Устройство для активакционного анализа

 

Союз Советских

Социалистических

Республик (11) .ф Я " т Д

{61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено07.03.72 (21) 1756494t 26-25 с присоединением заявки ¹(23) Приоритет— (43) Опубликовано25.02.77.Бюллетень № 7 (45) Дата опубликования описания 24.05.77 (51) М. Кл. ЯOl Й 23/221

Государственный комитет

Совета Министров СССР оо делам иэооретений и открытий (5Д) УДК 543.53 (088.8 ) E. И. Крапивский и А. А. Брем (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

Всесоюзный научно- исследов ательскии и нотитут разведочной геофизики (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АКТИВАПИОННОЖ АНАЛИЗА

20

Изобретение относится к области акти, вационного анализа и может быть использовано при определении концентраций элементов в порошковых пробах.

Известно устройство для нейтронно-активационного анализа порошковых проб, со держащее детектор радиоактивного излуче ния, емкость для облучаемого материала и фотоумножитель (ФЭУ) с радиотехнической схемой, фиксирующий световые вспышки, возникающие при детектировании 5- или "излучения. Порошковую пробу засыпают s емкость, активируют нейтронами и с помо щью детектора ФЭУ и радиотехнической схемы измеряют наведенную (Ь или g -радиоактивность пробы.

Однако известное устройство имеет низкую эффективность при регистрации Р и

)"-излучений, исключить влияние мешающих элементов в нем нельзя, что приводит к существенным трудностям при выделении полезного сигнала на уровне фона.

Пель изобретения — повысить чувствительность и селективность активационного анализа порошковых проб.

Бель достигается тем, что в предлагаемом устройстве детектор излучения выпол-. нен в виде двух блоков, каждый из которых состоит из двух цилиндрических сцинтилляторов. Один из сцинтилляторов чувствителен преимущественно к )о -излучению наведенной радиоактивности, а другой к

-излучению. Емкость для облучаемого материала расположена между сцинтилляторами, чувствительными преимущественно к

Г -излучению.

На фиг. l изображена детекторная часть предлагаемого устройства, общий вид," на фиг. 2 приведена схема распада

45 радиоактивного изотопа N с периодом

7 полураспада 7, 3 5 сек.

Устройство состоит из двух блоков. Каждый из блоков состоит из двух цилиндри -1еских сцинтилляторов. Сцинтилляторы чувствительны к ) -излучению радиоактивного изотопа, сцинтилляторы 2 к ) -излучению. Между блоками размещена цилиндрическая емкость 3 для порошковой пробы. Над блоками размещен ФЭУ 4.

448773

Устройство действует следующим образом.

Облученная потоком нейтронов порошковая проба, размещенная в емкости 3, испускает и )" -излучение. Распад ра- 5 диоактивного изотопа часто бывает каскадным: испускается Р -частица, а затем через промежуток времени менее

" о

10 сек — один или несколько - квантов. Сцинтиллятор 2 с высокой эффектив- 10 ностью регистрирует -излучение пробы и практически не регистрирует ее у излучение. Сцинтиллятор 1 регистрирует преимущественно " -излучение пробы. Так как вылет р и jb -частиц из пробы происходит практически одновременно, ФЭУ 4 с радиотехнической схемой регистрирует суммарную энергию каскадного Ъ-и -излучения, потерянную в детекторных блоках. Эта суммарная энергия существенно превышает среднюю энергию -излучения и энергию -квантов и является дополнительной специфической характеристикой радиоактивного ядра.

Для упрощения радиотехнической схемы и обеспечения возможности регистрации из лучения с помощью одного ФЭУ сцинтилляторы 1 и 2 должны быть выполнены из веществ с одинаковой конверсионной эффективностью. Для уравнивания световой энергии вспышки от сцинтилляторов 1 и 2 в ряде случаев целесообразно применять фильт ры-гасители между ФЭУ и сцинтиллятором.

Применение предлагаемого устройства позволяет для целого ряда элементов повысить чувствительность и селективность их определения, Расчеты и предварительная проверка на лабораторных экспериментальных установках показывают, что устройство целесообразно применять при определении лития, бериллия, фтора, серебра, индия и целого ряда других элементов.

