAA) • Nincs Co és Ni  Nem meteoritikus eredet


40

Egyiptomi váza a fáraók korából Zárt egyiptomi kerámia váza a XVIII. Dinasztia korából, Museum of Aquitaine, Bordeaux Korábbi vizsgálatok A váza fotója, 97mm×64 mm (leltári szám 8608)

Elvégzett neutronos vizsgálatok dugó

agyag lezárás

NT: szálszerű anyag

THz transzmissziós leképezés és röntgenradiográfia :

THz

X-ray

• a fal repedezett vörös agyag, • a dugó két részből áll (agyag és egy ismeretlen anyag) • belső tartalom: mozgatható, heterogén közeg

belső tartalom NR: feltételezhetően szerves anyag PGAI: főleg H, C, N, S és Cl elemekből áll, ami támogatja a szerves anyag feltevést (pl. kicsírázott magok)


a teljes váza képe 2D képek csempeszerű összefűzése

PGAI: szerves anyag pl. lengolyó

41

Korrodált római kori vasszög vizsgálata

0.0050

0.0045

0.0040

0.0035

0.0030

0.0025

0.0020

0.0015

0.0010

0.0005

0.0000 0 3 6 9 15 18 21 24

mass_ratio Cl / Fe

12

distance from top (mm)

27 30 33 36


42

Cl/Fe arány eloszlása római kori vasszögben Korróziósebesség mérés (oxigénfogyasztás) csak tömbi adatot ad (M. Rimmer, Cardiff University). A klorid-tartalom mérés (specific ion meter) roncsolásos (a tárgyat fel kell oldani 5M-os salétromsavban) és csak tömbi adatot ad. PGAI: Cl/Fe elemarány 3 mm-es lépésközzel a hossztengely mentén. A magas Cl-tartalom még megmaradt fémes résznek felel meg, amelyet már megtámadott a korrózió, és ennek többnyire látható nyoma is van A teljesen mineralizálódott területek elhanyagolható Cl-tartalmúak. Cikk: Watkinson et al. “The Use of Neutron Analysis Techniques for Detecting The Concentration And Distribution of Chloride Ions in Archaeological Iron.” Archaeometry 56(5) (2013) 841-859.

fotó CPF08_062 neutrontomográfia CPF08_062

röntgen

neutronradiográfia

PGAI: hossztengely menti Cl/Fe arány profil C.3. A prompt-gamma aktivációs leképezés (PGAI) 2D és 3D elemtérképezési lehetőségei: Tudományos alkalmazások.

43

H/Zr elemarány-eloszlás Zr fűtőelem burkolatban LOCA (loss of coolant accident): magas hőmérséklet és nyomás a Zr burkolaton Felfúvódás, majd felhasadás a forró pontokon

A gőz behatol az üzemanyag és a burkolat közötti térrészbe Szekunder hidridizáció: hidrogén abszorpció a csövek felhasadása után Az oxidáció következtében a felfúvódott szakaszon az elvékonyodott burkolat gyorsan eloxidálódik, így a burkolat könnyen eltörik

Atomarány: H / Zr

0.16 0.14 0.12 0.1 0.08 0.06

0.04 0.02 0

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Távolság a Gd-jeltől (mm)

Gd jelölő

kísérleti elrendezés (NIPS-NORMA)

az ESH1 cső neutronradiográfiai képe


44

10 secs takeaways

Neutron imaging (NI) and prompt gamma activation analysis (PGAA) are effective tools in nondestructive material testing Direct element mapping (PGAI) in combination with neutron imaging is possible Thank you for your attention! 45

Képalkotás neutronokkal: PGAI - elemtérképezés

Recommend Documents