Энергодисперсионный поляризационный рентгеновский спектрометр



Энергодисперсионный поляризационный рентгеновский спектрометр

 


Владельцы патента RU 2494382:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Геологический институт Сибирского отделения Российской академии наук (ГИН СО РАН) (RU)
Жалсараев Батоболот Жалсараевич (RU)

Использование: для рентгенофлуоресцецтного анализа состава вещества. Сущность заключается в том, что энергодисперсионный поляризационный рентгеновский спектрометр содержит источник гамма- или рентгеновского излучения, вогнутую мишень, диафрагму с отверстием, держатель образца, детектор с коллиматором, направленным на образец, и регистрирующую аппаратуру, вход которой соединен с выходом детектора, при этом использован источник излучения с линейным фокусом, мишень вогнута по цилиндру, фокус источника расположен на образующей цилиндра, детектор и отверстие диафрагмы расположены, во-первых, на образующей цилиндра, диаметрально противоположной источнику, во-вторых, в диаметрально противоположных точках сферы, при этом сфера смещена в сторону детектора от мишени, а держатель образца выполнен с возможностью установки образца на этой сфере под вторичное излучение, прошедшее через отверстие диафрагмы, кроме того, введен коллиматор первичного пучка с плоскопараллельными каналами, перпендикулярными оси цилиндра. Технический результат: обеспечение возможности поляризации излучения источника с линейным фокусом повышенной мощности и анализа представительной массы образца с использованием детектора ограниченных размеров, упрощение коллиматора детектора, уменьшение его размеров, увеличение скорости счета полезного излучения, снижение порогов обнаружения и сокращение времени измерения. 2 з.н. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

 

Предлагаемое изобретение относится к поляризационным спектрометрам для рентгенофлуоресцентного анализа состава вещества и может быть использовано в науке и промышленности.

Известны энергодисперсионные поляризационные рентгеновские спектрометры (ЭДПРС) с узкими пучками, содержащие источник излучения, мишень - поляризатор или вторичную мишень, держатель образца, детектор и расположенные между ними три коллиматора с взаимно перпендикулярными осями (Heckel J., Ryon R.W. Polarized beam X-ray analysis // in Greiken R., Markowicz A. "Handbook of X-Ray Spectrometry", 2002, p.603-630).

Недостатком известных энергодисперсионных поляризационных спектрометров с узкими пучками является малая светосила.

Известен также энергодисперсионный поляризационный рентгеновский спектрометр, содержащий источник рентгеновского или гамма-излучения, вогнутую по цилиндру мишень, защитный экран, держатель образца, детектор с коллиматором, и регистрирующую аппаратуру, вход которой соединен с выходом детектора, причем источник и держатель образца установлены в диаметрально противоположных точках цилиндра, а коллиматор детектора направлен на образец вдоль образующей цилиндра перпендикулярно плоскости окружности мишени (SU №1045094, G01N 23/223, 1982).

Недостатком данного спектрометра является малая площадь и масса образца в зоне, диаметрально противоположной источнику.

За прототип принят энергодисперсионный поляризационный рентгеновский спектрометр, содержащий источник рентгеновского или гамма-излучения, вогнутую мишень в виде части сферы, на которой расположен фокус источника, диафрагму с отверстием, расположенным на сфере диаметрально противоположно фокусу источника, держатель образца, защитный экран, детектор излучения с коллиматором, направленным на образец, и регистрирующую аппаратуру, вход которой соединен с выходом детектора, причем держатель образца размещен за диафрагмой и выполнен с возможностью установки вогнутого образца на цилиндре, образующая которого совмещена с осью сферы, проходящей через фокус источника, при этом коллиматор детектора выполнен с плоскопараллельными каналами, перпендикулярными оси цилиндра, и снабжен выходной диафрагмой с щелью, расположенной на указанном цилиндре диаметрально противоположно ее образующей, совмещенной с осью сферы (Авт.св. SU №1327673, G01N 23/223, 1986).

Недостатком этого спектрометра является то, что повышенная светосила и представительность анализа достигаются при больших размерах (порядка 5 см) детектора. Вогнутый по цилиндру образец невозможно вращать в процессе облучения без нарушения ортогональности траектории квантов для получения усредненной информации со всей поверхности образца и увеличения представительности анализа.

