Установка для определения состава вещества

Установка для определения состава вещества

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

I») 2709i2

Союз Советских

Социалистических

Ресиублик (б1) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 19.06.68 (21) 1248851/26-25 (51) М Кл 6 0l Й 23/02 с присоединением заявки—

Йвударстееииыа комитет (23) Приоритет— (43) Опубликовано 30.03.80. Бюллетень № 12 (45) Дата опубликования описания 30.03.80 (53) УДК 550.839 (088.8) IIo делам изебоетений и откомтий (72) Авторы изобретения

И. Н. Иванов, Л. Г. Мартищенко, В. В. Филиппов и А. С. Штань (71) Заявитель

154) УСТАНОВКА ДЛЯ ОПPЕД1.,ЛЕНИЯ СОСТАВА

ВЕЩЕСТВА

Изобретение относится к устройствам для о пределения состава вещества, конкретно к устройствам для определения радиоактивных изотапав по их гамма-излучению.

Известно, что интенсивность излучения естественных или искусственных радиоизотопов прапорциональна их количеству в образце или койценърации в насыщенном слое |полного поглощения. Это обстоятельство используется для количественного определения элементов, присутствующих в образце. Облучив образец, например, потоком нейтронов в реакторе, мажино затем- измер|ить интенсивность .гамма-излучения радиоактивных изотопов и, в конечном счете, апределить концентрацию элемента в образце.

Зарегистрираванный апектр является результатом взаимадейслвия,гамма излучения с веществам детектора, которое обусловлено в основном фотопоглощением, комптоновским рассеянием и образованием пар. Площадь фотапика; которая для оп ределенной геометрии измерений, тил а датчика и энергий .гамма-квантов, пропорционалына интенсивности излучения изотопа . и может служить мерой el.o:количес пва.

Для данного детектора и данной энергии гамма-излучения соотношение этих частей спектра — величина постоянная и поэтому, измерив,площадь фотолика (или всего спектра), можно апределить количественное содержание изотопа в образце (или его;концентрацию iB слое пол ногo поглощения). Полное определение количества радлоизотопа llo. фотопнку,возможно лишь в том случае, если в о бразце присутствует гамма. излучатель. Если же в образце присутствует два лли более гамма-излучающих изотопа, зарегистрираванный спектр излучения будет иметь сложный вид (на фотапики одних изотапав накладывается комлтоновское распределение, обусловленное гамма-излучением других изотопов). В этом случае illðîIIîpiöèîíàëüíoñòü между,содержанием изотопа и площадью в области фоталика;в а@регистрированном суммарном апектре нарушается.

20 Используя химическое выделение изотолов или различные методические приемы при измерении спектра образца, можно выделить излучение отдельного изотопа. Эти методы. H3iBBclIHbl но ани громоздки и требуют длительного времени, что в,ряде случаев, на пример illpin химичеаюой обработке смеси кароткожи вущих изотопов, вообще не решает поставленной задачи.

Известны также ручные способы обраЗО ботки спектров. Обработка производится

270912

25

Зо

40

65 следующим образом. В,памяти установки хранится набор стандартных спектров для чистых изотопов, lllpHcvTcTsiHe которых пред|полагается в образце. Полученный спектр образца нормируется вычислительным устройством и еще одно устРойство произ в одвт последовательное вычитание стандартных спектров гамма-излучения из анализируемого спектра. Полученные величины фотопи иов анализируемого и стандарIIHolo апсктров сравниваются, и расс читывается содержание элементов в образце.

Число определяемых элементов ограничиваегся 4 — 5 Н3-за на коплвния ошибки при последовательном вычитании.

Принципиально .другой способ нахождения площади фотапика, рааполо кенного в области ко м птонов окого ра оп ределения апектра изотопа с более высокой энергией гамма-излучения, .состоит в том, что из суммарного спектра на участке, занимаемом фотопчком, вычитают составляющую, обусловленную непрерывным кояптоновским раопределением. Из вестно, что кривая, ограничива.ощая площадь спектра, может быть предста влена совоку1пностью отдельных кривых, с достаточным приближением описываемых ypaвнен иями. Задача заключается,в том, чтобы провести анализ участков кривой, рааположенных по обе стороны от анализируемого фото лика. На основе этого анализа вычислить площадь KQMIIITQновакого раопределения в энергетическом интер вале, на котором рааположен фото-, пи к, и затем вычесть полученную площадь комптоновского распределения из общей площадки на участке, занимаемом фотопиком. Для этого интервал спектра, содержащий только анализируемый фотопик и не содериащий других фотопиков, разбивается на 3 участка, гран1ицы которых могут примы кать друг к другу или могут отстоять друг от друга на определенном расстоянии.

Фото пяк находится,на участке, который является основным, а боковые участки— вспомогательные, По площадям, боковых учаспков рассчитывается, величина площади, пропорциональной комптоновокому;распределению в основном учаспке, которая затем вычитается из суммарной площади, пропорциональной интенс ивносги излучения, зарегистрированного .в оснавном участке. Разность предста вляет собой площадь форпика.

Известны устройства, в которых этот снособ реализован, например установка, описанная в патенте Англии № 1038042.

Установка содержит детектор гаммаизлучеяия, усилитель им пульсов, трехканальный амплитудный анализатор, вычислительное устройсвво и регистратор.

