Способ определения объемной активности бета-излучающих радионуклидов в водных объектах методом регистрации излучения вавилова-черенкова с учетом эффектов гашения



Способ определения объемной активности бета-излучающих радионуклидов в водных объектах методом регистрации излучения вавилова-черенкова с учетом эффектов гашения
Способ определения объемной активности бета-излучающих радионуклидов в водных объектах методом регистрации излучения вавилова-черенкова с учетом эффектов гашения

 


Владельцы патента RU 2491520:

Федеральное государственное унитарное предприятие "Производственное объединение "Маяк" (RU)

Изобретение относится к области неразрушающих методов анализа и может быть использовано для определения содержания бета-излучающих радионуклидов в водных объектах. Сущность изобретения заключается в том, что дополнительно измеряют пробы с использованием контрольного источника с известной добавочной активностью бета-излучающих радионуклида и определяют содержание искомого радионуклида по формуле a = n К И ( n П Р n ф ) ( n К И + П Р n П Р ) Э V , где а - объемная активность искомого радионуклида, Бк·дм-3; nПР - скорость счета импульсов, зарегистрированная при измерении жидкой пробы, с-1; nФ - скорость счета импульсов фона средства измерения, с-1; Э - эффективность средства измерения, определенная путем измерения известной активности бета-излучающего радионуклида в бидистилляте, доля; nКИ - скорость счета импульсов, зарегистрированная при измерении контрольного источника в бидистилляте, с-1; nКИ+ПР - скорость счета импульсов, зарегистрированная при измерении жидкой пробы вместе с контрольным источником, с-1; V - объем измерительной кюветы, дм-3. Технический результат - упрощение определения активности бета-излучающих радионуклидов в жидких пробах сложного химического состава. 2 ил., 1 табл., 1пр.

 

Изобретение относится к области неразрушающих методов анализа и может быть использовано для определения содержания бета-излучающих радионуклидов в водных объектах.

Известен способ определения количественного состава бета-излучающих радионуклидов спектрометрическими методами, которые предусматривают сложные процедуры проведения анализа, заключающиеся в химической подготовке пробы путем ее упаривания и нанесения на металлическую подложку пробы, предварительно установив качественный состав измеряемой пробы гамма-спектрометрическим методом (Ю.А. Сапожников, Р.А. Алиев, С.Н.Калмыков. Радиоактивность окружающей среды. Теория и практика. - М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2006, с.176-191); а также жидкостно-сцинтилляционный (ЖС) метод измерения, для осуществления которого также необходима процедура пробоподготовки - смешивание пробы со сцинтиллятором (Ю.А. Сапожников, Р.А. Алиев, С.Н. Калмыков. Радиоактивность окружающей среды. Теория и практика. - М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2006, с.199-218).

Наиболее близким к предлагаемому способу по совокупности существенных признаков является способ определения объемной активности стронция-90 на основе регистрации излучения Вавилова-Черенкова (ИВЧ) с применением средств измерений, позволяющих определять неоднородность жидкой среды, изложенный в работе (П.С. Буткалюк, Ю.А. Сапожников. Разработка схемы экспресс-анализа морской воды на стронций-90. Вестник московского университета. Сер.2. Химия, 2009, Т.50, №3). Реализация данного способа разбивается на два этапа:

1. Вычисление объемной активности стронция-90 в жидкой пробе путем регистрации ИВЧ при помощи фотоэлектронного умножителя (ФЭУ);

2. Анализ пробы на величину «непрозрачности» (неоднородности) при помощи датчиков измерения мутности для получения поправочного коэффициента (И.К. Цитович. Курс аналитической химии. - М.: Высшая школа, 1994, с.328-329).

Недостатком данного способа является сложность и трудоемкость процессов подготовки и анализа проб.

Техническим результатом предлагаемого способа является упрощение определения активности бета-излучающих радионуклидов в жидких пробах сложного химического состава за счет учета эффектов гашения ИВЧ излучающих радионуклидов.

Названный в предлагаемом способе технический результат достигается путем использования контрольного источника (КИ) с известной активностью бета-излучающего радионуклида, нанесенной на поверхность стержней, выступающих в роли контрольного опорного источника, закрепленных на боковых поверхностях измерительной емкости, в которую помещается кювета с пробой.

Отличительным признаком предложенного способа является применение КИ с известной активностью в процессе проведения измерений, основанного на регистрации ИВЧ, с целью определения содержания бета-излучающих радионуклидов в водных объектах.