Кроме того, размер фокуса источника в прототипе ограничен (увеличение размера фокуса приводит к большим отклонениям углов рассеяния от 90° и снижает поляризацию). Мощность источника с малым размером фокусного пятна ограничена. Для анализа тяжелых элементов по излучению К-серии с энергией 40-50 кэВ и выше необходимо использовать фильтр и получить жесткое, квазимонохроматическое и поляризованное излучение, но при фильтрации поток излучения и скорость счета резко падает.

Коллиматор с плоскопараллельными каналами расположен непосредственно перед детектором имеет большие размеры и «загрязняет» спектр.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в обеспечении возможности поляризации излучения источника с линейным фокусом повышенной мощности и анализа представительной массы образца с использованием детектора ограниченных размеров, упрощении коллиматора детектора, уменьшении его размеров, увеличении скорости счета полезного излучения, снижении порогов обнаружения и сокращении времени измерения.

Для достижения указанного технического результата в энергодисперсионном поляризационном рентгеновском спектрометре, содержащем источник рентгеновского или гамма-излучения, вогнутую мишень, диафрагму с отверстием, держатель образца, детектор с коллиматором, направленным на образец, и регистрирующую аппаратуру, вход которой соединен с выходом детектора, согласно изобретению, использован источник излучения с линейным фокусом, мишень вогнута по цилиндру, фокус источника расположен на образующей цилиндра, детектор и отверстие диафрагмы расположены, во-первых, на образующей цилиндра, диаметрально противоположной источнику, во вторых, в диаметрально противоположных точках сферы, при этом сфера смещена в сторону детектора от мишени, а держатель образца выполнен с возможностью установки образца на этой сфере под вторичное излучение, прошедшее через отверстие диафрагмы, кроме того, введен коллиматор первичного пучка с плоскопараллельными каналами, перпендикулярными оси цилиндра.

Держатель образца выполнен с возможностью установки образца с вогнутой по сегменту сферы рабочей поверхностью симметрично относительно отверстия диафрагмы и детектора.

Коллиматор детектора выполнен с эллиптическим отверстием. Предлагаемый спектрометр представлен схематически на фиг.1. Спектрометр построен по обратной прототипу схеме с заменой местами входа и выхода (источника и детектора, мишени и образца).

В спектрометре используется источник 1 рентгеновского или гамма-излучения с линейным фокусом. Мишень 2 вогнута по цилиндру с радиусом Re. При использовании источника 1 с ограниченной апертурой пучка мишень 2 размещена на половинке цилиндра. Ось цилиндра установлена горизонтально.

Линия фокуса источника 1 совмещена с образующей F1F1 цилиндра. Детектор 3 и отверстие диафрагмы 4 расположены, во-первых, на образующей цилиндра, диаметрально противоположной источнику 1, во вторых, в диаметрально противоположных точках F2 и F3 сферы с радиусом Rs.

Сфера смещена в сторону детектора 3 от мишени 2 вдоль оси F2F3. Смещение точки F3 от центральной плоскости по разрезу А-А мишени примерно равно расстоянию от оси F2F3 до горизонтали, проходящей через ось F1F1.

Держатель 5 образца выполнен с возможностью установки образца 6 с вогнутой по сегменту сферы рабочей поверхностью на сфере горизонтально и симметрично относительно точек F2 и F3 под вторичный пучок, прошедший через отверстие диафрагмы 4.

Цилиндр и фокус F1F1 повернуты вокруг оси F2F3 на угол около 45° так, что вторичное излучение мишени 2 облучает центральную часть образца 6.

Коллиматор 7 детектора направлен на образец 6 и выполнен в виде диска с эллиптическим отверстием. Облучается практически весь образец и его поверхность просматривается в виде эллипса со стороны детектора 3.

К выходу детектора 3 присоединен вход регистрирующей аппаратуры 8.

Между источником 1 и мишенью 2 введен коллиматор 9 первичного пучка с плоскопараллельными каналами, перпендикулярным оси цилиндра.

Ширина мишени 2 и коллиматора 9 выбраны больше длины линейного фокуса источника 1.

Образец 6 формируют с вогнутой по сфере поверхностью. Образцы малого размера могут быть плоскими.

При необходимости можно ввести фильтры (на схемах не показаны). Защитную камеру, узлы мишеней, образцов, коллиматоров и фильтров можно выполнить с использованием известных технических решений.

В качестве поляризаторов можно использовать пирографит, В4С, Al2O3, Al, в качестве вторичных мишеней - Ti, Co, Y, Mo, Sn и другие.

Спектрометр работает следующим образом.

