Устройство для определения содержания олова

Устройство для определения содержания олова

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к методике ядерно-физических исследований, а ч именно к методам определения содержания химических элементов с помощью эффекта Мессбауэра, и может найти применение при разведке, добыче и переработке руд, содержащих олово. Целью изобретения является повышение точности измерений. Цель достигается за счет модуляции во времени интенсивности падающего на образец гаммаизлучения и соответствующей временной селекции выходных импульсов детектора. Для модуляции потока гамма-квантов используется черный поглотитель с палладиевым фильтром, закрепленный на пьезоэлектрическом модуляторе. Длительность чередующихся циклов движения и покоя сравнима со временем жизни возбужденного состояния лдра «ЧАА.. on. в этом случае регистрируется заметная часть резонансно рассеянных пробой гамма-квантоя и практически исключается регистрация комптоновски и релеевски рассеянных фотонов, что повышает точность измерений. 2 ил. I (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„.Я0„„1631 0 (51)5 G 01 N 24/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АBTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4649473/25 (22) 09.02 ° 89 (46) 28.02.91.Бюл. Р 8 (71) Белорусский государственный университет им.В.И.Ленина (72) А.Л.Холмецкий, О.В.Мисевич, Хаджо Ахмат Кусай и Н.M.ßðoø (53) 539.172.3 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

И - 533263, кл. С 01 N 24/00, 1977.

Авторское свидетельство СССР

Р 231031, кл. G 01 N 24/00 1969. (54)УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕЧИЯ СОДЕРНЖНИЯ ОЛОВА (57) Изобретение относится к методике ядерно-физических исследований, а именно к методам определения содержания химических элементов с помощью эффекта Мессбауэра, и может найти применение при разведке, добыче и пеИзобретение относится к методике ядерно-физических исследований, а именно к мессбауэровским методикам и устройствам для определения химических элементов.

Цель изобретения — повышение точности измерений.

На фиг.1 представлена структурная схема устройства; на фиг.2 — возможная структурная схема построения блока регистрации.

Устройство (фиг.1) содержит источник 1 резонансного излучения помещенный в криостат 2, "чернью" поглоти-тель с палладиевым фильтром 3, укрепленный на пьезоэлектрическом модуляторе 4,,исследуемую пробу 5,последова2 реработке руд, содержащих олово.

Целью изобретения является повышение точности измерений. Цель достигается за счет модуляции во времени интенсивности падающего на образец гаммаизлучения и соответствующей временной селекции выходных импульсов детектора.

Для модуляции потока гамма-квантов используется "черный" поглотитель с палладиевым фильтром, закрепленный на пьезоэлектрическом модуляторе. Длительность чередующихся циклов движения и покоя сравнима со временем жизни возбужпенного состояния ядра

119 м, Sn, В этом случае регистрируется заметная часть резонансно рассеянных пробой гамма-квантов и практически исключается регистрация комптоновски и релеевски рассеянных фотонов, что повышает точность измерений. 2 ил. тельно соединенные детектор 6, блок 7 амплитудной селекции (БАС), линию 8 задержки, блок 9 регистрации, блок 10 пропускания, импульсный генератор

11 и опорный генератор 12. Причем

"черный" поглотитель с палладиевым фильтром 3 установлен на пути пучка гамма-излучения источника 1. Выход БАС 7 подключен к первому входу блока.

Блок регистрации (фиг.2) содержит ,первый и второй RS-триггеры 13 и 14, первый и второй счетчики 15 и 16 импульсов, генератор 17 импульсов и вычислительный блок 18, Устройство работает следующим образом.

1631380

По сигналу "Пуск" (фиг,1) на служебном выходе блока 9 регистрации формируется соответствующий логический уровень, при котором разрешается работа импульсного генератора 11.

Последний вырабатывает последовательность логических импульсов со скважностью 2. Эти импульсы, поступая на управляющий вход опорного генератора

12> обеспечивают его работу в цуговом режиме, т ° е. в течение некоторого времени генератор 12 вырабатывает гармонически изменяющийся высокочастотный сигнал, и в течение 45 последующего времени и сигналы на его выходе отсутствуют, и т.д. Импульсы с выхода опорного генератора 12 поступают на электроды пьезоэлектрического модуля- 20

1 тора 4, представляющего собой, напри-. мер х-срез (К-кварца, обеспечивая его колебания также в цуговом режиме. "Черный" поглотитель с палладиевым фильтром 3 жестко скреплен с пьезоэлектрическим модулятором.

