社會通過惡意使用化學(xué)，生物，放射，核和/或爆炸(CBRNE)材料來面臨威脅。偵查非法販運或其他犯罪行為以及許多安全和安全應(yīng)用需要新穎的材料分析技術(shù)和手段。這些檢測系統(tǒng)應(yīng)該是非破壞性的，但仍能夠檢測和識別威脅物體，甚至可以從屏蔽或屏蔽罩內(nèi)部檢測和識別。使用穿透粒子束的主動詢問方法可以揭示CBRNE材料的存在。

“在快速伽馬中子活化分析(PGNAA)中，未知物體暴露于高中子通量，并且使用高能量分辨率伽馬光譜儀測量出射伽馬射線。發(fā)射的伽馬射線是同位素特異性的，因此伽馬中子激活分析可用于檢測幾乎所有元素的存在，“赫爾辛基大學(xué)赫爾辛基物理研究所(HIP)的CamilleBélanger-Champagne博士說。

她是NINS3研究小組的物理學(xué)家，最近在PLOS ONE上發(fā)表了關(guān)于未爆炸炮彈的主動中子探測儀器的工作。

伽馬射線和識別未知物體內(nèi)的目標(biāo)

能譜中伽馬射線峰的相對強度可用于測量未知目標(biāo)內(nèi)元素的相對分?jǐn)?shù)。

PGNAA技術(shù)的應(yīng)用存在于許多環(huán)境中，并且基于每種應(yīng)用中必須識別的材料，元素和同位素來設(shè)計專門系統(tǒng)。在專注于軍事彈藥的應(yīng)用子集中，爆炸物和化學(xué)武器是未知物體內(nèi)的主要識別目標(biāo)。氫和氮的主要伽馬射線峰的比率可用于識別高爆炸藥的存在。需要來自砷，氟，磷，硫和氯的伽馬射線信號來識別化學(xué)武器。

最常見的爆炸物可以通過測量元素氫/氮比率進行唯一識別，精度優(yōu)于10%。

帶有強脈沖中子發(fā)生器的精確計時儀器

由HIP團隊使用赫爾辛基大學(xué)計算集群完成的蒙特卡羅模擬已經(jīng)被用于設(shè)計兩種可以達到這種精度的新型快速伽馬中子激活儀器的變體。該儀器具有強脈沖中子發(fā)生器，具有精確的定時。

“測量目標(biāo)炸藥中的氫峰特別具有挑戰(zhàn)性，因為儀器本身含有氫，這是中子緩和和屏蔽所需的，”CamilleBélanger-Champagne博士說。

通過迭代設(shè)計優(yōu)化，基準(zhǔn)設(shè)計中來自詢問爆炸物的氫氣峰值計數(shù)的比例從53%增加到74%。在優(yōu)化設(shè)計變型中，來自高爆炸殼的氫信號可以在30分鐘內(nèi)測量到僅統(tǒng)計精度優(yōu)于1%。

與合作伙伴合作的下一代中子發(fā)生器

在這個項目中，來自HIP的研究人員與加速器技術(shù)公司JHV Physics以及核安全培訓(xùn)和咨詢公司HT Nuclear合作設(shè)計了用于炮彈伽馬中子活化分析的新儀器。JHV物理公司正在開發(fā)具有高強度光束和精確定時中子脈沖的下一代中子發(fā)生器。已經(jīng)建立了原型儀器并且正在對新設(shè)計的儀器進行調(diào)試。