Образцы 6 облучают вторичным излучением мишени 2, прошедшим через отверстие диафрагмы 4, и по спектру зарегистрированного детектором 3 излучения судят о содержании элементов в образце.

На схеме часть лучей показана со стрелками. Траектории квантов в трех пучках перпендикулярны. Следовательно, условия поляризации и подавления рассеянного излучения выполняются. Спектрометр управляется компьютером, расчет концентраций производится известными методами.

В спектрометре можно использовать источник с линейным фокусом большой площади и повышенной мощностью. Например, при использовании рентгеновской трубки типа 5БХВ-6 с линейным фокусом с длиной фокуса 3,5-4 см можно установить мишень 2 в виде части цилиндра с радиусом изгиба 5-6 см и такой же ширины. Радиус сферы около 3-4 см.

Можно использовать детектор с площадью до 20-50 мм2.

При радиусе сферы 4 см и диаметре основания сегмента 6 см можно использовать образец с диаметром 6,6 см. В этом случае площадь анализируемой зоны образца достигает 33 см. Для анализа элементов с атомными номерами 45-62 можно готовить образцы толщиной 5-7 мм или массой 15-20 г.

Для анализа более тяжелых элементов можно увеличить размеры спектрометра в целом и массу образца до 50 г и более.

Сравним максимально достижимые полезные загрузки в спектрометре ЭДПРС и в обычном ЭДС спектрометре прямого возбуждения.

Предположим, что подобраны режимы, обеспечивающие оптимальную скорость счета nd, определяемую загрузочными параметрами используемого детектора, т.е. выполняется условие

( n + b ) = ( n p + b p ) = n d , ( 1 )

где n, b - суммарные скорости счета флуоресцентных линий и фонового излучения в спектрометре ЭДС, имп./сек,

np, bp - суммарные скорости счета в ЭДПРС, имп./сек (индекс p относится к случаю поляризации).

Интегральный коэффициент подавления фона, нормированного на суммарную скорость счета флуоресцентного излучения, запишем в виде:

K = ( b / n ) / ( b p / n p ) = V p / V , ( 2 )

где V=n/b и Vp=np/bp - отношения полезных загрузок к фоновым загрузкам, зависящие от состава пробы и режима работы спектрометров.

Коэффициенты V, Vp и К можно определить по результатам измерения флуоресценции одного и того же образца в экспериментах с поляризацией излучения и без поляризации. Из (2) следует соотношение Vp=KV.

С учетом этих обозначении

bp/b=(1+V)/(1+Vp)-(1+V)/(1+KV).

Интегральный коэффициент увеличения полезной загрузки в ЭДПРС по сравнению с ЭДС:

F=np/n=К(bp/b)

или

F = K ( 1 + V ) / ( 1 + K V ) . ( 3 )

Предельно достижимый коэффициент подавления фона:

K max = 1 / ( 1 P ) = 1 / R , ( 4 )

где Р - результирующая степень поляризации,

R=(bp/np)/(b/n)=1-Р=1/К - фактор или доля рассеяния.

Для снижения фона, например, в К=20 раз необходимо обеспечить поляризацию Р на уровне 0,95 или фактор рассеяния R на уровне 0,05.

Результирующую степень поляризации можно оценить по полученным в эксперименте значениям коэффициентов R или К:

P = 1 R = ( K 1 ) / K . ( 5 )

В пробах с легкой матрицей при малой концентрации анализируемых элементов n<<b и V=n/b≈0. В этом частном случае максимальные значения параметров F и К:

Fmax=Kmax1/(1-P).

При разработке поляризационных спектрометров необходимо оценить степень поляризации Р и параметры К или R с учетом множества влияющих на них факторов. Значения этих параметров ограничены в основном из-за отклонений углов рассеяния от 90°, и могут быть оценены с учетом апертур пучков и других факторов (конечных размеров фокуса источника, детектора, размеров поляризатора и системы в целом, многократного рассеяния излучения в поляризаторе и образце, релятивистского фактора).

Для схем ЭДПРС с тремя узкими перпендикулярными пучками и одинаковыми апертурами в пределах угла 2δmax геометрический фактор рассеяния оценивают по формуле

R g 2 δ max 2 . ( 6 )

Так, при δmax=10°=0,1745 радиан Rg≈0,0609 и без учета других деполя-ризующих факторов получаем Р≈0.939 и К≈16.4.