Конструктивное исполнение кюветы с добавочным источником представлено на фиг.1. Устройство состоит из измерительной кюветы (1) и стакана с нанесенной известной активностью стронция-90 на боковые стержни (2).

Способ осуществляется следующим образом:

1. Измерения выполняют по истечении времени установления рабочего режима средства измерения (радиометр, в состав которого входит ФЭУ, чувствительный к ультрафиолету), установленного при снятии его метрологических характеристик.

2. Наполняют измерительную кювету пробой воды заданного объема V с помощью дозирующего устройства.

3. Набирают число импульсов nПР от регистрируемого излучения пробы за время ТИ, определенное по условию

Т И n ПР + n ПР n ф ε ДОП 2 (n ПР n ф ) 2 ,              (1)

где nПР - скорость счета импульсов от пробы, с-1;

nФ - скорость счета импульсов фона, с-1;

εдоп - допустимое значение относительной случайной погрешности, соответствующее доверительной вероятности Р=0,95, %/

4. Устанавливают на измерительную кювету с пробой воды дополнительный контрольный источник с радионуклидом.

5. Проводят повторный набор числа импульсов NКИ+ПР от регистрируемого излучения пробы с контрольным источником за время ТИ.

6. Определяют поглощение излучения в оптически прозрачной среде (бидистилляте). На измерительную кювету с дистиллированной водой устанавливают дополнительный контрольный источник с радионуклидом. Набирают счет импульсов Nки от регистрируемого излучения контрольного источника.

7. Объемную активность в пробах воды а, Бк·дм-3, вычисляют по формуле

а = ( n П Р n ф ) К Э V ,               (2)

где Э - эффективность радиометра, определенная путем измерения контрольного источника стронция-90 в бидистипляте, доля;

К - поправочный коэффициент, учитывающий оптическую плотность и гасящие факторы измеряемой пробы воды, доля; вычисляется по формуле

V - объем измерительной кюветы, дм-3

К = n КИ (n КИ + ПР n ПР ) ,            (3)

где nКИ - скорость счета импульсов, зарегистрированная при измерении контрольного источника в бидистилляте, с-1;

nКИ+ПР - скорость счета импульсов, зарегистрированная при измерении пробы воды вместе с контрольным источником, с-1;

nПР - скорость счета импульсов, зарегистрированная при измерении пробы воды без контрольного источника, с-1.

Эффект поглощения излучения от контрольного источника в измерительной емкости, заполненной дистиллированной водой в дальнейшем используется как опорное значение при измерении содержания бета-излучающих радионуклидов в водных объектах. Вычислив эффект поглощения излучения от контрольного источника в исследуемой пробе, вводится поправочный коэффициент К пересчета содержания бета-излучающего радионуклида в исследуемой пробе.

Преимущество способа заключается в применении метода регистрации ИВЧ для контроля содержания бета-излучающих радионуклидов, например стронция-90, в водных пробах сложного химического состава в целях совершенствования физических методов анализа водных объектов при радиационном мониторинге.

Пример

В качестве средства измерения ИВЧ применяли радиометр УДКС, состоящий из двух ФЭУ, помещенных в светонепроницаемый кожух из алюминиевого сплава, рабочей камеры для размещения кюветы с пробой воды, отражающих элементов и блока электроники, состоящей из предусилителей и схемы совпадений.

1. Случайным образом отобрали ряд проб воды, загрязненной радионуклидами. Получили пробы с различных точек отбора.

2. Каждую пробу разделили на два образца для измерения на радиометре УДКС и на жидкостно-сцинтилляционном (ЖС) радиометре.

3. Образцы для ЖС радиометра подвергли пробоподготове (смешивание с жидким сцинтиллятором). Для образцов, подготовленных к измерению на радиометре УДКС, отсутствовала пробоподготовка.

4. Провели измерения объемной активности стронция-90 на радиометре УДКС по алгоритму, изложенному выше, и ЖС радиометре по действующей методике измерений.

Сравнительная характеристика результатов измерений объемной активности стронция-90 в пробах воды двух методов измерений представлены в таблице и в виде графика на фиг.2.

Из таблицы видно, что при объемной активности стронция-90 в пробах воды, составляющей около 1 Бк, расхождение результатов измерений по двум методам доходит до 90%, что связано с большой случайной погрешностью результатов измерений. При более высоких объемных активностях стронция-90 в пробах это расхождение в среднем составляет 30%. Следует отметить, что относительная погрешность измерения объемной активности радионуклидов ЖС методом составляет от 30% до 50%.