Палладиевый фильтр практически полностью поглощает рентгеновские фотоны источника $п, слабо влияя на интенсивность мессбауэровской линии 23,8 кэВ. "Черный" поглотитель обладет свойством почти полного поглощения резонансного излучения (свыше

99Х интенсивности) в условиях резонанса и слабого поглощения мессбауэ ровского излучения (10X) при рассогласовании резонансных условий.

Таким образом, при неподвижном пьезоэлементе "черный" поглотитель поглощает почти все излучение источника. При движущемся ноглотителе интенсивность излучения близка к исходной. Поскольку источник 1 помещен в криостат 2 (например азотный), фактор f для него равен 1. Поэтому глубина модуляции интенсивности излучения падающего на исследуемую пробу, при движущемся и покоящемся

"черном" поглотителе близка к 1007.

Глубина модуляции определяется из

1 выражения

Ту — То

Т где Ту — интенсивность падающего на пробу излучения при движущемся черном" поглотителе.

I н 55

Т вЂ” интенсивность падающего на пробу излучения при не подвижном поглотителе.

Таким образом, за период следования импульсов генератора 11 2t в течение времени t гамма-излучение о проходит к образцу 5 и в течение последующего времени to практически полностью поглощается "черным" поглотителем. Рассеянное от пробы 5 излучение регистрируется детектором 5.

Наиболее подходящим для устройства является резонансный сцинтилляционный детектор, обладающий высоким вре-, менным разрешением (0,1 нс) и позволяющий получить высокое отношение эффект/фон. Сигналы с выхода детектора 6 поступают в БАС 7 с высоким быстродействием (2-3 нс при использовании в его составе быстродействующих компараторов 597СА1), В БАС 7 производится выделение линии резонансного взаимодействия из общего потока выходных импульсов детектора

6. Короткие логические сигналы с выхода БАС 7 поступают,на вход блока 10 пропускания. Последний управляется сигналами импульсного генератора 11 таким образом, что при движущемся "черном" поглотителе 3 блок 10 пропускания закрыт, а при неподвижном "черном" поглотителе 3 он разрешает поступление импульсов на вход разрешения счета блока 9 регистрации, обеспечивая его готовность к счету очередного сигнала с выхода БАС 7 через линию 3 задержки.

Линия 8 задержки необходима для того, чтобы обеспечить правильную очередность поступления импульсов на входы разрешения и счета блока 9 регистрации (сигнал на вход разрешения должен поступать раньше, чем сигнал на счетный вход), а сама величина задержки сигнала немного превьппает быстродействие схемы 10 пропускания. Если же сигнал разрешения счета не появляется, то аостояние блока 9 регистрации остается .неизменным при поступлении на его счетный вход любого числа импульсов.

Таким образом, в блоке 9 регистрации производится подсчет числа заре- л гистрированных импульсов, когда интенсивность падающего на пробу 5 излучения близка к нулю ("черный" поглотитель неподвижен) и регистрация импульсов запрещена, когда интенсивность па" дающего на пробу 5 излучения макси мальна (при колебании "черного" поглотителя)..По завершении процесса измерения в вычислительном блоке блока 9 регистрации производится вычисление ве-! личины резонансного эффекта

Nn-(Ив/2) о в

N /2 (множитель 1/2 необходим для того, чтобы привести значения N> и Nq к одному и тому же времени измерения) и по соответствующей калибровочной

55

5 163138

Пусть выполняется условие

0 (0 — время жизни возбужденного уровня мессбауэровского перехода

И9м ядра Sn). Тогда очевидно, что 5 даже при нулевой интенсивности падающего на образец 5 излучения, на выходе детектора 6 появляются импульсы, соответствующие регистрации резонанс- ° но-рассеянного гамма-излучения от ядер, возбужденных в предыдущем отрезке времени t когда интенсивность о падающего на образец излучения максимальная. В то же время, при таком методе регистрации рассеянного излу15 чения, комптоновски и релеевски рассеянные кванты не дают вклада в результирующий сигнал (времена взаимодействия при комптоновском и релеевс- 20 ком рассеянии настолько меньше времени жизни возбужденного состояния ядра Sn что эти процессы можно

1И считать мгновенными). Таким образом, удается практически полностью исключить вклад комптоновского и релеевского рассеяния в результирующий сигнал.

