中子照相技术及其在考古中的应用

刘斯禹+郭天超+韩雪+高瑜+郭天飞

摘 要：1932年中子被发现后，中子照相技术也逐步发展起来，成为了与X射线照相互补的重要无损检测技术，其对于较厚金属等材料的内部结构成像有着独特的优势。随着技术的发展，中子照相技术应用在了航天、航空、核工业、生物学、考古等领域。本文介绍了中子照相技术的基本原理，中子照相系统的三个主要装置：中子源、准直器和像探测器。列举了中子照相技术在考古中的应用。

关键词：中子照相；无损检测；考古；中子源

0引言

中子照相技术是一种无损检测技术。其原理是基于中子穿过物体时与原子核发生作用而发生衰减。中子射线衰减规律遵循指数衰减规律：

（1）

式中I为出射的中子强度，I0为入射中子强度，α为样品对中子的衰减系数，d为样品在辐射方向的厚度。对于重元素物质，中子的衰减系数较小，可以对较厚的金属材料实现透射成像[1]。而对于一些原子序数小的元素，其衰减系数反而较大[2]。由于不同元素对中子的衰减系数不同，所以透射中子束中含有了被照射样品的内部信息，利用相关的影像技术就可得到样品内部各种材料的空间分布及材料性质的综合信息，从而实现中子照相。

1中子照相的装置系统

1.1 中子源

中子源是产生自由中子的装置。按照中子能量的不同，分为冷中子、热中子和快中子。而因为热中子与物质作用的截面较大，且不同物质区分度高，并且一定强度的中子源容易获得等原因，热中子照相技术发展得较为成熟，应用较广。……