Согласно приведенным данным можно сделать вывод о том, что разработанный способ измерений дал положительные результаты и может быть использован, например, при разработке методики измерений объемной активности стронция-90.

Результаты измерений объемной активности стронция-90 методом ИВЧ и ЖС радиометрии
№ пробы Радиометр ИВЧ ЖС радиометр Отклонение результатов измерений, %
Скорость счета от пробы воды, с-1 Скорость счета от пробы воды с добавочным источником, с-1 Поправочный коэффициент Активность стронция-90 в пробе (20 мл), Бк Активность стронция-90 в пробе (20 мл), Бк
1 0,65 90,28 1,339 0,45 0,24 87,5
2 0,7 129 1,091 0,73 0,4 82,5
3 0,76 129 1,092 1,2 2,2 45,5
4 0,94 81,08 1,747 4 4,9 18,4
5 1,19 109,99 1,103 4,34 4,53 4,2
6 1,43 58,8 2,44 13,5 19,6 31,1
7 3,59 74,87 1,964 39,1 28,7 36,2
8 12,29 60,6 2,898 225,9 201,5 12,1
9 18,21 65,1 2,559 300,4 282,2 6,4
10 21,14 74,57 2,246 307,5 233,9 31,5
11 167,6 209,6 2,858 3182 3470 8,3

Способ определения объемной активности бета-излучающих радионуклидов в водных объектах методом регистрации излучения Вавилова-Черенкова с учетом эффектов гашения, включающий проведение измерений содержания бета-излучающих радионуклидов путем регистрации ИВЧ при помощи ФЭУ, отличающийся тем, что для учета эффекта гашения излучения дополнительно проводят измерения совместно с контрольным источником известной активностью бета-излучающего радионуклида и определяют содержание искомого радионуклида по формуле
a = n К И ( n П Р n Ф ) ( n К И + П Р n П Р ) Э V ,
где а - объемная активность искомого радионуклида, Бк·дм-3;
nПР - скорость счета импульсов, зарегистрированная при измерении жидкой пробы, с-1;
nФ - скорость счета импульсов фона средства измерения, с-1;
Э - эффективность средства измерения, определенная путем измерения известной активности бета-излучающего радионуклида в бидистилляте, доля;
nКИ - скорость счета импульсов, зарегистрированная при измерении контрольного источника в бидистилляте, с-1;
nКИ+ПР - скорость счета импульсов, зарегистрированная при измерении жидкой пробы вместе с контрольным источником, с-1;
V - объем измерительной кюветы, дм-3.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к системам однофотонных датчиков и способам регистрации и анализа многоцветного флуоресцентного излучения от биологических образцов. .

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для определения усталости твердых материалов, например металлов, пластмасс, композиционных материалов, стекла, бумаги и т.п., где усталость является ключевым параметром твердых материалов.

Изобретение относится к оптике, к оптическим устройствам, основанным на использовании явлений интерференции световых потоков, например, использовании резонаторов Фабри-Перо, применяемых в научных исследованиях и технике для спектрального анализа и монохроматизации света.

Изобретение относится к области аппаратуры, применяемой для астрофизических исследований, и может быть использовано при наблюдении за звездным небом с помощью телескопа.

Изобретение относится к спектро-поляриметрическому гиперспектральному устройству формирования изображения. .

Изобретение относится к технике спектрального анализа и может найти применение при эмиссионных и атомно-абсорбционных измерениях в спектроанализаторах с дифракционными решетками и многоэлементными фотоприемниками.

Изобретение относится к технике спектрального анализа и может найти применение при эмиссионных и атомно-абсорбционных измерениях в спектроанализаторах с дифракционными решетками и многоэлементными фотоприемниками.

Изобретение относится к технической области дистанционного обнаружения веществ и, более конкретно, касается обнаружения аэрозолей или загрязняющих веществ в атмосфере.

Изобретение относится к оптическим методам исследования поверхности металлов и полупроводников. .