В ранних экспериментах с поляризаторами Баркла достигнута поляризация Р порядка 0,9-0,94 и значения параметра К в пределах 10-16.

С увеличением энергии кванта сечение комптоновского рассеяния под углом 90° все больше отличается от нуля, и в области энергии выше 80-100 кэВ ограничение поляризации обусловлено в основном релятивистским фактором Kg. При энергии 100 кэВ достигнуты значения К порядка 5,4.

Порог обнаружения пропорционален корню квадратному от фона под пиком и обратно пропорционален числу импульсов в этом пике.

Коэффициент снижения порогов обнаружения mi определим как отношение порога обнаружения С; в ЭДС к порогу обнаружения Cip ЭДПРС:

m i = C i / C i p = ( B i / B i p ) 1 / 2 ( N i p / N i ) , ( 7 )

где Ni, Nip - число импульсов или площади аналитических пиков,

Bi, Bip - число фоновых импульсов под пиками.

Коэффициент повышения контрастности аналитического пика элемента i

Ki=Vip/Vi,

где Vip=Nip/Bip - контрастность пика в ЭДПРС,

Vi=Ni/Bi - контрастность пика в спектрометре ЭДС без поляризации пучка.

Формула (7) приводится к виду

m i = ( K i F ) 1 / 2 . ( 8 )

Если не учитывать изменение спектра при поляризации, то Vip≈Vp, Vi≈V, и коэффициент повышения контрастности равен интегральному коэффициенту подавления фона, т.е. Ki≈K.

В эксперименте коэффициент Ki может заметно превысить величину К. Так, в одном из опытов с ЭДПРС контрастность пика брома повышена в 16 раз, а интегральный коэффициент К равен 10. С удалением энергии возбуждения от пика К-серии анода величина К; становится меньше К.

Заменим в (8) Ki коэффициентом К и оценим усредненный коэффициент снижения порогов обнаружения

m K [ ( 1 + V ) / ( 1 + K V ) 1 / 2 . ( 9 )

В таблице 1 приведены результаты расчета по формулам (3) и (9) в зависимости от фактора V при значениях К, равных 5, 10 и 20.

Таблица 1
К 5 10 20
V F m F m F m
0 5 5 10 10 20 20
0.01 4.81 4.90 9.18 9.58 16.8 18.3
0.03 4.48 4.73 7.92 8.90 12.9 16.0
0.1 3.67 4.28 5.50 7.42 7.33 12.1
0.3 2.60 3.61 3.25 5.70 3.71 8.62
1 1.67 2.89 1.82 4.26 1.90 6.17
3 1.25 2.50 1.29 3.59 1.31 5.12
10 1.08 2.32 1.09 3.30 1.09 4.68
30 1.01 2.27 1.03 3.21 1.03 4.54

В этой таблице К=(b/n)/(bp/np) - коэффициент подавления фона за счет поляризации;

V=n/b - отношение полезной загрузки к фоновой загрузке, полученное на спектрометре с прямым возбуждением;

F=np/n - максимально возможный без перегрузки детектора коэффициент повышения полезной загрузки за счет поляризации (без учета фильтрации);

m=Cmin/Cp min - усредненный коэффициент снижения порогов обнаружения.

Значения V больше 30 встречаются редко или маловероятны.

Значения К больше 20 возможны на пучке синхротронного излучения. Фильтрация излучения рентгеновской трубки увеличивает контрастности пиков и величины К, F и m, но при этом диапазон одновременно определяемых элементов сужается.

При малой концентрации примесных элементов в пробах с легкой матрицей излучение легких элементов можно подавить за счет фильтрации пучков. При этом V≈0, и порог обнаружения и время измерения снижается настолько, насколько подавляется фон и увеличивается скорость счета аналитических пиков, т.е. m=К=F. В другом предельном случае больших содержаний определяемых и мешающих элементов V>>1, и загрузка практически не увеличивается (F=1), но пороги обнаружения снижаются в m≈К1/2 раз.

Итак, при изменении V от нуля до V>>1 пороги обнаружения снижаются от К до К1/2, коэффициент F повышения полезной загрузки изменяется в пределах от F≈К до F=1.

Время измерения уменьшается пропорционально величине F.

Реально достижимый коэффициент увеличения полезной загрузки F зависит от соотношения светосил спектрометров и мощностей источников и оптимальной загрузки nd детектора.

