Нейтронная радиография и томография (НРТ) на реакторе ИБР-2

Методы нейтронной радиографии и томографии являются мощными исследовательскими инструментами неразрушающего анализа и играют важную роль в промышленных и научных исследованиях. Принципиальное отличие характера взаимодействия нейтронов с веществом по сравнению с рентгеновским излучением дает дополнительные преимущества нейтронным методам, в том числе чувствительность к легким элементам, заметное отличие в контрасте между соседними элементами или изотопами, большая глубина проникновения в металлы и материалы с тяжелыми элементами. Все эти особенности делают нейтронную радиографию и томографию чрезвычайно востребованными методами с растущим диапазоном применений в промышленности, геофизике, палеонтологии, археологии и других областях, включая исследования, связанные с культурным наследием. Установка нейтронной радиографии и томографии работает на импульсном высокопоточном реакторе ИБР-2. Ниже перечислены основные параметры данной установки.

 

Рис. 1. Схема экспериментальной установки нейтронной радиографии и томографии на реакторе ИБР-2. Показана коллимационная система с вакуумной трубой, биологическая защита (бетонные блоки), места расположений детектора и гониометра, а также место прерывателя пучка. Фотография светонепроницаемого корпуса сцинтилляционного детектора. Сверху на корпусе расположена дополнительная свинцовая защита ПЗС-камеры.

 

В качестве примеров на Рис. 2 дано несколько изображений нейтронной радиографии.

 

Рис. 2. Изображения нейтронной радиографии: компьютерный жесткий диск с металлическим корпусом, замок и узел токарного станка.

 

Таблица 1. Основные параметры станции нейтронной радиографии на реакторе ИБР-2

L/D отношение 

Диаметр апертуры D

Расстояние апертура – образец L

Размер пучка: поле зрения

Поток нейтронов 

200-2000

10-50 мм

10 м

20x20 см2

5.5(2)x106 н/см2

Тип ПЗС-камеры

Активные пиксели

Размер пикселя (мкм)

Площадь ПЗС чипа (мм)

Разрядность

Метод охлаждения

VIDEOSCAN-11002-2001

 

4008x2672

9x9

12 Bits

Элемент Пелтье

 Характеристики сцинтилляционного экрана  6LiF/ZnS сцинтиллятор
Gadox сцинтиллятор
Пространственное разрешение

270 мкм

150 мкм в режиме высокого разрешения

Обработка изображения ImageJ, H-PITRE, VGStudio MAX 2.2 software

 

Литература


1. Kozlenko D.P., Kichanov S.E., Lukin E.V., Rutkauskas A.V., Bokuchava G.D., Savenko B.N., Pakhnevich A.V., Rozanov A.Yu., Neutron Radiography Facility at IBR-2 High Flux Pulsed Reactor: First Results, Physics Procedia 69, 87 – 91 (2015).
2. Kozlenko D. P., Kichanov S. E., Lukin E. V., Rutkauskas A. V., Belushkin A. V., Bokuchava G. D., Savenko B. N. Neutron radiography and tomography facility at IBR-2 reactor, Phys. Part. Nuclei Lett., 13: 346 (2016).
3. E.V. Lukin, D.P. Kozlenko, S.E. Kichanov, A.V. Rutkauskas, G.D. Bokuchava, B.N. Savenko “First attempts on energy-selective neutron imaging at IBR-2”, Physics Procedia, 69, 271 – 274 (2015).
4. S.E. Kichanov, D.P. Kozlenko, T.I. Ivankina, A.V. Rutkauskas, E.V. Lukin, B.N. Savenko “The Neutron Tomography Studies of the Rocks from the Kola Superdeep Borehole”, Physics Procedia, 69, 537 – 541 (2015).
5. D. P. Kozlenko, S. Е. Kichanov, Е. V. Lukin,  А. V. Rutkauskas, A. V. Belushkin,  G. D. Bokuchava, B. N. Savenko ” Experimental Station of Neutron Radiography and Tomography at the Pulsed High-Flux IBR-2 Reactor: First Results”, JINR NEWS, 1, 31-34 (2015)
.