Способ контроля эффективного атомного номера вещества

(51) 01 23/22 (2010.01) 01 5/00 (2010.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ интенсивность / рассеянного гамма-излучения,ослабленного избирательным фильтром,максимально подавляющим когерентно рассеянное гамма-излучение и по разности измеренных интенсивностейи / находят величину вкладакогерентно рассеянного гамма-излучения в общем спектре рассеянного гамма-излучения,а эффективный атомный номер вещества определяют по дополнительно измеренной интенсивности / совместно с найденным значением вкладакогерентно рассеянного гаммаизлучения. Технический результат заявляемого изобретения состоит в расширении сферы применения способа за счет измерения интенсивности / рассеянного излучения, ослабленного избирательным фильтром,максимально ослабляющим когерентно рассеянное гамма-излучение и нахождения величины вкладакогерентно рассеянного гамма-излучения в общем спектре рассеянного гамма-излучения.(72) Пак Дмитрий Юрьевич Пак Юрий Николаевич Золотухин Сергей Владимирович(73) Пак Дмитрий Юрьевич Пак Юрий Николаевич(54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ЭФФЕКТИВНОГО АТОМНОГО НОМЕРА ВЕЩЕСТВА(57) Изобретение относится к физическим способам анализа вещества, а именно к определению эффективного атомного номера. Задачей изобретения является повышение чувствительности определения эффективного атомного номера. Способ контроля эффективного атомного номера вещества, заключающийся в его облучении гаммаизлучением и измерении интенсивностирассеянного веществом гамма-излучения,отличающийся тем, что дополнительно измеряют Изобретение относится к способам анализа вещества с помощью гамма-излучения. Известен способ определения эффективного атомного номера вещества, основанный на его облучении гамма-излучением и регистрации рассеянного гамма-излучения (Гамма-методы в рудной геологии. Под редакцией А.П. Очкура,Л.Недра, 1976, с. 83). Недостатком известного способа является низкая точность определения эффективного атомного номера, обусловленная значительным влиянием непостоянства плотности вещества на результаты анализа. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ рассеянного гамма-излучения, реализуемый с помощью инверсионного зонда и низкоэнергетического гамма-излучения. (Гаммаметоды в рудной геологии. Под редакцией А.П. Очкура, Л.Недра, 1976, с.85). Недостатком известного способа является сравнительно низкая чувствительность к эффективному атомному номеру вещества,вызванная преимущественной регистрацией однократно рассеянного гаммаизлучения,в котором присутствуют как некогерентно рассеянные так и когерентно рассеянные гамма-кванты. Задачей изобретения является повышение чувствительности способа к эффективному атомному номерув широком диапазоне его изменения. Технический результат изобретения состоит в расширении сферы применения способа. Поставленная задача решается следующим образом. В процессе облучения вещества низкоэнергетическим гамма-излучением (менее 30 кэВ) и измерении интенсивностирассеянного веществом гамма-излучения дополнительно измеряют интенсивность / рассеянного гаммаизлучения, ослабленного избирательным фильтром,максимально ослабляющим когерентно рассеянное гамма-излучение и по разности измеренных интенсивностейи / находят вкладкогерентно рассеянного гамма-излучения в общем спектре рассеянного эффективный атомный определяют по дополнительно измеренной интенсивности / рассеянного гамма-излучения,ослабленного избирательным фильтром, совместно с найденным значением вкладакогерентно рассеянного гамма-излучения в общем спектре рассеянного гамма-излучения. При количественном анализе сложных веществ по рассеянию гамма-излучения основной метрологической характеристикой служит чувствительность, характеризующая относительное приращение измеряемой интенсивности рассеянного гамма-излучения при единичном изменении эффективного атомного номера. При использовании низкоэнергетического гамма-излучения (менее 30 кэВ) основными процессами, формирующими 2 спектр рассеянного гамма-излучения, являются фотоэффект,когерентное и некогерентное рассеяния. Все три указанных процесса по-разному зависят отвещества. Сечение фотоэффекта пропорционально 4, сечение когерентного рассеяния пропорционально 3, а сечение некогерентного рассеяния практически слабо зависит от. В зависимости от энергии первичного гамма-излучения меняется соотношение когерентного и некогерентного рассеяний. Эти компоненты рассеяния неоднозначно меняются в зависимости от энергии ивещества. Присутствие в спектре рассеянного гаммаизлучения когерентно рассеянного гамма-излучения снижает чувствительность способа к. Это обусловлено тем, что коэффициенты фотоэффекта и когерентного рассеяния качественно одинаково изменяются отвещества. С точки зрения чувствительности способа кнеобходимо минимизировать долю когерентно рассеянного гамма-излучения. В низкоэнергетическом интервале раздельная регистрация когерентно и некогерентно рассеянных гамма-квантов осложняется незначительной потерей энергии при некогерентном рассеянии и конечным энергетическим разрешении спектрометров. Для преимущественной регистрации некогерентно рассеянного гамма-излучения предложено ослаблять рассеянное веществом гаммаизлучение избирательным (селективным) фильтром,действие которого основано на резко различном ослаблении гамма-квантов с близкими энергиями.