Изобретение относится к измерительным устройствам для определения координат цвета и может использоваться для контроля цветовых характеристик

Изобретение относится к области оптического приборостроения и предназначено для регистрации спектров комбинационного рассеяния (КР) света газовых сред

Изобретение относится к способу определения концентрации катионов и анионов в растворах электролитов. При этом концентрацию катионов определяют путем пропускания раствора электролита через катионообменную смолу и сравнивают концентрацию ионов водорода исходного раствора и концентрацию ионов водорода раствора, пропущенного через катионообменную смолу, и по разнице значений концентрации ионов водорода исходного и конечного растворов с учетом валентности катионов находят их концентрацию по формуле [ K к ] n = [ H + ] 2 − [ H + ] 1 где [Kк] - концентрация катионов электролита; n - валентность катионов электролита; [H+]2 - концентрация ионов водорода в конечной пробе; [H+]1 - концентрация ионов водорода в исходной пробе; а при определении анионов исследуемый раствор электролита пропускают через анионообменную смолу и сравнивают концентрации гидроксил-ионов исходного раствора и раствора, пропущенного через смолу, и по разнице значений концентрации гидроксил-ионов исходного и конечного растворов с учетом валентности анионов находят их концентрацию по формуле: [ K а ] n = [ OH − ] 2 − [ OH − ] 1 где [Kа] - концентрация анионов; n - валентность аниона; [OH-]2 - концентрация гидроксил-ионов в конечной пробе; [OH-]1 - концентрация гидроксил-ионов в исходной пробе. Предлагаемый способ позволяет сократить временные затраты на проведение анализа и отказаться от применения реактивов.

Изобретение относится к способу определения концентрации катионов и анионов в растворах электролитов. При этом концентрацию катионов определяют путем пропускания раствора электролита через катионообменную смолу и сравнивают концентрацию ионов водорода исходного раствора и концентрацию ионов водорода раствора, пропущенного через катионообменную смолу, и по разнице значений концентрации ионов водорода исходного и конечного растворов с учетом валентности катионов находят их концентрацию по формуле [ K к ] n = [ H + ] 2 − [ H + ] 1 где [Kк] - концентрация катионов электролита; n - валентность катионов электролита; [H+]2 - концентрация ионов водорода в конечной пробе; [H+]1 - концентрация ионов водорода в исходной пробе; а при определении анионов исследуемый раствор электролита пропускают через анионообменную смолу и сравнивают концентрации гидроксил-ионов исходного раствора и раствора, пропущенного через смолу, и по разнице значений концентрации гидроксил-ионов исходного и конечного растворов с учетом валентности анионов находят их концентрацию по формуле: [ K а ] n = [ OH − ] 2 − [ OH − ] 1 где [Kа] - концентрация анионов; n - валентность аниона; [OH-]2 - концентрация гидроксил-ионов в конечной пробе; [OH-]1 - концентрация гидроксил-ионов в исходной пробе. Предлагаемый способ позволяет сократить временные затраты на проведение анализа и отказаться от применения реактивов.

Предлагаемое изобретение относится к оптическим измерениям. Способ измерения показателя преломления газовых сред основан на измерении частоты одночастотного перестраиваемого лазера, настроенного на максимум выбранной моды высокостабильного интерферометра Фабри-Перо, когда межзеркальное пространство заполнено газовой средой и когда оно вакуумировано. Значение показателя преломления газовой среды определяют отношением измеренных частот в вакууме и в присутствии газовой среды. Технический результат заключается в повышении точности определения показателя преломления газовых сред. 1 ил.

Настоящее изобретение относится к способу термической стабилизации полимера, получаемого полимеризацией с раскрытием кольца, а также к способу получения полигидроксикислот, способу анализа остатков металла в полимере и к полилактиду. Указанный полимер содержит остатки Sn(II), Sb(III), Pb(II), Bi(III), Fe(II), Ti(II), Ti(III), Mn(II), Mn(III) или Ge(II)-содержащего катализатора. Термическую стабилизацию осуществляют путем обработки полимера при температуре выше его температуры плавления пероксидом в количестве меньшем чем 0,2 мас.%, исходя из массы полимера. Пероксид выбирают из группы, состоящей из пероксидов кетонов, органических гидропероксидов, перкислот, перекиси водорода и их смесей. Молярное отношение пероксидных функциональных групп вышеуказанного пероксида к металлу находится в интервале от 1 до 100. Вышеуказанный металл выбран из группы, состоящей из Sn(II), Sb(III), Pb(II), Bi(III), Fe(II), Ti(II), Ti(III), Mn(II), Mn(III) и Ge(II). Способ получения полигидроксикислот включает преобразование одного или нескольких мономеров, димеров и/или олигомеров гидроксикислоты в полигидроксикислоту с использованием Sn(II), Sb(III), Pb(II), Bi(III), Fe(II), Ti(II), Ti(III), Mn(II), Mn(III) или Ge(II)-содержащего катализатора и обработку полученной полигидроксикислоты пероксидом. Способ анализа остатков металла в полимере включает растворение полимера в органическом растворителе, добавление Fe(III), окисление металла и восстановление Fe(III) до Fe(II), добавление воды, комплексообразование Fe(II) с образованием окрашенного комплекса, определение содержания Fe(II) и установление содержания металла в полимере. Технический результат - оптимизация способа термической стабилизации полимеров, получаемых полимеризацией с раскрытием кольца, в частности полимолочной кислоты. 4 н. и 12 з.п.ф-лы, 5 табл., 3 ил., 4 пр.