Размеры мишени и образца (цилиндра и сферы) жестко не связаны, источник и мишень удалены по высоте от плоскости держателя образца. Это облегчает компоновку узлов при использовании мощных рентгеновских трубок с большими габаритами анодной части, корпуса и защиты от излучения.

Горизонтальное расположение образца и малые размеры коллиматора детектора позволяет свободно разместить держатель с образцом большого размера и организовать смену образцов.

Вогнутые по сфере образцы можно вращать без нарушения ортогональности траектории квантов для улучшения воспроизводимости и повышения представительности анализов.

Чем больше радиусы цилиндра и сферы по сравнению с размерами отверстия диафрагмы и детектора, тем больше поляризация и меньше светосила.

Повышенная мощность источника с линейным фокусом позволяет использовать фильтр и облучать образец квазимонохроматическим поляризованным излучением высокой энергии. Подавление тормозного излучения малой энергии за счет дополнительной фильтрации позволяет использовать источник излучения большой мощности без перегрузки детектора. При большом запасе мощности источника можно повысить поляризацию, обеспечив более жесткую коллимацию и фильтрацию пучков, увеличить за счет этого параметры F и К, и в конечном счете уменьшить пороги обнаружения и время измерения.

Преимущества ЭДПРС наиболее заметны в случае анализа малых концентраций примесных элементов в пробах с легкой матрицей (при V<<1). К таким пробам относятся растения, почвы, золы, шлаки, нефтепродукты, водные растворы, пластмассы, легкие сплавы и значительная часть горных пород и руд. Возможности одновременного анализа на ЭДПРС примесных элементов заметно расширяются. В геологических пробах можно определять 50 и более элементов в 1-3 приема, что затруднительно при использовании спектрометра прямого возбуждения.

Упрощена форма мишени. Изготовить мишень в виде части цилиндра проще, чем в виде сферы. Упрощен также коллиматор детектора, уменьшены его размеры. Образцы с вогнутой по сегменту сферы рабочей поверхностью ограниченной глубины также просто готовить.

Нет необходимости использования детектора большой длины, сравнимой с размерами образца. Уменьшение размера детектора отражается в увеличении величины nd в формуле (1). Современные детекторы оптимального размера обеспечивают высокую загрузку и приемлемую эффективность.

Таким образом, обеспечена возможность поляризации излучения источника с линейным фокусом повышенной мощности и анализа представительной массы образца с использованием детектора ограниченных размеров, увеличения скорости счета полезного излучения, снижения порогов обнаружения и сокращения времени измерения. Упрощен коллиматор детектора, уменьшены его размеры.

1. Энергодисперсионный поляризационный рентгеновский спектрометр, содержащий источник гамма или рентгеновского излучения, вогнутую мишень, диафрагму с отверстием, держатель образца, детектор с коллиматором, направленным на образец, и регистрирующую аппаратуру, вход которой соединен с выходом детектора, отличающийся тем, что использован источник излучения с линейным фокусом, мишень вогнута по цилиндру, фокус источника расположен на образующей цилиндра, детектор и отверстие диафрагмы расположены, во-первых, на образующей цилиндра, диаметрально противоположной источнику, во-вторых, в диаметрально противоположных точках сферы, при этом сфера смещена в сторону детектора от мишени, а держатель образца выполнен с возможностью установки образца на этой сфере под вторичное излучение, прошедшее через отверстие диафрагмы, кроме того, введен коллиматор первичного пучка с плоскопараллельными каналами, перпендикулярными оси цилиндра.

2. Энергодисперсионный поляризационный рентгеновский спектрометр по п.1, отличающийся тем, что держатель образца выполнен с возможностью установки образца с вогнутой по сегменту сферы рабочей поверхностью симметрично относительно отверстия диафрагмы и детектора.

3. Энергодисперсионный поляризационный рентгеновский спектрометр по п.1, отличающийся тем, что коллиматор детектора выполнен с эллиптическим отверстием.



 

Похожие патенты:

Использование: для рентгенофлуоресцентного анализа состава вещества. Сущность: заключается в том, что поляризационный спектрометр содержит источник гамма - или рентгеновского излучения, вогнутую мишень, диафрагму с отверстием, держатель образца, детектор с коллиматором, направленным на образец, и регистрирующую аппаратуру, вход которой соединен с выходом детектора, при этом мишень вогнута по цилиндру, фокус источника расположен на образующей цилиндра, введены второй держатель образца, вторая диафрагма, второй детектор с коллиматором и регистрирующей аппаратурой, коллиматор с узкими щелями или каналами для формирования первичного пучка, перпендикулярного оси цилиндра, при этом детекторы и отверстия диафрагм расположены, во-первых, на образующей цилиндра, диаметрально противоположной источнику, во вторых, в диаметрально противоположных точках двух сфер одинаковых размеров, кроме того, сферы разнесены в обе стороны, а держатели образцов выполнены с возможностью установки образцов на этих сферах под вторичные пучки, прошедшие через отверстия диафрагм.

