PINS3-CW-G2便攜式同位素中子能譜分析

ORTEC has developed the PINS3-CW-G2 Portable Isotopic Neutron Spectroscopy (PINS) Non-Destructive Assay System. This new system is lighter, more portable, easier to set up, and easier to deploy on missions.

The ORTEC PINS3-CW-G2 analyzes and provides on-site identification information about the chemical contents inside munitions or other unopened containers without the need to disassemble or take a physical sample. It is widely deployed by military and intelligence organizations around the world to identify the contents of "suspect" packages.

The PINS3-CW-G2 is simple and easy to use with the addition of the ORTEC trans-SPEC-N Mechanically Cooled High Purity Germanium Spectrometer. The trans-SPEC-N has been specifically designed and tested to replace the detectors in previous generation PINS systems which used liquid nitrogen to cool the detector. The PINS3-CW-G2 provides significant advantages over previous liquid nitrogen-based systems by eliminating the logistical and safety problems associated with the storage and transport of liquid nitrogen, equipment handling, maintenance, and training.

The PINS3-CW-G2 incorporates the miniGEN D-D Neutron Generator which is approximately 66% smaller, 66% lighter, and uses 60% less power than the previous generator.

The PINS3-CW-G2 stａnd is made of a lightweight, carbon fiber that makes it >50% lighter than the previous stand.

The complete PINS3-CW-G2 system packs into 2 Pelican-style cases.

Benefits of the PINS3-CW-G2 System

• Users have limited exposure to the material of interest.
• Users do not have to handle hazardous materials such as LN2.
• Simple, fast setup and operation.
• Longer operational times require less battery changes.
• Prepackaged in 2 Pelican Cases for easy shipping and handling.
• Reduces risk to the public, workers and emergency response personnel by rapidly obtaining detailed information and distributing it to the appropriate authorities and responders.
• Optional Detective software will allow the trans-SPEC-N to operate as a DETDX-100T-GP.

PINS概述
便攜式同位素核譜分析（PINS）化學(xué)品識別系統(tǒng)非破壞性地識別危險化合物和混合物。不需要打開或接觸測試對象，從而大大提高了安全性。如圖所示，PINS用中子探測測試對象，中子激發(fā)原子核內(nèi)部，從而使激發(fā)的原子核產(chǎn)生伽馬射線。每種化學(xué)元素的伽馬射線都具有的能量強(qiáng)度模式或譜，因此，通過分析伽馬射線譜，PINS軟件可以識別測試對象內(nèi)的化學(xué)元素并確定該對象是否包含化學(xué)戰(zhàn)劑、填充物（如沙子）或產(chǎn)生煙霧的化學(xué)物質(zhì)。

工作原理
PINS3-CW-G2使用由中子發(fā)生器產(chǎn)生的中子來激發(fā)被測對象內(nèi)的原子核。中子發(fā)生器內(nèi)氘原子（D + D）的融合將導(dǎo)致形成He-3離子和具有約2.5 MeV動能的中子。標(biāo)準(zhǔn)的PINS3-CW-G2中子發(fā)生器每秒可產(chǎn)生一千萬個中子。發(fā)生器在各個方向上發(fā)射中子，每秒約有1000個中子撞擊每平方厘米的測試對象的表面。由于中子是一種穿透力的輻射形式，因此大多數(shù)中子將穿過測試對象外殼并與內(nèi)部的化學(xué)物質(zhì)相互作用。

來自發(fā)生器的中子通過非彈性散射或中子俘獲來激發(fā)它們遇到的原子核。在任何一種情況下，激發(fā)的核都會通過發(fā)射伽馬射線衰減到它們的基態(tài)，伽馬射線是發(fā)射核的特征。也就是說，伽馬射線能量和強(qiáng)度從一種核到另一種核通常變化很大。例如，氫核在中子轟擊下發(fā)射2.2-MeV伽馬射線，而磷核發(fā)射1.3-MeV伽馬射線。

中子誘發(fā)的伽馬射線由高純鍺（HPGe）譜儀測量，并由譜儀電子設(shè)備分類成譜。通過分析譜，可以確定由中子激發(fā)的化學(xué)元素以及識別測試對象內(nèi)的化學(xué)物質(zhì)。