Изобретение относится к аналитическому приборостроению и может быть использовано для определения содержания химических элементов в пробах различных типов методом атомно-абсорбционной спектрометрии. Спектрометр содержит оптически связанные источник излучения с длиной волны, соответствующей резонансному поглощению определяемого элемента, поляризатор, оптомодулятор, фазовую пластину и атомизатор, расположенный в постоянном магнитном поле, оптически связанные монохроматор и приемник излучения, систему регистрации и обработки сигнала, электрически связанную с приемником излучения и синхронизованную с оптомодулятором, а также устройство преобразования излучения, оптически сопряженное с атомизатором и монохроматором, выполненное в виде оптически сопряженных второго поляризатора и жгута световодов с переменным профилем, причем входному торцу жгута световодов придана форма, совпадающая с профилем сечения пучка излучения, а выходному торцу придана вытянутая форма и он совмещен с входной щелью монохроматора. Изобретение обеспечивает повышение светосилы спектрометра и сокращение времени анализа. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к портативным электронным устройствам, имеющим встроенный датчик окружающего света. Светочувствительное устройство содержит первый фильтр, чтобы блокировать видимый свет на пути света, первый цветовой датчик и бесцветный датчик, чтобы обнаруживать свет на пути света после первого фильтра. Вычислитель интенсивности света рассчитывает степень интенсивности видимого света на пути света, основываясь на разнице между (а) выходным сигналом первого цветового датчика и (б) выходным сигналом бесцветного датчика. Изобретение позволяет уменьшить чувствительность выходного сигнала к инфракрасной составляющей света. 3 н. и 16 з.п. ф-лы, 4 ил.

Использование: в способе локализации зон шумоизлучения движущегося транспортного средства. Сущность: в способе локализации зон шумоизлучения по длине движущегося транспортного средства, включающем прием сигналов в двух произвольных точках его волнового поля, полосовую фильтрацию принятых сигналов, задержку сигнала, снимаемого с выхода приемника, ближнего к траектории движения транспортного средства, на величину, равную максимальной относительной задержке принимаемых сигналов, определение корреляционной функции между полученными сигналами и ее свертку с функцией, имеющей спектр, обратный спектру корреляционной функции для независимого точечного источника шумоизлучения, после фильтрации принятых сигналов на измененной частоте и задержки отфильтрованные сигналы и корреляционная функция умножаются по частоте в число раз, равное отношению начальной и измененной частот фильтрации. Технический результат: повышение точности локализации зон шумоизлучения движущегося транспортного средства. 5 ил.

Изобретение может быть использовано для регистрации спектров источников излучения, в том числе для регистрации малых атмосферных примесей с подвижных носителей. Фурье-спектрометр построен на основе двухлучевого интерферометра с поперечным сдвигом интерферирующих лучей и содержит расположенные по ходу луча входную апертуру, входной объектив, двухлучевой интерферометр с поперечным сдвигом интерферирующих лучей, Фурье-объектив и многоэлементное матричное фотоприемное устройство. Между входной апертурой и входным объективом, а также между Фурье-объективом и многоэлементным матричным фотоприемным устройством установлены под одинаковыми углами к оптической оси плоские поворотные зеркала, снабженные интегрированной электроприводной динамической системой. Оси поворота зеркал лежат в плоскости самих зеркал, проходят через оптическую ось и перпендикулярны плоскости, в которой имеет место поперечный сдвиг интерферирующих лучей. Технический результат - повышение спектрального разрешения и упрощение системы сканирования. 1 ил.
Наверх