Анализ участков слектра в устройстве нрОводится с помощью трехжанального анализатора. В оснавном канале регистрируется фогопык и хомптонавское,распределение, B:áoêñ Bûõ, смежных с основным, каналах регисгри руется только комптоно вское распределение. Определение величины комнтоновокопо раацрсделения в ocHQBHovl канале производится с IIIQMollfülo Isblчислительного устройспва дискретного типа путем сумм и р ова ния им нуJIbcols iB боковых каналах с последующим делением .на два. Это нозволяет реализовать функц|ию вила, т. е. линейную функцию. Замена реальной .функции вида на линейную вносит существенные п опрешностп в результат. Кроме того, подобное устройство может быть иопользоBalHo только в сочетании с .полупроводииковым детектором, обладающим высокой .разре шающей споаобностью.

Недостатком упомянутого устройства я вляется,необходимость выбора "пирины каждого из боковых,канаaois равной ширины среднего, канала (аргумент Х), что не позволяет более полно использовать лолученную HiHigqp lalllllo и, iB конечном итоге, снижает точность результатав измерения.

Целью изобретения я вляется разработка установки, позволяющей с достаточной точностью проводить определение,количественного соста ва смеси изотолов и иапользовать для работы детекторы различных типов. Для этого установка снабжена аналоговым вычислительным устройством, основой,которого являются блоки для воспроизведения экапоненциальной функции и блок. для воапроизведения логарифмической функции. Между .выходом вычислительного устройcTiBa и одного из ьапомогательных

KaHaJIolB предусмотрена обратная связь.

Установка,позволяет применять сцинтилляционные и ионпзационные детекторы излучения.

Преимущество предлагаемой установки заключаетея и в том, что анализируемый интервал спектра не обязательно должен быть разбит на три участка одинаковой ширины. Боковые участии должны . быть равными,по .ширине (шири на участка лредcTaisляет собой аргумент Х). Ш ирина же среднего учаспка может быть zpaTHoH IIIHрижане бокового участка. Раостоя ние между участниками, если они не примыкают друг к другу, также должно быть кратным ширине белкового учаспка.

На чертеже,показа на блок-,схема предложенной уста новии.

Устананка работает следующим образом.

В завиаимости от гребувмой точности выбирают ширину канала. Рассмотрим работу устанааки для случая, когда ширнина всех трех I

П ри работе установк1и импульсы с детектора гамма излучения через импульсный усилитель 2 поступают на трехканальный анализатор 8 и в течение времени Т набирается,спектр гамма-излучения. По окончании набора по cHTIHa Jlv выдачи ин270912

-ох

YA — — С. е — вх

1 в=С е

С„--,— в

Хв (2) -пх е А

25 формации импульсы поступают на аналоговое вычислительное устройство 4. Коэффициенты С и D находятся путем решения системы уравнения: где индексы А и В относятся к первому и третьему каналам. Величины Хл и Ув заранее .задаются с помощью переменных сопротивлений, а величины УА и Ув,пред-. ста|вляют собой информацию, 1полученную в перовом и третьем каналах. Решая систему ура внеяий (1), получаем

Эти операции автоматически выполняются IBbl÷èñëèòåëüíûì устройством 4 с помощью имеющихся в нем блоков. После опеределения коэффициентов С и D с помощью блоков вычисляется площадь комптоновского раапределения во втором канале. Коэффициенты ХА, ХБ, Хв задаются оператором с помощью магазина сопротивлений на основанки выбранной кратности ширины участков. В дальнейшем, с помощью блока вычитания находится площадь фотопика S„„,, во втором канале.

Так как пз-за маисимума комптоновского распределения число импульсов Sq„gg (S„„„, = 5„„., — S„,„„,) во втором каí".ëе будет несколько завышено, то его необходимо уточнить. Для этого вводится обратная связь на вход Гд. В устройстве 5 производится сравнение найденной площади фотопика с площадью фотопика эталонного образца, полученной с помощью блоков б, 7, 8 (б — детектор, гамма-излучения, 7 — импульсный усилитель, 8 — однаканальный,анализатор). На выходе получается сигнал, хара ктеризующий содержание данного элемента ia образце. Показания фиксируются регистрирующим устройством 9, которым может служить стрелочный прибор, цифропечатающее устройство илп перфоратор.

Айалогпчным образом работает установка, если каналы це равны между собой по ширине. В этом случае аргумент X задается в зависимости от выбранного расстояния межд каналами.

У.".тановка может быть использована как

20 при анализе смеси изотопов, так и пр:l актпвационном анализе образцов относительны 4 методом.

Формула изобретечпя

Установка для определения состава вещества путем сравнения с эталоном по площади фотопика спектра гамма-излучегп, содержащая детекторы, усилители, зО àмплитудный анализатор, вычислительные и регистрирующие устройства, о тл и ч а ющ а я -" я тем, что, с целью повышения точности определения количества изотопов в смеси, в ней вычислительное устройство снао;ксно блокамп экопоне«циальной H,ioгарифмической функции, входы которых соединены с основным и вспомогательными каналами трехканального анализатора, в выходы — через блоки умножения и вычп4О тания — с входом сравнивающего устройства.

27О912

Составитель И. Трофимова

Техред В. Серяиова

Корректор С. Файн

Редактор E. Месрепова

Тип. Харьк. фнл, пред. «Патент»

Заказ 228/331 Изд. М 229 Типаж 1033 Подписное

НПО <Поиск» Государственного комитета СССР но делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Рауиккая наб., д. 4/5