運(yùn)行PINS
PINS3-CW-G2專為現(xiàn)場部署而開發(fā)，便攜又堅固。其組件包括帶集成多通道分析儀的機(jī)械冷卻譜儀、中子發(fā)生器、探測器支架和屏蔽罩以及用于提供用戶界面的筆記本電腦。定制軟件在收集數(shù)據(jù)時實(shí)時顯示數(shù)據(jù)，并提供強(qiáng)大的監(jiān)控和分析選項(xiàng)。

筆記本電腦用作PINS3-CW-G2控制面板。電腦允許用戶初始化儀器、啟動和停止伽馬射線譜儀的數(shù)據(jù)采集、顯示和分析產(chǎn)生的伽馬射線譜。連接電纜長82英尺（25米），可使電腦與輻射隔離區(qū)保持安全距離，并提供電腦、伽馬射線譜儀和中子發(fā)生器之間的通信。

Trans-SPEC-N機(jī)械冷卻高純鍺譜儀
與先前PINS系統(tǒng)中使用的液氮冷卻HPGe譜儀不同，PINS3-CW-G2采用trans-SPEC-N機(jī)械冷卻HPGe譜儀，不需要液氮。用于冷卻譜儀探測器所需的電能約為30瓦。trans-SPEC-N鋰離子電池可使探測器保持冷卻10至12小時，外部電池支持“熱插拔”，以便長時間在現(xiàn)場使用儀器。trans-SPEC-N提供靈活的模塊化解決方案，支持現(xiàn)場檢測化學(xué)品，具有以下特點(diǎn)：

• 無LN2 - 微型、高可靠性、“可運(yùn)行”的斯特林循環(huán)制冷器無需液氮；探測器元件封裝在高可靠性、低損耗、全金屬密封的低溫恒溫器內(nèi)。
• 高靈敏度 - 大型（>50％相對效率）HPGe探測器。
• 高穩(wěn)定性 - 數(shù)字電子設(shè)備為惡劣條件下的棘手分析提供了解決方案。
• 明亮和清晰 - VGA分辨率顯示與觸摸感應(yīng)操作屏。
• 一體化集成設(shè)計 - 堅固緊湊、無需互連 - 易于安裝和使用。
• 智能 - 九個感興趣區(qū)域（ROI）的核素識別和活度計算。
• 可靠連接 - USB 2.0和無線。
• 802.11通信、內(nèi)置GPS和采集譜的安全數(shù)字輸入/輸出（SDIO）存儲。
• 靈活 - 可以使用各種電源，包括內(nèi)置電池、輔助外部電池、汽車電池（任何12 V DC）和線路電源；可自動進(jìn)行切換。

miniGEN Neutron Generator

The miniGen Neutron Generator is a derivative of the popular P 385 neutron generator in a more compact format, with the DNC III control interface. The miniGen is 66% lighter and occupies 60% less space. All input and output signals are consolidated into two connectors on the front face.

The integrated front connectors have inputs for control of advanced functions such as a run timer, data logging, pulse counting, stand-by, and a facility interlock. The connectors have outputs for the source pulse and user adjustable Delay TTL signals.

The new design combines the accelerator head and control electronics into a single, compact unit.

化學(xué)品的自動分析
PINS數(shù)據(jù)采集程序記錄并顯示來自trans-SPEC-N的譜測量。它還可分析每10秒記錄的譜、擬合感興趣的峰值、重新校準(zhǔn)能量刻度并進(jìn)行化學(xué)品分析。新化學(xué)品分析方法基于所示決策樹邏輯，可識別被測物體內(nèi)的化學(xué)物質(zhì)。新概率方法追蹤決策樹中的每條路徑，并為每種可能含有的化學(xué)品打分。得分的化學(xué)品被選為所含化學(xué)品。

新化學(xué)品分析方法更快、更準(zhǔn)確，而且更容易擴(kuò)充PINS可自動識別的化學(xué)品清單。目前，PINS自動分析軟件可識別以下化學(xué)品。

PINS3技術(shù)說明