По завершении времени набора заданного числа событий гамма-резо30 нансного рассеяния М, на служебном выходе блока 9 регистрации происходит инвертирование логического сигнала, в результате чего запреща— ется поступление сигналов с импульсного генератора 11. Сигналы на выходе опорного генератора 12 при этом отсутствуют, и "черный" поглотитель

3 оставшееся до окончания время, также равное t, остается неподвижным.

Схема 10 пропускания все время откры- 4 та, и в этом состоянии производится регистрация числа фоновых событий

N за время tq Величина N определяется собственным шумом детектора и неидеальностью "черного" поглотите- 45 ля и, как правило, незначительна.

0 6 кривой определяется содержание олова в пробе °

Блок регистрации (фиг.2) работает следующим образом.

По сигналу "Пуск" триггер 14 уста" навливается в состояние " 1", определяя режим суммирования импульсов счетчика 16. Одновременно в счетчиках 15 и 1,6 записывается число "0".

Сигнал разрешения счета счетчика 15 устанавливается только в том случае, когда на выходе триггера 13 присутствует "1", для чего необходимо поступление короткого импульса на его

S-вход. В противном случае на выходе триггера 13 присутствует "0" при котором запрещается счет импульсов счетчиком 15. По набору в счетчике 15 заданного числа импульсов N . на его о выходе формируется короткий сигнал, переводящий триггер 14 в состояние

"0". При этом в самом счетчике 15 устанавливается число "0". К этому моменту времени в счетчике 16 сосчитано некоторое число импульсов N<, поступивших с генератора 17. Инвертирование логического состояния на выходе триггера 17 (служебного сигнала блока регистрации) вызывает изменение направления счета счетчика 16, и измерение продолжается при состоянии "0" на выходе триггера 14 до тех пор, пока из содержимого счетчика 16 не вычитается число N (это ".арантиг рует равенство времен измерения эффекта и фона в устройстве). При этом на выходе счетчика 16 формируется короткий сигнал, по которому текущее состояние счетчика 15 равное величине И,, заносится в .память вычислительного блока 18. в котором реализуется указанная формула.

К преимуществам устройства относится повышение точности измерений концентрации примерно на порядок.

Кроме того, отсутствие релеевского

"пьедестала" в зависимости величины эффекта от концентрации уменьшает влияние вещественного состава проб на результат измерения концентрации.

Формула изобретения

Устройство для определения содержания олова, содержащее источник излучения с изотопом 1 Sn, пьезоэлектрический модулятор, держатель пробы, детектор, блок амплитудной селекции, 1631380

0пдрешение счета

4ьг.1

ФЬг,?

Составитель В.Филиппов

Редактор И.Касарда Техред 11.Дyдык Корректор M.Äåì÷èê,Заказ 539 Тираж .379 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-З, Раушская наб., д. 4/$

Производственно-издательск и комбинат Патент"-э r. Ужгороду ул. Гагарина, 101 блок регистрации и опорный генератор, подключенный к входу пьезоэлектрического модулятора, причем выход детектора соединен с входом блока амплитудной селекции, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, в него дополнительно введены "черный" поглотитель с палладиевым фильтром, криостат, импульсный генератор, линия задержки. и блок пропускания, причем источник излучения помещен в криостат, "черный" поглотитель с палладиевым фильт,ром механически соединен с пьезоэлект° 5 рическим модулятором и установлен на пути пучка гамма-излучения от источника к держателю пробы, выход блока амплитудной селекции подключен к первому входу блока пропускания и входу линии задержки, выход импульсного генератора соединен с управляющим входом блока пропускания и управляюцим входом опорного генератора, выход блока пропускания соединен с входом разрешения счета блока регистрации, выход линии задержки подключен к счетному входу блока регистрации, служебный выход блока регистрации соединен с управляющим входом им пульсного генератора.