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燃煤电厂迫切需要一种快速、准确和实时的多元素在线分析技术，通过对燃煤中的主要元素含量的分析，并按照一定的算法可以得到燃煤的燃值、灰分、挥发分和水分等参数，以期合理有效地利用燃煤、降低运行成本、减少环境污染和保护发电设备。因此，开发研究物料多元素含量在线分析技术具有现实意义和长远意义。目前，国外主要采用热中子俘获瞬发γ射线分析(PGNAA)方法并已得到到广泛应用，但PGNAA方法对燃煤中的主要元素C、O、Al、Na等不能进行有效在线分析；而且对于物料中元素的中子感生γ射线强度与对应元素含量之间的非线性关系(简称非线性问题)一直未能得到很好地解决。
该论文在国内外研究成果的基础上，针对上面这两个问题进行了深入研究，根据理论分析和Monte-Carlo计算结果，提出多元素在线分析方法的改进方案、数学模型和中子感生γ能谱处理方法；并利用Monte-Carlo模拟计算和实验数据对其合理性和有效性进行了验证。
该论文主要研究成果如下：
(1)创新地提出复合脉冲快/热中子分析(CPFTNA)方法并建立了实验系统，该方法可同时对样品进行热中子俘获瞬发γ能谱分析(PGNAA)、快中子非弹瞬发γ能谱分析(PINAA)和中子活化缓发γ能谱分析(DGNAA)，使得PGNNA方法难以分析的C、O、Al、Na等元素得以有效分析，提高了这些元素分析的灵敏度。
(2)深入分析了“非线性”问题产生的原因并提出降低“非线性”效应的方法：即中子慢化与数学校正，通过Monte-Carlo模拟计算和实验证明了该方法的有效性。
(3)对于闪烁体探测器(BGO)获取的重叠的热中子俘获γ能谱，提出三种解谱方法：一般线性最小二乘法、Monte-Carlo微分谱库—非线性最小二乘法和Monte-Carlo微分谱库与元素响应谱库—非线性最小二乘法，并通过模拟计算和实验数据证明了三种方法的合理性和正确性，其中第二种方法最优秀。
(4)利用脉宽调制原理(PWM)设计并制作中子产额稳定电路，在实验中取得很好的应用效果。
(5)采取一系列有效措施，将BGO探测器的能量分辨率提高到11％左右(137Cs-661.7keV)，目前该技术指标处国内领先水平。
(6)解决了MCNP程序计算中子俘获γ能谱的畸变问题。本论文的研究工作为实际应用中子感生γ射线分析技术奠定良好的基础。