Устройство для рентгенофлуоресцентного анализа состава вещеста

 

Изобретение относится к ядерной геофизике и позволяет сократить время элементного анализа вещества и уменьшить предел обнаружения за счет увеличения интенсивности возбуждающего излучения. Устройство содержит ис- .точник 1 первичного рентгеновского излучения с коллиматором 2, фильтры 3 и поляризатор 4. Дополнительно устройство снабжено мишенью 10 с заглушенным на торце, противоположном поляризатору рентгеновского излучения, коллиматором 11 характеристического рентгеновского излучения мишени, расположенным соосно с входным коллиматором рентгеновского излучения после поляризатора рентгеновского излучения . Причем мишень выполнена из материала, энергия квантов -лннин характеристического рентгеновского излучения атомов которого, рассеянных поляризатором рентгеновского из- . лучения под углом 90, превышает энергию края поглощения квантов на электронной оболочке атомов анализив руемого элемента, а толщина мишени превышает длину свободного пробега квантов источника первичного рентгеновского излучения в материале мишени, при этом поперечные сечения мишени и коллиматора характеристичес-С кого рентгеновского излучения мишени совпадают. Благодаря наличию и расположению мишени 10 первичное излучение источника 1 и характеристическое излучение мишени 10 не выходят за пределы устройства и не рассеиваются на элементах радиационной защиты, т.е, не вносят дополнительный вклад в фон под аналитическим пиком определяемого элемента в спектре образца. 1 ил. (Л 1C to ни О5 00 СО

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСГ1УБЛИН

„„SU„„1224689 (5п4 С 01 N 23 223

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

r1O ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

®СЕСО@qp p

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ !

К АВТОРСНОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3771364/24-25 (22) 18.07.84 (46) 15.04.86. Бюл. tt- 14 (71) Московский геолого-разведочный институт им. Серго Орджоникидзе (72) IO.H. Буриистенко н И.А. Толоконников (53) 539.1.06(088.8) (56) R.Û. Ryon., 3.D. Zahrt "improved.

Х вЂ” Ray Fluorescence Capabilities

by Excitationwith High$ntensity Pojariгед Х-Ray "Advances in Х-Ray апа1уsis.

Чо1. 22, 1979, рр. 453-460.

Ь. Kaufman et all."Jmproved

Quantitation of Low Level Traces in

Х вЂ” Ray Fluorescent Excitation

Analysis", Nuclear instruments and

Methods 193 (1982), рр. 105-110 ° (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕНТГЕНОФЛУОРЕСЦЕНТНОГО АНАЛИЗА СОСТАВА ВЕЩЕСТВА (57) Изобретение относится к ядерной геофизике и позволяет сократить время элементного анализа вещества и уменьшить предел обнаружения за счет увеличения интенсивности возбуждающего излучения. Устройство содержит источник 1 первичного рентгеновского излучения с коллииатором 2, фильтры

3 и поляризатор 4. Дополнительно устройство снабжено мишенью 10 с заглушенным на торце, противоположном поляризатору рентгеновского излучения, коллиматором 11 характеристического рентгеновского излучения мишени, расположенным соосно с входным коллиматором рентгеновского излучения после поляризатора рентгеновского излучения. Причем мишень выполнена из материала, энергия квантов Ка -линии характеристического рентгеновского излучения атомов которого, рассеянных поляризатором рентгеновского изо лучения под углом 90, превышает энергию края поглощения квантов на электронной оболочке атомов анапизи- а руемого элемента, а толщина мишени превышает длину свободного пробега квантов источника первичного рентгеновского излучения в материале мишени, при этом поперечные сечения . мишени и коллиматора характеристического рентгеновского излучения мишени совладают. Благодаря наличию и расФииа положению мишени 10 первичное излуче- ние источника 1 и характеристическое излучение мишени 10 не выходят за 4 пределы устройства и не рассеиваются на элементах радиационной защиты, т.е не вносят дополнительный вклад в фон под аналитическим пиком определяемого элемента в спектре образца. 1 ии.

l224689

Изобретение относится к элементному анализу вещества и может быть использовано в различных областях промьппленности, а также в геофизике, геохимии и т.д.