Использование: для рентгенофлуоресцентного анализа (РФА) состава вещества. Сущность: заключается в том, что поляризационный рентгеновский спектрометр содержит источник гамма или рентгеновского излучения, вогнутую мишень-ноляризатор, диафрагму с отверстием, держатель образца, детектор с коллиматором, направленным на образец, и регистрирующую аппаратуру, вход которой соединен с выходом детектора, при этом мишень вогнута но цилиндру, фокус источника расположен на этом цилиндре, отверстие диафрагмы и детектор расположены, во первых, на образующей цилиндра, диаметрально противоположной источнику, во вторых, в диаметрально противоположных точках сферы, при этом сфера смещена в сторону детектора от источника и мишени, а держатель образца выполнен с возможностью установки образца на этой сфере под вторичное излучение, прошедшее через отверстие диафрагмы, кроме того, введен коллиматор с одной или двумя узкими щелями для формирования первичного пучка в плоскости, перпендикулярной оси цилиндра.

Изобретение относится к способам определения технического состояния двигателей, машин и механизмов по характеристикам металлических частиц износа, обнаруженных в смазочных маслах, топливах и специальных жидкостях.

Изобретение относится к физике, а именно к физике халькогенидных стеклообразных полупроводников. .

Изобретение относится к области геологии, разработки и использования месторождений полезных ископаемых и может быть использовано на ранних этапах геолого-разведочных работ для предварительной оценки качества силикатного сырья и для предварительной оценки коэффициента светопропускания.

Изобретение относится к способу рентгенофлуоресцентного определения микроэлементов и может быть использовано при анализе природных вод и техногенных растворов. .

Использование: для рентгеновского флуоресцентного анализа образца минерала. Сущность: заключается в том, что устройство (1) для рентгеновского флуоресцентного анализа образца минерала, содержит источник (2) рентгеновского излучения, предназначенный для создания пучка рентгеновских лучей для облучения образца минерала; по меньшей мере один детектор (4, 5) флуоресценции для измерения флуоресцентного излучения, испускаемого образцом минерала при облучении пучком рентгеновских лучей; блок обработки для обеспечения анализа образца минерала на основании измерений, выполненных посредством упомянутого по меньшей мере одного детектора (4, 5) флуоресценции, при этом упомянутое устройство (1) дополнительно содержит контейнер (3) для образца, выполненный с возможностью вмещать образец минерала в течение облучения, причем контейнер для образца выполнен с возможностью обеспечивать по меньшей мере два различных пути прохождения облучения через упомянутый образец минерала в течение облучения, и средство контроллера, чтобы регулировать напряжение рентгеновской трубки упомянутого источника (2) рентгеновского излучения в соответствии с длиной путей прохождения облучения. Технический результат: повышение надежности и точности рентгеновского флуоресцентного анализа. 2 н. и 20 з.п. ф-лы, 5 ил.

Использование: для исследования объектов посредством рентгеновского излучения. Сущность: заключается в том, что рентгеновский анализатор выполнен из плоских элементов, содержащих слои сцинтиллятора, расположенные вдоль направления распространения излучения, непрозрачные в этом направлении и прозрачные в перпендикулярном направлении, и подложки в виде сотовой структуры, при этом слои сцинтиллятора выполнены в виде расположенных друг за другом сцинтилляционных пластин из полистирола протяженностью не менее 3 мм, CaF2 протяженностью не менее 2 мм, ZnO протяженностью не менее 2 мм, CsI протяженностью не менее 8 мм, BGO протяженностью не менее 15 мм. Технический результат: обеспечение возможности определения спектра рентгеновского излучения в диапазоне от 0,3 кэВ до 1,0 МэВ с помощью одного датчика, упрощение технической реализации и процедуры измерений, обеспечение измерения спектров импульсных излучений. 1 ил., 2 табл.

