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ERNI中子束流岩石成像技术是一种革命性的无损检测方法。它利用中子束穿透岩石样品,通过分析透射中子的强度分布来重建岩石内部的三维结构。这项技术能够清晰地显示岩石中的孔隙、裂缝、矿物分布等微观特征,为地质勘探和材料科学研究提供了强有力的工具。
中子成像的基础是中子与物质的相互作用。中子不带电荷,能够深入物质内部,与原子核发生散射和吸收。不同元素的原子核对中子的散射截面和吸收截面不同,轻元素如氢对中子有很强的散射能力,而重元素则更容易吸收中子。这种差异为中子成像提供了丰富的对比度信息,使我们能够区分不同的物质成分。
ERNI成像系统由几个关键组件构成。首先是中子源,通常是核反应堆,产生稳定的中子束流。准直器用于控制中子束的方向和形状,确保束流的平行性。样品台用于放置和旋转岩石样品,以获得不同角度的投影数据。探测器阵列记录透射中子的强度分布,每个像素对应不同的空间位置。最后,计算机系统收集所有数据并使用重建算法生成三维图像。
图像重建是ERNI技术的核心环节。首先,岩石样品在中子束中旋转,从多个角度采集投影数据。每个角度的投影反映了中子在该方向上的衰减情况。然后使用滤波反投影算法,将这些二维投影数据重建为三维图像。算法通过数学变换,将投影空间的数据映射回物理空间,最终获得岩石内部结构的高分辨率断层图像,实现对孔隙、裂缝和矿物分布的精确可视化。