Цель изобретения — повышение эффективности анализа путем сокрашения времени анализа при заданном пределе обнаружения определяемого элемента или уменьшения предела обнаружения при заданном времени анализа за счет увеличения интенсивности возбуждающего линейно поляризованного излучения.

На чертеже изображена схема устройства.

Устройство содержит источник первичного рентгеновского излучения с входным коллиматором 2 рентгеновского излучения, фильтры.Э рентгеновского излучения, поляризатор 4 рентгеновского излучения, держатель

5 образца анализируемого вещества с коллиматором 6 линейно поляризованного излучения, ось которого перпен2$ дикулярна оси входного коллиматора 2 рентгеновского излучения, детектор

7 с коллиматором 8, ось которого перпендикулярна плоскости расположения осей входного коллиматора 2 первичного рентгеновского излучения и коллиматора б линейно поляризованного излучения, и регистрирующую аппаратуру 9, соединенную с выходам де" тектора 7, мишень 10 с коллиматором

1l характеристического рентгеновского 35 излучения мишени, расположенным соосно с входным коллиматором 2 после поляризатора 4 рентгеновского излучения. Ось выходного коллнматора 8 ха" рактеристического рентгеновского из- 40 лучения образца перпендикулярна плоскости рисунка (на чертеже эта ось условно повернута).

Устройство работает следующим образом, 45

Первичное рентгеновское излучение источника 1 после прохождения входного коллиматора 2 первичного рентгеновского излучения попадает на поляризатор 4 рентгеновского излучения. 50

Меньшая часть излучения источника рассеивается на поляризаторе 4 рентгеновского излучения и через коллиматор 6 линейно поляризованного излучения попадает на держатель 5 %5 образца анализируемого вещества и возбуждает эа счет фотоэффекта характеристическое рентгеновское излучение атомов определяемых элементов, ."...",åðaagvxc s в образце аналиэируемог= вещества„

Большая часть первичного рентгеновского излучения источника 1 проходит сквозь поляризатор 4 рентгеновского излучения, не взаимодействуя с ним, и через, коллиматор 11 характеристического рентгеновского излучения мишени попацает на мишень 10 и за счет фотоэффекта возбуждает характеристическое рентгеновское изпучение мишени 10.

Поскольку коллиматор 11 характеристического рентгеновского излучения мишени со стороны противоположной поляризатору 4 рентгеновского излучения заглушен, а толщина мишени 10 превьппает длину свобоцного пробега квантов первичного рентгеновского излучения источника 1, то первичное рентгеновское излучение источника н характеристическое рентгейовское излучение мишени 10 не выходят за пределы устройства и таким образом не рассеиваются на элементах радиационной биологической защиты, т.е. не вносят дополнительный вклад в фон под аналитическим пиком определяемого элемента в спектре образца.

Возбужденное характеристическое рентгеновское излучение мишени 10 вырезается коллиматором 11 характеристического рентгейовского излучения мишени и направляется обратно на поляризатор 4 рентгеновского излучения, затем рассеивается на нем и через коллиматор 6 линейно поляризованного излучения попадает на держатель 5 образца анализируемого вещества и также возбуждает характеристическое рентгеновское излучение атомов спределяемых элементов, содержащихся в образце из анализируемого вещества. К: возбуждающему линейно поляризованному излучению, возникающему вследствие рассеяния в поляризаторе под углом 90 относительно напО равления распространения первичного излучения, добавляется возбуждающее линейно поляризованное излучение, полученное вследетаие рассеяния в поляризаторе характеристического рентгеновского излучения мишени 10, возбуждаемого первичным рентгеновским. излучением источника 1, прошедшим сквозь поляризатор 4.

Таким образом, сокращается время анализа при заданном пределе обнару1224689 жения определяемого элемента или уменьшается предел обнаружения при заданном времени анализа, т.е, повышается светосила устройства. Так как поляризатор 4 изготавливается из 5 материала с малым атомным номером (В С, Be и т.д.), то основной вклад в интенсивность рассеянного излучения вносит процесс неупругого рассеяния в поляризаторе квантов первич- 1О ного рентгеновского излучения источника 1 и характеристического рентгеновского излучения мишени 10.