Изобретение относится к способам неразрушающего анализа образцов пористых материалов, в частности, оно может быть использовано для количественного исследования ухудшения свойств нефте/газосодержащих пластов ("повреждения пласта") из-за проникновения в процессе бурения глинистых материалов, содержащихся в буровом растворе. Для определения весовой концентрации глины в образце пористого материала выбирают водорастворимую соль металла, вступающую в селективную ионно-обменную реакцию с глиной, с общей формулой R+M-, где металл R+ выбирают из группы {Ba2+; Sr2+; Tl+; Rb+…}, М- выбирают из группы {Cln; NOn; OHn; CH3COO, SO4;…} в соответствии с таблицей растворимости неорганических веществ в воде. Маркируют глину путем смешивания глины с водным раствором выбранной соли металла, удаляют остатки соли металла, не провзаимодействовавшие с глиной. Проводят рентгенофлуоресцентную спектрометрию маркированной глины и образца и определяют содержание металла в маркированной глине и естественное содержание металла в образце. Прокачивают водный раствор маркированной глины через образец, высушивают образец и проводят рентгенофлуоресцентную спектрометрию целого образца или его отдельных сегментов. Определяют содержание металла в образце или в каждом сегменте и рассчитывают весовые концентрации глины, удерживаемой в образце или в каждом его сегменте. Техническим результатом является обеспечение возможности измерения малой весовой концентрации глины, проникшей в поровое пространство образца в ходе закачки глиносодержащего раствора. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 1 ил.
Использование: для изготовления эталонов для рентгенофлуоресцентного анализа состава тонких пленок малокомпонентных твердых растворов и сплавов. Сущность изобретения заключается в том, что на подложку наносят однокомпонентные слои компонентов сплава или твердого раствора толщиной, обеспечивающей соотношение количества атомов компонентов, соответствующее их соотношению в эталонируемом сплаве или твердом растворе. Технический результат: упрощение технологии изготовления эталонов для рентгенофлуоресцентного анализа состава тонких пленок малокомпонентных твердых растворов и сплавов.

Использование: для рентгеноспектрального анализа негомогенных материалов. Сущность изобретения заключается в том, что определяют интенсивность IA аналитической линии определяемого элемента А в анализируемом материале, рассчитывают интенсивности IA2I в образцах-смесях из анализируемого материала и образца сравнения с заданным содержанием CBji определяемого элемента А и сравнивают количественно интенсивности IA и IA2I, обеспечивая оценку содержания СA определяемого элемента в анализируемом материале, при этом оценку содержания определяемого элемента в анализируемом материале производят в порядке определения изначально интенсивности IA0 и содержания СA0 определяемого элемента в образце сравнения, а также значимых коэффициентов влияния «мешающих» элементов, содержащихся в анализируемом материале, на интенсивность определяемого элемента в материале, определения экспериментально интенсивностей аналитических линий «мешающих» элементов, содержащихся в анализируемом материале и образце сравнения, преобразования интенсивностей IA и IA0 определяемого элемента А в анализируемом материале и образце сравнения соответственно путем учета интенсивностей и значимых коэффициентов влияния «мешающих» элементов и количественного сравнения преобразованных интенсивностей IAj и IA2I в анализируемом материале и расчетных образцах-смесях соответственно. Технический результат: повышение точности оценки содержания элемента. 5 табл., 4 ил.

Настоящее изобретение относится к области химии почв, а именно к методам определения редкоземельных элементов Pr, Nd и Sm в почвах, и описывает рентгенорадиометрический энергодисперсионный способ определения содержаний Pr, Nd и Sm в почвах, включающий определение элементов Ba, La, Ce с радиоизотопным источником 241Am с помощью следующих стадий: накапливание исходного спектра анализируемого образца в интервале энергий 31-41 кэВ; построение модельного спектра мешающих своим наложением Kβ-линий Ba, La и Ce с последующим определением истинных интенсивностей спектральных Kα-линий Pr, Nd, Sm, вычисление концентрации искомых элементов по обобщенному градуировочному графику зависимости концентраций лантанидов La, Ce, Pr, Nd, Sm от интенсивностей линий. Изобретение обеспечивает определение концентраций Pr, Nd и Sm в почвах. 3 ил., 2 табл., 3 пр.

