Рентгенорадиометрический анализатор состава вещества
Владельцы патента RU 2281481:
Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт технической физики и автоматизации" (ФГУП "ВНИИТФА") (RU)
Использование: для анализа состава вещества. Сущность: заключается в том, что рентгенорадиометрический анализатор состава вещества включает в себя измерительную камеру с источником рентгеновского излучения, коллиматором и детектором, амплитудный анализатор и регистрирующее устройство, при этом измерительная камера имеет клиновидную форму, позволяющую минимизировать расстояние между образцом и детектором, телескопический коллиматор снабжен цилиндрическим держателем фильтра первичного излучения, имеющим возможность вращения вокруг своей оси и перемещения вдоль своей оси, а прободержатель имеет возможность изменять положение образца относительно излучателя и детектора. Технический результат: упрощение конструкции, обеспечение портативности, повышение радиационной безопасности, расширение диапазона анализируемых элементов и повышение порога чувствительности без использования гелиевого наполнителя при анализе образцов сложного вещественного состава. 3 ил.
Изобретение относится к ядерной физике, а именно к устройствам для элементного анализа состава вещества с помощью ионизирующих излучений.
Подобные устройства известны, например, анализатор, состоящий из острофокусной трубки, цилиндрической диафрагмы, детектора и прободержателя (Закасовский Г.В. и Федорова П.М. Бездифракционный рентгенофлуоресцентный локальный анализатор. - Аппаратура и методы рентгеновского анализа. Л., 1975, вып. 17, с.91-95).
Конструкция данного анализатора обеспечивает получение информации о содержании элементов только в одной точке образца при трудоемкой и длительной процедуре нахождения этих величин во множестве точек.
Известен радиометрический анализатор, содержащий датчик с двумя источниками излучения, коммутирующее устройство, усилитель, аналого-цифровой преобразователь, счетно-регистрационное устройство (патент РФ №2207551, «Бюлл. изобр. №18, 2003)
К недостаткам выбранного в качестве прототипа анализатора относится сложность конструкции и невозможность использования в переносном варианте из-за применения гелиевого наполнителя при анализе легких элементов (Mg, Al, Si), а также радиационная опасность из-за наличия комплекса радионуклидных источников.
Технический результат, получаемый при реализации предлагаемого технического решения, заключается в упрощении конструкции, обеспечении портативности, повышении радиационной безопасности, расширении диапазона анализируемых элементов и повышении порога чувствительности без использования гелиевого наполнителя при анализе образцов сложного вещественного состава.
Поставленная цель достигается тем, что в рентгенорадиометрическом анализаторе состава вещества, включающем в себя измерительную камеру с источником рентгеновского излучения, коллиматором и детектором, амплитудный анализатор и регистрирующее устройство, измерительная камера имеет клиновидную форму, позволяющую минимизировать расстояние между образцом и детектором, телескопический коллиматор снабжен цилиндрическим держателем фильтров первичного излучения, имеющим возможность вращения вокруг своей оси и перемещения вдоль своей оси, а прободержатель с одной стороны закреплен на оси телекамеры, а другая сторона имеет возможность перемещаться по полуокружности.
Предлагаемое устройство показано на фиг.1
Оно содержит рентгеновский излучатель 1 с изменяемой энергией рентгеновского излучения, телескопический коллиматор 2, цилиндрический держатель фильтров 3 с фильтрами 8, детектор 4 с предусилителем, амплитудный анализатор и счетно-регистрирующее устройство 5, измерительную камеру с клиновидной геометрией 6, прободержатель 7 с возможностью изменения положения образца относительно излучателя и детектора.
Работа устройства происходит следующим образом. При проведении анализа элементов в широком диапазоне атомных номеров образец последовательно облучается различными энергиями рентгеновского излучателя 1. Детектор 4 регистрирует характеристическое излучение определяемых элементов, а определение концентрации элементов осуществляется счетно-регистрирующим устройством 5 посредством решения специальных уравнений связи.
Первичное излучение проходит через телескопический коллиматор 2 и через один из фильтров 8, расположенных в цилиндрическом держателе фильтров 3.
На фиг.2 видно, что в цилиндрическом держателе фильтров 3 может быть расположено несколько фильтров 8 из различных материалов с различной пропускной способностью. При поступательном движении цилиндрического держателя фильтров 3 один из фильтров 8 перекрывает проходное отверстие телескопического коллиматора 2, а при вращении (см. фиг.3) цилиндрического держателя фильтров 3 изменяется действующая толщина фильтров 8 и отверстие, закрытое фильтром 8, уменьшается, геометрически превращаясь в овал. При повороте на угол, близкий к 90°, телескопический коллиматор 2 полностью перекрывается телом цилиндрического держателя фильтров 3. Такая конструкция позволяет подобрать оптимальную загрузку при анализе образцов в широком диапазоне изменения атомных номеров и концентраций определяемых элементов при различных энергиях первичного излучения.
Клиновидная геометрия измерительной камеры 6 и подвижный прободержатель 7 позволяют минимизировать расстояние между образцом и детектором 4 при анализе легких элементов (Mg, Al, Si) без вакуумирования или заполнения камеры гелием, при этом при увеличении расстояния для первичного излучения уменьшается расстояние для характеристического излучения, что приводит к выравниванию регистрируемых интенсивностей от различных точек исследуемого образца.
При анализе элементов с атомными номерами от 20 до 83 подвижный прободержатель 7 позволяет увеличить глубинность анализа и оптимизировать площадь облучения образца.
Экспериментальная проверка анализатора проводилась при анализе сред сложного вещественного состава. Данные подтверждают высокую эффективность применения предложенного изобретения.
Сравнительный анализ патентной и научно-технической литературы, содержащей описания технических решений в рассматриваемой и смежных областях техники, позволяет сделать вывод, что предложенное техническое решение является новым и имеет изобретательский уровень, промышленно осуществимо и применимо в указанной области, то есть соответствует критериям изобретения.
Рентгенорадиометрический анализатор состава вещества, включающий в себя измерительную камеру с источником рентгеновского излучения, коллиматором и детектором, амплитудный анализатор и регистрирующее устройство, отличающийся тем, что измерительная камера имеет клиновидную форму, позволяющую минимизировать расстояние между образцом и детектором, телескопический коллиматор снабжен цилиндрическим держателем фильтра первичного излучения, имеющим возможность вращения вокруг своей оси и перемещения вдоль своей оси, а прободержатель имеет возможность изменять положение образца относительно излучателя и детектора.
