第一篇 中子发生器 1
1 中子发生器的发展概况 1
2 中子发生器的工作原理和产额特性 1
2.1 D（d,n）和T（d,n）反应 1
2.1.1 中子源反应 1
2.1.2 D-D和D-T源产额的角度分布 4
2.1.3 D-D和D-T反应的中子能量及能量分布 11
2.1.4 中子能量被测值与理论值的比较 23
2.1.5 D-D和D-T反应产生的中子的偏振 27
2.2 离子的产生和加速 34
2.2.1 高压电源的供应 34
2.2.2 离子源 36
2.2.2.1 连续工作型的离子源 36
2.2.2.2 脉冲离子束 41
2.2.2.3 偏振离子源 45
2.2.2.4 引出的离子的电荷、质量和能量的范围 47
2.2.3 离子束的加速和传输系统 51
2.2.4 离子束几何尺寸和能量的测量 54
2.3 靶和中子产额 58
2.3.1 稳定靶 58
2.3.2 旋转靶 63
2.3.3 特殊的中子源 65
2.4 真空系统 74
2.5 氚洗涤系统 77
2.6 某些D-T发生器的设计和操作特性 77
2.7 中子通量和产额测定 81
2.8 中子发生器实验室的设计 90
3.2 法国Sodern中子发生器 96
3 中子发生器的商品化 96
3.1 美国MF Physics中子发生器 96
3.3 俄罗斯ALL-RUSSIA INSTITUTE OF AUTOMATICS RF MINATOM中子发生器 97
3.4 德国EADS公司的中子发生器 97
3.5 西安石油勘探仪器总厂中子发生器 97
3.6 东北师范大学中子发生器 98
4 东北师范大学中子发生器的研制及其应用 98
4.1 NGW-751 C/O石油测井中子发生器介绍 98
4.1.1 引言 98
4.1.2 NGW-751 C/O石油测井中子发生器主要技术指标（见3.6） 98
4.1.3 自成靶陶瓷中子管的特点 98
4.1.4 结构简述 99
4.1.5 NGW-751型中子发生器电路工作原理 99
4.1.5.1 地面专用电源 100
4.1.5.2 井下中子发生器电路工作原理 101
4.1.6 高压绝缘和工作温度 104
4.1.6.1 高压绝缘 104
4.1.6.2 工作温度 105
4.2 关于中子发生器稳定性的研究 105
4.3 关于强流中子管用微波离子源的研究 105
5 结束语 106
参考文献 106
第二篇 中子发生器的应用 116
1 概论 116
2 应用技术基础 117
2.1 中子物理基础知识 117
2.1.1 中子的基本物理属性 117
2.1.2.1 截面 118
2.1.2 中子与物质的相互作用 118
2.1.2.2 中子反应 119
2.2 中子和γ射线探测技术 120
2.2.1 中子探测原理和方法 121
2.2.1.1 核反应法 121
2.2.1.2 核反冲法 121
2.2.1.3 核裂变法 122
2.2.1.4 核活化法 122
2.2.2 γ射线的探测 122
2.2.3 常用的γ射线探测器与中子探测器 122
2.2.3.1 气体探测器 122
2.2.3.2 闪烁探测器 127
2.2.3.3 半导体探测器 133
2.3.2 前置放大器 136
2.3.1 探测器 136
2.3 核电子学方法与多道谱仪 136
2.3.3 谱仪放大器 138
2.3.4 模数转换器 142
2.3.5 计算机多道分析器（MCA） 149
2.3.6 Canberra的DSA-2000数字谱分析器与ORTEC的digiDART可携式HPGeMCA 150
2.4 中子防护与计量的测量 152
2.4.1 中子与生物组织的相互作用及中子辐射对人体的影响 152
2.4.2 中子辐射剂量 153
2.4.2.1 与中子剂量有关的基本概念 153
2.4.3 中子注量与吸收剂量，剂量当量的关系 155
2.4.4 中子剂量的计算 156
2.4.5 中子剂量的测量 157
2.4.6.1 最大允许剂量 158
2.4.6 中子辐射的防护 158
2.4.6.2 中子辐射的屏蔽 159
3 中子发生器在工业在线元素分析中的应用 161
3.1 中子感生瞬发γ射线在线分析技术的进展（1988～2002） 162
3.1.1 概况 162
3.1.2 物理方法方面 163
3.1.2.1 用蒙特卡罗模拟中子通量在整体煤样中的分布 164
3.1.2.2 利用14 MeV快中子发生器对煤中元素含量分析的实验研究 164
3.1.2.3 方法实验中的中子慢化体、反射体和防护体 165
3.1.2.4 测量方法 165
3.1.3 中子源和测量仪器方面 165
3.1.3.1 中子源 165
3.1.4 数据处理——分析软件方面 166
3.1.3.2 测量仪器方面 166
3.1.5 结语 167
3.2 煤质分析 168
3.2.1 D-T中子源皮带式在线煤质分析系统的研制 168
3.2.1.1 引言 168
3.2.1.2 方法原理 169
3.2.1.3 测量装置和数据获取与处理系统 172
3.2.1.4 实验结果 172
3.2.1.5 存在问题与讨论 173
3.2.1.6 结论 174
3.2.2 电站入炉煤成分在线检测装置技术经济分析 174
3.2.2.1 引言 174
3.2.2.2 项目提出的背景 174
