Рентгеновский анализатор

 

Использование: в устройствах для определения элементного состава материалов в геологии, горнодобывающей и горноперерабатывающей промышленности, металлургии . Сущность изобретения: рентгеновский анализатор содержит источник первичного рентгеновского излучения, селективный фильтр, вторичный излучатель, детектор рентгеновского излучения и электронную схему обработки информации, Вторичный излучатель выполнен двухслойным, при этом внешний, обращенный к детектору, слой выполнен из материала, энергия края поглощения которого меньше энергии аналитической линии определяемого элемента, а внутренний слой - из материала, энергия края поглощения которого в 1,5-2,5 раза превышает энергию аналитической линии. и толщина внешнего слоя выбрана мз условия , чтобы его оптическая плотность для флуоресцентного излучения внутреннего слоя не превышала 0,5. 4 ил. t

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (sl)s G 01 N 23/223

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 4915189/25 (22) 01.03.91 (46) 15.08.93, Бюл, М 30 (76) Р,И. Плотников, В.И, Ашиток и П.M.

Вольфштейн (56) Плотников P.È„Ïøåíè÷íûé Г.А, Флуоресцентный рентгенорадиометрический анализ. — M., Атомиздат, 1973, с, 103 — 104, 233 †2.

Авторское свидетельство СССР

N 171482, кл. G 01 N 23/223, 1965.

Авторское свидетельство СССР

N 212377, кл, G 01 N 23/223, 1968.

Рентгеновский анализатор БАРС-3— проспект Л НПО "Буревестник". — M„B/О

"Техснабэкспорт". (54) РЕНТГЕНОВСКИЙ АНАЛИЗАТОР (57) Использование: в устройствах для определения элементного состава материалов в

Изобретение относится к рентгеновским устройствам для определения элементного состава разнообразных материалов и объектов в геологии, горнодобывающей и горноперерабатывающей промышленностях, металлургии, B частности к рентгеновским устройствам для анализа горных руд и пород в условиях естественного залегания, при опробовании стенок горных выработок и каротаже скважин.

Целью изобретения является повышение точности анализа за счет уменьшения влияния на результаты расстояния до исследуемого объекта и его эффективного атомного номера путем реализации метода стандарта-фона.

На фиг, 1 представлена блок-схема рентгеновского анализатора; на фиг, 2 — спектральное пропускание селективного

„„ Ж„„1835070 АЗ геологии, горнодобывающей и горног1ерерабатывающей промышленности, металлургии. Сущность изобретения: рентгеновский анализатор содержит источник первичного рентгеновского излучения, селективный фильтр, вторичный излучатель, детектор рентгеновского излучения и электронную схему обработки информации, Вторичный излучатель выполнен двухслойным, при этом внешний, обращенный к детектору, слой выполнен из материала, энергия края поглощения которого меньше энергии аналитической линии определяемого элемента, а внутренний слой — из материала, энергия края поглощения которого в 1,5 — 2,5 раза превышает энергию аналитической линии. и толщина внешнего слоя выбрана из условия, чтобы его оптическая плотность для флуоресцентного излучения внутреннего слоя не превышала 0,5. 4 ил, фильтра; на фиг. 3 — амплитудный спектр импульсов на выходе детектора; на фиг. 4— зависимость аналитического сигнала анализатора (отношения скоростей счета импульсов в каналах, соответствующих аналитической линии определяемого элемента и рассеянному излучению) от расстояния до исследуемой среды.

Рентгеновский фильтр содержит рентгеновскую трубку 1, селективный фильтр 3, вторичный излучатель 4, состоящий из внутреннего слоя 5 и внешнего, обращенного к детектору, слоя 6, детектор рентгеновского излучения 7 и электронную схему обработки информации 8. Поэ. 2 на фиг. 1 показывает расположение анализируемого объекта. Селективный фильтр 3 изготовлен из материала. энергия края поглощения которого Еф превосходит энергию аналитической линии

1835070

Ei. Внешний слой 6 у вторичного излучателя выполнен из материала, энергия края поглощения которого Е1 меньше энергии аналитической линии, а внутренний слой 5 — из материала, энергия края поглощения которого Ер в 1,5-2,5 раза превышает энергию этой линии. Толщина внешнего слоя вторичного излучателя выбрана из условия, чтобы его оптическая плотность для флуоресцентного излучения внутреннего слоя не превышала 0,5.

Рентгеновский анализатор работает следующим образом.

Первичное излучение рентгеновской трубки 1 чадает на анализируемый объект 2 и преобразуется в нем во вторичное излучение. Вторичное излучение, состоящее из характеристического излучения химических элементов, содержащихся в анализируемом объекте, и рассеянного излучения, проходит через селективный фильтр 3 и попадает на вторичный излучатель 4. Спектральное пропускание селективного фильтра и расположение краев поглощения слоев вторичного излучателя относительно аналитической линии приведено на фиг. 2. Как следует из фиг.