Известно, что процесс неупругого рассеяния имеет угловую зависимость 15 энергии рассеянного кванта. Поэтому материал мишени 10 подбирается таким образом, чтобы энергия рассеянного поляризатором 4 под углом 90 кванта б характеристического рентгеновского Ю излучения мишени 10 превьппала энергию края поглощения определяемого элемента. По энергии двух или более эталонных источников калибруют амплитудный спектр импульсов от детектора

7 и таким образом идентифицируют аналитические пики, соответствующие определяемым элементам.

Затеи сравнивают интенсивности аналитических линий от анапизируемогсЗО образца с интенсивностями аналигических линий от эталонных образцов и находят концентрацию выявленных элементов в анализируемом образце.

В качестве примера использования З5 устройства проведен рентгенофлюоресцентный анализ на содержание мьпаьяка в геологических образцах. Измерения выполненыс устройством,в котором поляризатор 4 рентгеновского излуче- 4о ния изготовлен из бериллия, чтобы исключить влияние характеристического рентгеновского излучения атомов бериллия на величину фона в спектре образца анализируемого вещества. При 45 этом основным процессом рассеяния на атомах бериллия первичного рентгеновского излучения источника 1 и ха-. рактеристического рентгеновского излучения мишени 10 является процесс So неупругого рассеяния.

Иишень 10 изготовлена нз молибдена, так как энергия квантов К, -линии характеристического рентгеновского излучения молибдена, рассеянных под е углом 90, больше энергии К-края поглощения мьппьяка. В качестве нсточ- ника 1 первичного рентгеновского нзлучеьия используется рентгеновская трубка типа БСБ-8 с молибденовым анодом. Характеристическое рентгенов=.. с«ое излучение мышьяка, содержащегося в образце анализируемого вещества, регистрируется полупроводником Б (Щ детектором 7 с энергетическим разрешением ЗОО эВ по линии К Мп (5,9 кэВ).

Регистрирующая аппаратура включает спектрометрический блок типа "Лангур" и многоканальный амплитудный анализатор типа "Nokia--4840". Рабочие параметры рентгеновской трубки: напряжение 35 кВ, ток 20 мА. Время asмерения 5 мин. Полученный предел обнаружения равен 1 10 Ъ . формулаизобретения

Устро :.ство для рентгенофлуоресцентного анализа состава вещества, содержащее источник первичного рентгеновсс кого излучения с входным коллиматором первичного рентгеновского излучения, установленные по ходу излучения фильтры, поляризатор рентгеновского излучения, держатель образца анализируемого вещества с коллиматорои линейно поляризованного излучения, ось которого пеопендикулярна оси входного коллиматора рентгеновского излучения, детектор с коллиматором ось. которого перпендикулярна плоскости расположения осей входного коллиматора рентгеновского излучения и коллиматора линейно поляризованного излучения, и регистрирующую аппаратуру, соединенную с выходом детектора, о т л и ч а ю m; e е с я тем, что, с целью повышения эффективности анализа путем сокращения времени анализа при заданном пределе обнаружения определяемого элемента или уменьшения предела обнаружения при заданном времени анализа за счет увеличения интенсивности возбуждающего линейно поляризованного излучения, оно снабжено мишенью с коллиматором характеристического рентгеновского излучения мишени, расположенным соосно с входным коллиматором первичного рентгеновского излучения после поляризатора рентгеновского излучения, причем мишень выполнена из материала, энергия квантов К -линии характеристического рентгеновского излучения атомов которого, рассеянных поляризатором рентгеновского излучения

5 1224689 под, углом 90, превышает энергию края поглощения анализируемого элемента, а толщина мишени превышает длину свободного пробега первичного рентгеновского излучения в материале мишени, при этом поперечные сечения мишени и отверстия коллиматора характеристического рентгеновского излучения мишени совпадают.

Составитель И. Викторов

Техред В.Кадар Корректор А. Тяско

Редактор И. Касарда

Заказ 1943/42

Тираж 778 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

f 13035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4