Устройство для измерения концентрации химических элементов в исследуемом веществе

 

О П И С А Н И Е 342114

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 28.Х11.1970 (№ 1604816/26-25) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 14.V1.1972. Бюллетень № 19

Дата опубликования описания 5Х11.1972

М. Кл. С 01п 23/12

Комитет ло делам иаобретекий и открытий лри Совете Министров

СССР

УДК 621.386(088.8) Авторы изобретения

М. Н. Головков, Е. Д. Кохов, Ю. Д. Лаврентьев, С, В. Мамиконян, В. Л. Марков и А. M. Стук

Заявитель

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ

ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ В ИССЛЕДУЕМОМ ВЕЩЕСТВЕ

Изобретение относится к устройствам для измерения концентрации химических элементов в исследуемом веществе, в которых используется взаимодействие ионизирующих излучений с веществом. Оно может быть использовано для технологического контроля состава вещества при переработке исходного сырья.

Известно устройство для измерения концентрации элементов в исследуемом веществе.

Устройство содержит датчик с источниками излучения, мишенями, селективными фильграми, кюветой с анализируемой пробой и детекторами и регистрирующую схему. Устройство измеряет концентрацию химических элементов в жидких продуктах по скачку кривой поглощения рентгеновского излучения определяемого элемента.

Недостаток известного устройства состоит в том, что оно пригодно для анализа только жидких продуктов.

Целью изобретения является создание устройства, пригодного для анализа как жидких, так и порошкообразных продуктов.

Поставленная цель достигается за счет того, что датчик имеет,коллимационные каналы, оси которых образуют острый угол, для прохождения характеристического излучения мишеней через анализируемую пробу к детектору, а также средство для поворота пробы вокруг оси, перпендикулярной плоскости осей коллимационных каналов, и средство, обеспечивающее поочередную регистрацию характеристического излучения мишеней.

На фиг. 1 показаны углы падения потоков излучения на анализируемую пробу; на фиг.

2 и 3 — предложенное устройство.

Устройство осуществляет абсорбционный рентгенорадиометрический анализ по скачку кривой поглощения рентгеновского излучения

10 определяемого элемента. Устройство состоит из датчика и регистрирующей схемы. Датчик содержит два источника излучения 1, перемещающуюся заслонку 2, две мишени 3, два фильтра 4, коллиматор 5, держатель анализи15 руемой пробы 6 и два детектора 7.

Устройство работает следующим образом.

Источники излучения I попеременно через отверстие в заслонке 2 возбуждают характеристическое рентгеновское излучение мишеней 3

20 с энергиями Ею1 и Em, причем Eoi

342114 р„,.т, — р„т = О. (5) 10 —;.,,С вЂ” Z,,

1, =1„е — о.,т,с — Х о.а т,C

12 10ае т, рпю Еоа (6) 15

25 и и,, котопа или

sin а

m,=т, s(n j3 (4) энергии, когда коэффициент поглощения наполнителя пробы меньше, толщина просвечиваемого слоя больше. Благодаря этому оба потока излучения ослабляются наполнителем пробы одинаково. Пройдя через пробу, потоки излучения регистрируются детекторами.

Если 1о и 1оа — плотности потоков излучения при отсутствии пробы, то после прохождения через нее плотности потоков излучения будут равны: где о, и ра — массовые коэффициенты поглощения определяемого элемента для энергий Ео и Еоq соответственно (см /г); р„и р2(— массовые коэффициенты поглощения (-ro элемента наполнителя для этих же энергий (см2/г);

m< и m> — поверхностные плотности пробы для энергий Ео< и Ео2 (см /г);

С и С; — концентрации определяемого и

i-ro элемента наполнителя (г/г).

Взяв их соотношение, получим; (,Jzmz — Lzmz)C -I Z (." 2 jz% —, jmz) C( (2)

/а /оа

Регулируя положение источников излучения

° о) относительно мишенеи, отношение — можно оа сделать равным 1. Тогда, разлагая выражение (2) в ряд и ограничиваясь первыми двумя членами разложения, получим

У, — +(Раmà i zmz)С+,(,р, — р„т,)C, (3) = (р, и, —,,m,)С + g (ро„т, — р „т,) С,.

Влияние вещественного состава наполнителя пробы на результат анализа определяется вторым слагаемым в выражении (3).

Проба просвечивается двумя пучками излучения под разными углами, и поверхностная плотность пробы различна для потоков излучения с энергиями Ео и Ео2. Из фиг, 1 видно, что если для потока излучения с энергией Ео< поверхностная плотность т„то для потока излучения с энергией Ео2, поверхностная плотность определяется выражением:

Поворачивая пробу вокруг оси, перпендикулярной плоскости осей коллимационных каналов, соотношение m> и m> подбирают таким, чтобы

Учитывая, что ослабление излучения в пробе обусловлено фотоэффектом, а коэффициент фотопоглощения зависит от энерги примерно

1 как — для всех элементов, получим, что усЕз ловие (5) будет выполняться для всех при

На практике измеряются не плотности потоков излучения 1 и 1а, а пропорциональные им скорости счета п< и п2. С выхода детекторов сигналы поступают на коммутатор 8, пооочередно подключающий их к предусилителю 9.

После прохождения через предусилитель и дифференциальный дискриминатор 10 сигналы поступают на схему измерения 11 относительной разности скоростей счета рая пропорциональна концентрации определяемого элемента. Коммутатор детекторов работает синхронно с перемещающейся заслонкой таким образом, что к регистрирующей схеме подключается тот детектор, который должен регистрировать характеристическое излучение соответствующей мишени. Заслонка выполнена из материала, сильно поглощающего излучение мишеней. Она имеет отверстие для про. хождения этого излучения и предназначена для исключения взаимного влияния двух потоков излучения.

Предмет изобретения

Устройство для измерения концентрации химических элементов в исследуемом веществе по скачку кривой поглощения рентгеновского излучения определяемого элемента, содержащее датчик с источниками излучения, мишенями, фильтрами, держателем анализируемой пробы и детекторами и регистрирующую схему, отличающееся тем, что, с целью уменьшения влияния вещественного состава наполнителя пробы на результат анализа, датчик снабжен коллимационными каналами для прохождения характеристического излучения мишеней через анализируемую пробу к детекторам, причем оси каналов образуют острый угол с вершиной в центре анализируемой пробы, и средством для обеспечения поочередной регистрации характеристического излучения мишеней детекторами, а держатель пробы содержит механизм для,поворота пробы вокруг оси, перпендикулярной плоскости осей коллимационных каналов.

342114

Ан

Фиг /

Составитель И. Петрова

Техред А. Камышникова

Редактор Т. Орловская

Корректор Е. Исакова

Типография, пр, Сапунова, 2

Заказ 1946/8 Изд, № 841 Тираж 406 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5