牟艳红 付鹏涛 章剑华 杨朝文

(四川大学物理与科学技术学院辐射物理及技术教育部重点实验室 成都 610064)

很多地雷无金属成分或含很少金属成分[1]，其爆炸物由低Z元素H、C、N、O组成。传统的基于金属探测的探雷工具受到条件限制，于是基于物质组成元素的中子探测技术广泛应用于地雷探测中。目前研究较多的中子探测法有中子反散射法(BNM)、热中子法(TNA)、快中子法(FNA)等。BNM法对周围环境要求较高，环境含水时测量结果会受影响[2]。TNA法主要测量地雷中H、N元素，FNA法主要测量地雷中C、O元素[3]。中子瞬发γ活化分析法(PGNAA)可同时利用热中子和快中子，对元素进行在线的定性、定量分析，对地雷进行准确探测[4]。此法利用中子与地雷中主要核素发生辐射俘获(n,γ)反应或非弹性散射(n,n’γ)反应。对γ射线分析时选择产额较高的射线，1H、14N核的(n,γ)反应有较高截面，测量1H(n,γ)2D的2.22 MeV γ射线或14N(n,γ)15N的10.83 MeV γ射线，可分析H、N 元素；12C、16O 核(n,n’γ)反应截面较大，12C(n,n’γ)12C和16O(n,n’γ)16O反应产生的γ射线能量分别为4.44和6.13 MeV，可用于分析C、O元素。

在爆炸物和地雷检测中，影响测量结果的因素有中子源、探测器、目标物组成、几何布局等。本文通过Monte Carlo模拟研究[5,6]，寻找一种具有简单的中子源装置和屏蔽系统的探测系统，同时能对目标元素进行有效识别。希望对复杂环境中中子诱发目标核素产生不同混合γ能谱进行模拟研究，寻求H、C、N、O各种核素特征峰计数随爆炸物质量的变化关系，以及不同含水量的土壤环境对爆炸物组成核素特征峰计数的影响。

1 Monte Carlo模拟

探测系统用Am-Be中子源(高出地面5 cm)与NaI(Tl)、BGO两种探测器。……