新仪器识别未爆炸的炮弹

社会通过恶意使用化学，生物，放射，核和/或爆炸(CBRNE)材料来面临威胁。侦查非法贩运或其他犯罪行为以及许多安全和安全应用需要新颖的材料分析技术和手段。这些检测系统应该是非破坏性的，但仍能够检测和识别威胁物体，甚至可以从屏蔽或屏蔽罩内部检测和识别。使用穿透粒子束的主动询问方法可以揭示CBRNE材料的存在。

“在快速伽马中子活化分析(PGNAA)中，未知物体暴露于高中子通量，并且使用高能量分辨率伽马光谱仪测量出射伽马射线。发射的伽马射线是同位素特异性的，因此伽马中子激活分析可用于检测几乎所有元素的存在，“赫尔辛基大学赫尔辛基物理研究所(HIP)的CamilleBélanger-Champagne博士说。

她是NINS3研究小组的物理学家，最近在PLOS ONE上发表了关于未爆炸炮弹的主动中子探测仪器的工作。

伽马射线和识别未知物体内的目标

能谱中伽马射线峰的相对强度可用于测量未知目标内元素的相对分数。

PGNAA技术的应用存在于许多环境中，并且基于每种应用中必须识别的材料，元素和同位素来设计专门系统。在专注于军事弹药的应用子集中，爆炸物和化学武器是未知物体内的主要识别目标。氢和氮的主要伽马射线峰的比率可用于识别高爆炸药的存在。需要来自砷，氟，磷，硫和氯的伽马射线信号来识别化学武器。

最常见的爆炸物可以通过测量元素氢/氮比率进行唯一识别，精度优于10%。

带有强脉冲中子发生器的精确计时仪器

由HIP团队使用赫尔辛基大学计算集群完成的蒙特卡罗模拟已经被用于设计两种可以达到这种精度的新型快速伽马中子激活仪器的变体。该仪器具有强脉冲中子发生器，具有精确的定时。

“测量目标炸药中的氢峰特别具有挑战性，因为仪器本身含有氢，这是中子缓和和屏蔽所需的，”CamilleBélanger-Champagne博士说。

通过迭代设计优化，基准设计中来自询问爆炸物的氢气峰值计数的比例从53%增加到74%。在优化设计变型中，来自高爆炸壳的氢信号可以在30分钟内测量到仅统计精度优于1%。

与合作伙伴合作的下一代中子发生器

在这个项目中，来自HIP的研究人员与加速器技术公司JHV Physics以及核安全培训和咨询公司HT Nuclear合作设计了用于炮弹伽马中子活化分析的新仪器。JHV物理公司正在开发具有高强度光束和精确定时中子脉冲的下一代中子发生器。已经建立了原型仪器并且正在对新设计的仪器进行调试。