(Старчик Л.П., Пак Ю,.Н. Ядерно-физические методы контроля качества твердого топлива. М. Недра, 1985, 85 с). Материал фильтра выбирают таким, чтобы энергия К-края поглощения фильтра была в интервале между энергиями когерентно и некогерентно рассеянных квантов. Пройденное через такой фильтр излучение будет преимущественно связано с некогерентно рассеянным излучением,что увеличивает чувствительность способа квещества. Установлено,что величина вклада/1, когерентно рассеянного гамма излучения в общем спектре рассеянного гаммаизлучения закономерно возрастает с ростомвещества. Таким образом,измеренная интенсивность / рассеянного гамма-излучения,ослабленного избирательным фильтром,максимально подавляющим когерентно рассеянное гамма-излучение, будет более чувствительной к изменениювещества и в обратной зависимости от него. Величина вкладакогерентно рассеянного гамма-излучения увеличивается с повышениемвещества. Для повышения чувствительности способа квещества предложено измеренную интенсивность/ рассеянного гамма-излучения, ослабленного избирательным фильтром нормировать на величину найденного вкладакогерентно рассеянного гамма-излучения в общем спектре рассеянного гамма-излучения. В качестве аналитического параметра выбрано отношение измеренной интенсивности / к величине найденного вклада . Такая нормировка делает результаты более дифференцированными к изменениювещества. Существенным отличием изобретения от прототипа является то, что дополнительно измеряют интенсивность / рассеянного гамма-излучения,ослабленного избирательным фильтром,максимально ослабляющим когерентно рассеянное гамма-излучение и по разности измеренных интенсивностейи / находят величину вклада Данный фильтр является оптимальным для максимального подавления когерентно рассеянных гамма-квантов (22 кэВ) на фоне незначительного ослабления некогерентно рассеянных гамма-квантов(20,5 кэВ). Этому способствует достаточно большое значение отношения массовых коэффициентов фотоэлектрического поглощения гамма-излучения указанных энергий для технеция. Дополнительно измеренная интенсивность / рассеянного гамма-излучения,ослабленного избирательным фильтром из технеция,преимущественно обусловлена некогерентно рассеянным гамма-излучением и находится в обратной зависимости отугля. Величина вкладакогерентно рассеянного гама-излучения в общем спектре рассеянного гамма-излучения находится как( - /)/, после преобразований (1 - //). Величина найденного вкладанаходится в прямой зависимости отугля. В таблице приведены сопоставительные данные о чувствительности предлагаемого способа,полученные путем анализа двух образцовых проб углей с эффективными атомными номерами 6,1 и 6,3. Под чувствительностью принимается относительное в процентах приращение аналитического параметра ( и //) при изменениивещества на 0,1./1 когерентно рассеянного гамма излучения в общем спектре рассеянного гаммаизлучения, а эффективный атомный номер веществаопределяют по дополнительно измеренной интенсивности / совместно с найденной величиной вклада . Пример осуществления способа. Предлагаемый способ апробирован применительно к анализу углей, в которых эффективный атомный номер менялся в интервале 6,1-7,0. В качестве первичного гамма-излучения выбран радионуклид -109 (22 кэВ). Избирательным фильтром служил технеций,энергия К-края поглощения (К 21 кэВ), чуть ниже энергии когерентно рассеянного гамма-излучения. Способ Прототип Предлогаемый Предлагаемый способ в сравнении с прототипом выгодно отличается повышенной чувствительностью к, что существенно расширяет сферу его применения. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ контроля эффективного атомного номера вещества, заключающийся в его облучении гаммаизлучением и измерении интенсивностирассеянного веществом гамма-излучения,отличающийся тем, что дополнительно измеряют интенсивность / рассеянного гамма-излучения,ослабленного избирательным фильтром,максимально подавляющим когерентно рассеянное гамма-излучение и по разности измеренных интенсивностейи / находят величину вкладакогерентно рассеянного гамма-излучения в общем спектре рассеянного гамма-излучения,а эффективный атомный номер вещества определяют по дополнительно измеренной интенсивности / совместно с найденным значением вкладакогерентно рассеянного гаммаизлучения.