1、中子诱导核信息分析技术

 

PGNNA

中子照相1

PGAI

中子诱导核信息分析是指由中子作为探针，通过中子与物质的相互作用，对中子或其次级粒子进行测量分析，从而研究材料物质的原子和分子组成、表面状态和内部结构等各种信息的技术。由于中子具有良好的穿透能力，因此其是作为探索材料元素成分及结构分析的理想探针。尤其对于大体积样品测量，这一优势更为明显，使其非常适用于地学、材料科学、晶体学、考古学等众多领域的分析工作。本研究所在该方向所研究的主要内容包括：中子活化分析技术（Neutron Activation Analysis，NAA）、瞬发伽马射线中子活化分析技术（Prompt Gamma Neutron Activation Analysis，PGAA/PGNAA）、中子层析照相（Neutron Tomography，NT）、瞬发伽马射线成像（Prompt Gamma Activation Imaging，PGAI）等。

2、X射线荧光分析技术

 

X射线荧光分析技术是指通过X射线与被测样品中的元素反应产生的特征X荧光信息，可定性、定量地确定被测样品的成分和含量，具有非破坏、多元素同时分析、实时在线等特点。本研究方向以多元素、高精度、超痕量、快响应为研究突破点，结合模拟计算、实验和理论推导手段，致力于探究用于工业物料、环境微粒、纳米毒性及活体痕量元素的X射线荧光分析新技术。目前，本方向主要研究方向包括：能量色散X射线荧光分析(Energy Dispersive X-Ray Fluorescence，EDXRF)、高精度在线X荧光分析(Online X-Ray Fluorescence, OLXRF)、超痕量全反射X射线荧光分析(Total Reflection X-Ray Fluorescence, TXRF)、X射线空间通讯(X-Ray Space Communication, XRSC)等。

3、新型核信息分析仪器的开发

 

新型核信息分析仪器的开发主要围绕各领域中国家重大需求亟待解决的关键技术问题，在研究所已有科研成果的基础上，针对不同应用需求及场景进行深度应用开发，并提供完整工程化解决方案。目前研究所核分析仪器开发及应用的主要领域包括：工业物料成分实时在线检测分析仪器的开发和应用、爆炸物检测仪器的开发、在线X荧光分析仪器的开发及应用、自动化XRF分析仪器的开发、高精度TXRF分析仪器的开发、新型辐射探测器的开发及应用、新型辐射防护材料及装置的开发和应用等。目前，研究所开发产品已在煤炭成分分析、水泥在线成分分析、矿石在线成分分析、钾盐品质控制系统等领域的多家单位实现应用。

4、核技术在环境保护中的应用

 

核技术被广泛应用于社会生产生活与环境保护中，在一定程度上推动了人类社会的进步。本研究所在环境保护上涉及的领域包括：辐射处理污染物、核应急与辐射环境影响评价、辐射化学与辐照效应。（1）核技术在污染物治理上主要是利用放射性核素或加速器产生的射线或粒子与环境污染物介质相互作用，产生具有高活性的离子与自由基，进而达到治理废水、废气和固体废物的目的。（2）核应急，包括应急准备和应急响应，是当核电站发生或即将可能发生的核事故，采取措施，以控制或缓解事故发展，减轻事故造成的后果，保护公众，保护环境。（3）辐射化学应用主要是化学效应和辐射生物效应在不同生产或研究领域的应用，如分离功能膜的辐射接枝制备，纳米无机材料的辐射合成，高分子材料的辐射改性，特种功能材料的辐射合成等等领域。

5、先进多孔结构陶瓷

 

多孔陶瓷是一种气孔率高达70~90%，具有三维立体网络骨架和相互贯通气孔结构的多孔陶瓷制品。由于多孔陶瓷具有耐高温、耐腐蚀、高强度、比表面积大和抗热震性优异等特点，极其适用于熔融金属过滤、催化剂载体、石油化工、保温隔热等领域。目前，本研究所在该方向所研究的主要内容包括：高放废液的固化处理、吸附过滤、核屏蔽材料以及保温隔热材料等。

6、新型核材料辐照效应与表、界面分析技术研究

为了安全有效地利用核能，需在聚、裂变堆的不同位置选择具有不同性能的材料，包括金属、陶瓷及多样的复合材料。此外，核废物处理中也需要用到稳定、包容性高且耐辐照的材料。近年来，高熵材料、多孔复合材料与玻璃陶瓷等新型材料被证明具有较大潜力，但其制备工艺与辐照行为仍需进一步探索。我们由此展开了一系列核用新型材料（涂层）的制备探索，并利用离子束技术对核材料的辐照效应展开重点研究。材料的辐照效应多体现在表、界面等微观尺度上（<1μm），这依赖于高灵敏度与高分辨率的分析技术。飞行时间-二次离子质谱(ToF-SIMS)具有高的灵敏度（ppm）与高分辨率（深度分辨率<10 nm或横向分辨率好于100 nm），并对核材料中的关键元素（如H、Li、B与重金属元素）均有很好的效果。我们利用ToF-SIMS技术在核材料领域展开广泛的表面质谱、元素深度分析与元素表面成像研究，并致力于提升其在核领域的分析能力，使其成为常规分析方法的有效补充。