Использование: для автоматизированных подводных исследований состава водной среды и донных осадков. Сущность изобретения заключается в том, что рентгенофлуоресцентный анализатор содержит размещенные в изолированном корпусе источник первичного рентгеновского излучения, коллиматор, выполненный с обеспечением формирования коллимированного пучка первичного рентгеновского излучения в виде ленточного плоского пучка, и детектор флуоресцентного излучения пробы жидкости, которые установлены с обеспечением положения их оптических осей в одной плоскости, в качестве устройства забора пробы выбран плунжер, который одним концом выведен в канал ввода/вывода жидкости с обеспечением герметичности наружного прочного корпуса, при этом на поверхности плунжера выполнен плоский участок с насечками в виде канавок с плоскими стенками, которые параллельны между собой, а плунжер установлен с обеспечением ориентации насечек параллельно плоскости расположения оптических осей источника рентгеновского излучения, коллиматора и детектора флуоресцентного излучения, причем взаимное расположение коллиматора и плунжера выполнено с обеспечением угла полного внешнего отражения коллимированного пучка первичного рентгеновского излучения от плоского участка плунжера с насечками, а размеры плоского участка плунжера с насечками соизмеримы с размерами сечения коллимированного пучка первичного рентгеновского излучения. Технический результат: обеспечение возможности улучшения эксплуатационных характеристик устройства при проведении подводного рентгенофлуоресцентного анализа в реальном времени без подготовки пробы и в условиях переменных динамических нагрузок. 10 з.п. ф-лы, 3 ил., 2 табл.

Использование: для определения глинистых минералов с помощью рентгеноструктурного анализа. Сущность изобретения заключается в том, что выполняют отбор проб минералов, возбуждение в них рентгенолюминесценции в оптическом диапазоне длин волн с последующим определением минерала, при этом для приготовленных проб снимают спектры рентгенолюминесценции в диапазоне длин волн 200-500 нм и определяют каолинит по наличию полос люминесценции в диапазоне длин волн 290-400 нм с максимальным излучением при λ=335-357 нм, определяют диккит по максимальному излучению при λ=350-370 нм, определяют монтмориллонит по наличию полос люминесценции в диапазоне длин волн 320-380 нм, с максимальным излучением при λ=320-350 нм, определяют пекораит по наличию полос люминесценции в диапазоне длин волн 270-400 нм с максимальным излучением при λ=280-330 нм, определяют накрит по наличию широкой полосы рентгенолюминесценции при λ=270-500 нм с максимальным излучением при λ=340-350 нм. Технический результат: повышение экспрессности и надежности при определении глинистых минералов. 1 табл., 6 ил.

Изобретение относится к области геологии, разработки и использования месторождений полезных ископаемых и может быть использовано на различных этапах поисковых и геолого-разведочных работ для выявления рубиновой минерализации. Способ обнаружения рубинсодержащих кальцифиров включает отбор монофракций кальцита из чередующихся зон кальцифиров с последующим определением присутствия рубиновой минерализации. В отобранных пробах кальцита возбуждают люминесценцию в оптическом диапазоне длин волн и определяют зоны с присутствием рубиновой минерализации по резкому падению интенсивности излучения в диапазоне длин волн 600-640 нм. Изобретение обеспечивает снижение себестоимости, повышение экспрессности и надежности предварительной оценки рубиновой минерализации. 5 ил.

Использование: для рентгенофлуоресцентного анализа исследуемого материала. Сущность изобретения заключается в том, что устройство для рентгенофлуоресцентного анализа исследуемого материала содержит источник первичного рентгеновского излучения, формирователь потока возбуждения, прободержатель с образцом исследуемого материала, размещенным внутри формирователя потока возбуждения параллельно направлению распространения этого потока, и детектор рентгенофлуоресцентного излучения, расположенный напротив прободержателя с образцом, формирователь потока возбуждения представляет собой плоский рентгеновский волновод-резонатор с зазором между рефлекторами наноразмерной величины, при этом формирователь имеет отверстие для введения в поток образца исследуемого материала так, чтобы его исследуемая поверхность лежала в плоскости рефлектора, расположенного напротив детектора рентгенофлуоресцентного излучения, и расположенный на выходе волновода-резонатора детектор регистрации излучения, выполненный с возможностью юстировки устройства относительно источника первичного излучения, при этом прободержатель выполнен с возможностью перемещения независимо от волновода-резонатора в направлении, перпендикулярном направлению распространения потока возбуждающего излучения, при этом детектор регистрации излучения выполнен с возможностью регистрации излучения, прошедшего через волновод-резонатор, и контроля ввода образца в поток возбуждающего излучения. Технический результат: контролируемое введение анализируемого образца в поток возбуждающего излучения. 19 з.п. ф-лы, 2 ил.
Наверх