0,5

Сцинтиллирующая пластмасса

400

Диаметр, мм

В качестве световода от детекторного блока к ФЭУ-49 использована также сцинтиллирующая пластмасса.

Формула изобретения

Пример . Определение фтора в по рошковых пробах, На фиг. 2 показана схема распада радиоактивного изотопа 7 N с периодом 6 полураспада 7,35 сек, образовавшегося в результате активации фтора быстрыми нейтронами, P" (и „К ), N . Анализ схемы распада показывает, что максималь ная суммарная энергия и ) -излучений

cîñòàâëÿåT для изотопа Й 10,3 Мэв при

16 любой схеме распада. Так как спектр -из лучения белый, а не линейчатый и имеет максимум при определенной средней энергии, то энергия, которая может быть зарегистрирована детектором ядерного излучения при полном поглощении в нем энергии каскадного - и ) -излучения, составляет для изотопа 4 около 8 Мэв.

В известных устройствах для нейтронноактивационного анализа измеряют - или

)" -излучения пробы. Эффективность детекторов к Ь -излучению можно сделать весьма высокой. Однако из-за влияния мешаю щих изотопов А и М4 необходимо

28 27 измерять -излучение с энергией более

3 Мэв. Рассмотрение схемы распада N с учетом формы З -спектров показывает, 16 что на один распад N испускается не более 10-15% -частиц с энергией более

3 Мэв.

Можно измерять х -излучение изотопа

l6

К с энергией более 2,3 Мэв (энергия мешающего у -излучения радиоактивных изотопов не превышает эту величину). Изотоп

М испускает 76 х -квантов с энер>6 о гней, превышающей эту величину. Однако эффективность детекторов х -излучения для -квантов большой энергии весьма мала. Поэтому с помощью известного устройства трудно получить высокую чувствительность и селективность анализа на фтор.

Предлагаемое устройство позволяет зафиксировать все акты радиоактивного распада и при пороге дискриминации более 4,6

Мэв позволяет регистрировать до 50-70%

16 актов распада N при отсутствии мешающих излучений. Чувствительность анализа на фтор при этом возрастает в 3-10 раз.

Опытная проектируемая установка для определения фтора имеет следующие параметры:

Внутренний блок С53 мм 80х80

Детектор у -излучения Сцинтиллируюшая пластмасса

Детектор р- излучения:

Внутренний диаметр, мм

Внешний диаметр, мм

Высота, мм

Толщина емкости для пробы, пластмасса, мм

Толщина цилиндрической пробы, мм

Внешний блок

1. Устройство для активационного анализа проб материала, содержащее детектор излучения, емкость для облучаемого мате448773 риала и фотоэлектронный умножитель (ФЭУ) с радиотехнической схемой, о т л и ч а ющ е е с я тем,что,сцельюувеличениячувствительности и селективности анализа путем обеспечения возможности измерения суммарной энергии Jb- и -излучений, выделяющейся в детекторе при каждом акте распада радиоактивного изотопа, детектор излучения выполнен в виде двух блоков, каждый из которых состоит из цилиндрических сцинтил- 10 ляторов, одного чувствительного преимущественно к -излучению, другого чувствительного преимущественно к Ь -излучению, причем емкость для облучаемого материала расположена между сцинтилляторами, чувствительными к ф -излучению.

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а юш е е с я тем, что, с целью упрощения электронной схемы, сцинтилляторы выполнены из вещества с одинаковой конверсионной эффективностью.

3. Устройство по пп. 1 и 2, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что между сцинтиллятОром, чувствительным преимущественно к "-излучению, и ФЭУ размещен поглотитель, уменьшающий интенсивность световой вспышки.

448773

7б

8 д1б

Уиг. 2

701/1 15 Тираж 1052 Подписное

ПИ Государственного комитета Совета Министров СССР

LHHH И по делам изобретений и открытий

113О35, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель И. Авчиев

Редакто И. О лова Тех е Н Анд» Ко ек С, Болдижар

Заказ