瞬发伽玛中子活化分析(PGNAA)技术用于溶液中重金属元素原位检测时, 由于样品成分复杂, 中子俘获截面较大的中子毒物(汞)元素, 对截面较小的元素(铅)检测精度干扰很大, 因此分析精度相对不高。 为实现混合样品中多种重金属的高精度原位检测, 提出了一种提高热中子俘获截面较低元素检出限的PGNAA-XRF联合检测方法, 设计了一套联合检测混合样品中重金属元素的装置; 使用MCNP软件, 根据重金属元素的特征γ射线和特征X荧光的计数对样品的尺寸进行优化, 得到较合适的样品尺寸高度和半径分别为33和16 cm; 并模拟研究了Hg和Pb混合样品中的不同浓度(ci)对瞬发特征γ射线强度(Iγ)和特征X荧光强度(IX)的影响, 模拟结果表明该混合样品中, Hg和Pb元素的Iγ和IX均与ｃi成良好的线性关系, 通过探测Pb的X荧光信息, 克服混合样品中高低热中子俘获截面元素间的竞争问题, 能显著的改善Pb的检出限, 最后拟合给出了PGNAA-XRF联合检测方法的经验公式, 计算得到该装置对Hg和Pb元素的检出限分别为3.89和4.80 mg·kg-1。

重金属污染越来越受到人们的关注, 迫切需要开发具有高精度的原位检测技术。 瞬发伽玛中子活化分析(PGNAA)技术具有原位、 无损、 快速等优点而被广泛应用于重金属测量, 但由于目前原位检测装置中使用的中子源通量相对较低, 因此对一些重金属元素分析精度相对不高。 为提高测量精度, 直接利用PGNAA技术中的瞬发特征γ射线充当传统X荧光光谱分析的激发源, 来激发重金属元素的特征X射线荧光(XRF)信息, 提出了一种PGNAA-XRF联合检测水溶液中重金属元素的方法, 并设计了一套由BGO和带铍窗的NaI组成的双探测器联合检测装置, 分别用来探测PGNAA中瞬发特征γ射线和特征X荧光信息。 通过MCNP分别模拟研究了Cr, Cd, Hg和Pb的浓度(ｃi)对瞬发特征γ射线强度(Iγ)和特征X荧光强度(IX)的影响, 模拟结果表明该装置中Cr, Cd, Hg和Pb元素的Iγ和IX均与ｃi成良好的线性关系, 并建立了联合检测方法的经验公式。 比较重金属元素特征X射线荧光发现, 该联合方法对Hg和Pb等高原子序数重金属的检测较灵敏, 最后计算得到该装置对Hg和Pb等重金属元素的检测限分别为17.4和24.2 mg·kg-1。