2, селективный фильтр пропускает два участка рентгеновского спектра — участок с энергией менее Еф, в котором расположена. аналитическая линия определяемого элемента, и высокоэнергетическую область спектра с энергией Ер, существенно превышающей Et, представленную рассеянным излучением. Прошедшее через селективный фильтр характеристическое излучение определяемого элемента (его аналитическая линия) поглощается внешним слоем 6 вторичного излучателя 4 и возбуждает его рентгеновскую флуоресценцию. Рассеянное излучение, характеризующееся большей энергией (Ер 2Ei), пройдя через селективный фильтр 3 и внешний слой 6 вторичного излучателя 4, возбуждает рентгеновскую флуоресценцию. его внутреннего слоя 5, Толщина внешнего слоя вторичного излучателя выбрана из условия, чтобы его оптическая плотность для флуоресцентного излучения внутреннего слоя не превышала

0,5. При этом не менее 30® флуоресцентного излучения внутреннего слоя пройдет через внешний слой вторичного излучателя.

Рентгеновское флуоресцентное излучение обоих слоев вторичного излучателя, соответствующее аналитической линии определяемого элемента и рассеянному излучению, регистрируется детектором 7, амплитудное распределение импульсов на выходе которого приведено нв фиг. 3 (1— пик флуоресцентного излучения внешнего слоя, 2 — пик флуоресцентного излучения внешнего слоя), Электронная схема обработки информации 8 определяет отношение числа

5 импульсов, соответствующих флуоресцентному излучению внешнего и внутреннего слоев вторичного излучателя, Это отношение, равное отношению интенсивности аналитической линии определяемого элемента к интенсивности рассеянного излучения, и является аналитическим сигналом для метода стандарта-фона.

Ввиду того, что изменение расстояния до исследуемой поверхности одинаково влияет на интенсивности аналитической линии и рассеянного излучения, их отношение практически не зависит от расстояния (кривая 1 на фиг. 4) в отличие от аналитического сигнала для прототипа, приведенного на

20 кривой 2.

Аналогично в связи со сходным влиянием абсорбционных свойств среды (ее эффективного атомного номера) на интенсивности аналитической линии и рассеянного излуче25 ния применение метода стандарта-фона позволяет уменьшить влияние изменения эффективного атомного номера среды на результаты анализа.

В качестве примера предлагаемый рен30 тгеновский анализатор был апробирован при определении содержания никеля на моделях стенок горных выработок. В качестве источника первичного излучения использовалась рентгеновская трубка БХ-3 с Ge ано35 дом при 25 кВ и 100 мкА, Толщина селективного фильтра, выполненного из о, составляла 25 мкм, что обеспечило пропускание линии ЙИ с энергией 7,47 кэВ 40ф и рассеянного излучения с энергий 20 кэВ

40 60, Внутренний слой вторичного излучателя — цирконий (энергия края поглощения 18 кэВ) толщиной 50 мкм. внешний слой — железо (энергия края поглощения 7,11 кэВ) толщиной 1,3 мкм, 45 Поглощение линии NIK внешним слоем — 50ф„ пропускание рассеянного излучения с энергией 20 кэ — 98 ; пропускание флуоресценции внутреннего слоя (Zrg) — 94 .

Детектором служил ксеноновый пропорци50 ональный счетчик. Аналитическим сигналом является отношение скорости счета линии

Fe+(6,4 кэВ) к скорости счета линии Zrg (15;75 кэВ).

Зависимость аналитического сигнала .

% (отношения скоростей счета в каналах Fe u

Zr) от расстояния до исследуемой поверхности приведена на фиг. 4 (кривая 1). Там же приведена эта зависимость для скорости счета линии FeK+ что соответствует прототипу (кривая 2).

1835070

Предлагаемый рентгеновский анализатор по сравнению с известными техническими решениями (аналогами, прототипом) обеспечивает более высокую точность анализа за счет лучшей селективности и возможности учета влияния расстояния до исследуемого объекта и его эффективного атомного номера на результаты анализа.

Положительный эффект достигается за счет использования двухслойного вторичного излучателя, позволяющего в схеме дифференциального детектора реализовать метод стандарта-фона, Формула изобретения

Рентгеновский анализатор, включающий источник первичного излучения, селективный фильтр, выполненный из материала, энергия края поглощения которого превышает энергию аналитической линии определяемого элемента, расположенный за ним вторичный излучатель, детектор рентгеновского излучения и электронную схему обработки информации, отличающийся тем, что, с целью повышения точности ана5 лиза за счет уменьшения влияния расстояния до исследуемого объекта и его эффективность атомного номера на результаты анализа путем реализации метода стандарта-фона, вторичный излучатель вы10 полнен двухслойным, при этом внешний обращенный к детектору слой выполнен из материала, энергия края поглощения которого меньше энергии аналитической линии определяемого элемента, а внутренний

15 слой — из материала, энергия края поглощения которого в 1,5 — 2,5 раза превышает энергию этой линии, и толщина внешнего слоя выбрана иэ условия, что его оптическая плотность для флуоресцентного излучения

20 внутреннего слоя не превышала 0,5.

1835070

4гм юилуАт южул.и.о8

h жк

Составитель Р. Плотников

Техред M. Моргентал Корректор В. Петращ

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 2713 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5