中子活化瞬发伽马分析（PGNAA）技术采用透射式或反射式方法进行物料检测,具有无损、非接触、在线、快速等特点。国产PGNAA技术在水泥、煤炭领域已经得到成功应用,而烧结领域的PGNAA技术被美国垄断。这项工作以PGNAA技术为检测手段,应用蒙特卡罗仿真技术对检测装置进行优化升级,采用修正算法消除了烧结混合料自身的伽马自屏蔽、中子自吸收效应,最终实现了烧结混合料元素含量的实时、在线检测。论文的主要工作有:（1）系统研究了中子活化瞬发伽马分析实验和数据处理过程。PGNAA在线元素分析系统由中子发生单元、中子慢化单元、辐射屏蔽单元、伽马探测器单元、能谱采集单元、谱处理单元构成。这项工作组建的PGNAA检测系统采用252Cf自发裂变中子源作为中子发生单元;采用石墨加被测物料的组合作为中子慢化单元;采用密度为1.3085 g/cm3、含有45%B4C的复合聚乙烯材料作为中子防屏蔽材料;采用NaI闪烁体探测器作为伽马射线探测器单元;采用以梯形整形算法为核心的数字化多道能谱仪作为检测系统的能谱采集单元;采用加权最小二乘法作为能谱的解谱算法。（2）针对检测装置的空间伽马探测效率优化工作,开发了一款蒙特卡罗模拟仿真工具——GTFADE。GTFADE软件通过简化γ射线与物质相互作用大大缩短了 γ探测效率的仿真时间。采用不同的模型对仿真软件进行仿真测试,GTFADE的仿真结果与MCNP的仿真结果吻合且仿真效率更高,证明GTFADE仿真软件运算结果的准确性和优越性。GTFADE软件的输入文件兼容MCNP的输入文件,γ射线仿真位置输入格式与fmesh卡格式相同,仿真结果输出文件格式与meshtal文件格式相同。（3）综合考虑活化反应效率、空间伽马探测效率,针对烧结混合料元素分析优化、改造了装置结构。由于烧结料与水泥生料在物理、化学方面具有较大的差别,水泥分析仪的检测装置不能直接应用在烧结混合料的检测领域,需要对装置进行优化。中子慢化体、活化区、探测器这三部分是相互关联的,孤立地考虑任何一个部分都不能得到最优结构。这项工作先单独考虑各个部分,然后拼接成一个基本结构,再对这个基本结构进行优化。优化后的检测区域的空间伽马探测效率提升了 44%,空间热中子分布概率提升了 13.24%,综合探测效率提升了 71.52%。（4）通过修正样品伽马自屏蔽、中子自吸收带来的测量非线性问题,提高了装置测量精度。由于烧结混合料中的主含量元素是铁元素,而铁元素自身就是伽马射线屏蔽材料,因此烧结混合料存在较严重的伽马射线自屏蔽现象。这项工作加入了伽马射线衰减检测装置,对伽马射线能谱进行修正运算,修正后全铁（铁元素的含量）的线性度R2由0.637提升到0.935,氧化钙的线性度R2由0.961提升到0.995,二氧化硅的线性度R2由0.970提升到0.994。烧结混合料的主含量元素是铁元素,且含有少量氯元素,导致其具有中子自吸收特性,这项工作对铁元素进行了中子自吸收修正运算,最终将铁元素的线性度R2提升到 0.998。（5）分析仪在国内两个烧结厂进行了实际应用,在实际动态检测过程中,分析仪对烧结成品矿中的全铁、氧化钙和二氧化硅具有理想的趋势预测效果。A烧结厂应用分析仪后烧结矿的碱度稳定率提升了 3.98%,B烧结厂应用分析仪后烧结矿的碱度稳定率提升了 3.96%,每年为工厂带来近千万的经济效益。论文工作的创新点如下:（1）针对空间伽马探测效率优化工作,开发了一款蒙特卡罗模拟仿真工具—GTFADE。仿真工具通过简化γ射线与物质相互作用大大缩短了 γ探测效率的仿真时间,并且GTFADE可实现矩阵化的空间γ探测效率仿真。（2）针对现有的PGNAA检测装置进行了优化的仿真运算,优化后检测区域的空间伽马探测效率提升了 44%,热中子分布概率提升了 13.24%,综合探测效率提升了 71.52%。（3）针对烧结混合料自身的伽马射线自屏蔽现象,设计了特征伽马射线能谱恢复技术,将全铁的线性度R2由0.637提升到0.935,氧化钙的线性度R2由0.961提升到0.995,二氧化硅的线性度R2由0.97提升到0.994。针对烧结料的中子自吸收现象,设计了中子自吸收修正算法,最终将全铁的线性度R2提升到0.998。