3.2.2.5 项目成果的新颖性与先进性 175
3.2.2.3 项目成果的主要用途及应用领域 175
3.2.2.4 煤成份在线检测装置的主要技术经济指标及其与同类产品的比较 175
3.2.2.6 市场需求与风险分析 176
3.2.2.7 经济效益与社会效益分析 177
3.2.2.8 结语 178
3.2.3 标准煤样系列制备方法——刻度中子感生γ射线（电站入炉煤）煤质分析器 178
3.2.3.1 方法说明 178
3.2.3.2 标准煤样系列技术条件 179
3.2.3.3 制备方法 180
3.2.3.4 标准煤样的维护 182
3.2.4 MJA型电站入炉煤成分在线检测装置介绍 183
3.2.4.1 产品的主要特点 183
3.2.4.2 装置的原理及功能 183
3.2.4.3 装置的组成 186
3.2.4.4 主要技术参数 188
3.2.4.5 软件说明 189
3.2.4.6 系统操作、维护与维修 191
3.2.5 MZ-MKFY-A型脉冲中子煤质快速分析仪介绍 191
3.2.5.1 用途 191
3.2.5.2 工作原理简介 192
3.2.5.3 主要技术指标 192
3.2.5.4 仪器的成套组成 193
3.2.5.5 仪器的安装和使用 193
3.2.5.6 仪器维修维护及人员培训 194
3.3 水泥生料在线分析 195
3.3.1 XENA水泥生料分析方法 195
3.3.1.1 中子非弹散射（NIS）和热中子俘获（TNC）技术的联合应用 195
3.3.1.2 新改进的空间一致性的测量方式 196
3.3.2.1 样品 197
3.3.2.2 装置的设计 197
3.3.2.3 分析程序和结果 197
3.3.2 室内实验 197
3.3.3 现场（工厂）实验 199
3.3.3.1 现场实验用的XENA的设计 199
3.3.3.2 XENA的安装和谱的标准化 199
3.3.3.3 逐级变化实验 200
3.3.3.4 取样的精确度 200
3.3.3.5 对于高深度样品的标定程序 201
3.3.3.6 误差分析和高深度数据的讨论 202
3.3.3.7 低生料厚度的校正延伸 202
3.3.3.8 性能评估 203
3.4.1 概述 204
3.3.4 结论 204
3.4 在铝工业和钢铁工业中铝矿石和铝矿浆，以及烧结铁矿的在线分析 204
3.4.2 谱仪系统与测量装置 205
3.4.3 分析软件 206
3.4.4 实验结果 206
3.4.4.1 获取的铁矿石样品的γ谱 206
3.4.4.2 分析误差 207
3.4.4.3 I-ρ关系 217
3.4.4.4 慢化体的作用 217
3.4.4.5 反射体的作用 218
3.4.4.6 PGNAA铝矿浆分析系统在铝厂的应用 218
3.4.5 结语 221
4.1.1 非弹性散射 222
4.1 概述 222
4 中子发生器在地质勘探与石油测井中的应用 222
4.1.2 弹性散射 223
4.1.3 活化 224
4.1.4 俘获与扩散 225
4.1.5 其他的作用与反应 225
4.2 中子方法在地层勘探中的应用 226
4.2.1 碳氧比测井和氯测井 226
4.2.2 中子寿命测井 228
4.2.3 循环活化测井 230
4.2.4 直接测铀的缓发中子测井和瞬发中子测井 231
4.3 石油中子测井 232
4.3.1.2 扩散方程和超热中子测井 233
4.3.1.1 中子平衡方程 233
4.3.1 连续中子源测井 233
4.3.1.3 分组扩散理论和热中子测井 236
4.3.1.4 中子孔隙度测井的探测深度和环境影响 238
4.3.2 脉冲中子测井 240
4.3.2.1 脉冲中子与地层相互作用过程 240
4.3.2.2 碳氧比伽马能谱测井 241
4.3.2.3 脉冲中子孔隙度测井 249
4.3.2.4 热中子寿命测井 251
5 中子发生器在中子成相技术中的应用 254
5.1 利用中子管的中子照相技术的概述 254
5.2 用密封中子发生器的中子照相装置 255
5.3 中子成相技术的应用 255
5.3.3 腐蚀的检查 256
5.3.2 混凝土渗水特性的测试 256
5.3.1 大型机件的标记成相 256
5.3.4 两相流的研究（管内） 257
5.3.5 爆炸装置的中子照相 258
5.3.6 核燃料元件的检测 258
5.3.7 电子元件的中子照相检测 259
6 中子发生器在爆炸物及毒品检测中的应用 259
6.1 概述 259
6.2 PFTNA原理 260
6.3 方法 261
6.4 应用 262
6.4.1 装满炸药军火的检测 262
6.4.2 地雷的探测 263
7.1 小剂量刺激农作物或水产的生长、发育的应用 264
7 中子发生器在农业和水产业中的应用 264
6.5 结语 264
7.2 辐射育种中的应用 265
7.3 水分检测中的应用 265
7.4 辐照育种，刺激生物体生长的基本原理 265
7.5 中子和γ射线辐照生物体效应比较 266
7.6 讨论和展望 267
8 中子发生器在医学中的应用 267
8.1 概述 267
8.2 硼中子俘获治癌 268
8.3 快中子治瘤 268
8.4 快中子和BNCT综合治癌 269
9 中子发生器的应用前景 270
参考文献 271