Способ анализа вещества

(51) 01 23/22 (2006.01) 01 5/00 (2006.01) МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ что дополнительно на стандартных образцах вещества с возможными предельными(минимальным и максимальным) значениями эффективного атомного номера находят критические углы рассеяния, соответственно 1 и 2, при которых наблюдается максимальная интенсивность рассеянного гамма-излучения и на анализируемом веществе измеряют значение критического угла рассеяния , а эффективный атомный номер вещества определяют по величине отношения интенсивностей рассеянного гаммаизлучения при найденных углах рассеяния 1 и 2 совместно с измеренным значением критического угла рассеяния . Технический результат заявляемого изобретения состоит в расширении сферы применения способа за счет измерения критического угла рассеянияи регистрации рассеянного гамма-излучения при углах рассеяния 1 и 2, найденных для веществ с минимально и максимально возможными значениями .(72) Пак Юрий Николаевич Пак Дмитрий Юрьевич Воронцов Павел Сергеевич Сакин Султан Бахитжанович(73) Пак Юрий Николаевич Пак Дмитрий Юрьевич(57) Изобретение относится к физическим способам анализа вещества и может быть использовано в процессе добычи и переработке различных полезных ископаемых, таких как железная руда,уголь и др. Задачей изобретения является повышение чувствительности способа к эффективному атомному номеру вещества в широком диапазоне его изменения. Способ анализа вещества, заключающийся в его облучении гамма-излучением и регистрации рассеянного гамма-излучения, отличающийся тем, 31171 Изобретение относится к способам анализа вещества, а именно к ядерно-физическим способам. Известен способ определения эффективного атомного номера сложного вещества,заключающийся в его облучении гамма-излучением и регистрации рассеянного веществом гаммаизлучения (Гамма-методы в рудной геологии / под ред. А.П. Очкура. Л. Недра, 1976. С. 86.). Недостатком известного способа является значительная погрешность контроля вещества,обусловленная влиянием непостоянства плотности вещества на интенсивность рассеянного гаммаизлучения. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ,заключающийся в облучении вещества гаммаизлучением и измерении интенсивностей рассеянного гамма-излучения в двух энергетических интервалах спектра, по величине отношения которых определяется(Филиппов Е.М. Ядерная геофизика. Т.1. Новосибирск Недра, 1973. С. 422.). Недостатком способа является сравнительно низкая чувствительности способа к,обусловленная тем, что интенсивности рассеянного гамма-излучения в двух энергетических интервалах вторичного спектра качественно одинаково изменяются с изменением эффективного атомного номера вещества. Это приводит к низкой дифференциации результатов измерений(отношение интенсивностей рассеянного гаммаизлучения в двух энергетических интервалах) при колебании величины . Задачей изобретения является повышение чувствительности способа к величине в широком диапазоне его измерения. Технический результат изобретения состоит в расширении сферы применения способа для анализа различных веществ. Поставленная задача решается следующим образом. В процессе облучения анализируемого вещества гамма-излучением с энергией выше 150 КэВ и регистрации рассеянного гамма-излучения дополнительно на стандартных образцах вещества с минимально возможным и максимально возможным значениями эффективного атомного номера находят критические значения угла рассеяния, соответственно 1 и 2, при которых наблюдается максимальная интенсивность рассеянного гамма-излучения, и на анализируемом веществе измеряют значение критического угла , а эффективный атомный номер вещества определяют по величине отношения интенсивностей рассеянного гамма-излучения при углах рассеяния 1 и 2 совместно с измеренным значением критического угла рассеяния . При использовании первичного гамма-излучения с энергией выше 150 КэВ основными процессами,формирующими спектр вторичного (рассеянного) гамма-излучения, являются фотоэлектрическое поглощение и комптоновское рассеяние гаммаизлучения. Комптоновское рассеяние сопровождается непрерывной генерацией гамма-излучения низких энергий, а фотоэлектрическое поглощение приводит к интенсивному поглощению рассеянного гаммаизлучения. Наблюдается инверсионный характер интенсивности рассеянного гамма-излучения от угла рассеяния. Это обусловлено конкурирующим действием этих двух физических процессов взаимодействия, изменением энергии рассеянного гамма-излучения от угла рассеяния и эффективного активного номера анализируемого вещества. Это означает, что для вещества с конкретным значением свойственен определенный угол рассеяния , при котором будет наблюдаться максимальная интенсивность рассеянного гамма-излучения. Такой угол рассеяния называют критическим углом рассеяния. На стандартном образце вещества с минимально возможным значением по максимуму интенсивности рассеянного гаммаизлучения находят критический угол рассеяния 1, а на стандартном образце вещества с максимально возможным значением находят критический угол рассеяния 2. Установлено, что значение критического угля рассеяния и максимум интенсивности рассеянного гамма-излучения находятся в тесной взаимосвязи со значением эффективного атомного номера вещества. Для повышения чувствительности способа к предложено величину отношения интенсивностейрассеянного гамма-излучения соответственно при углах рассеяния 1 и 2 нормировать на значение измеренного критического угла рассеяния . В качестве аналитического параметра для определения вещества выбрано отношение, в числителе которого величина указанного отношения интенсивностей,в знаменателе - значение измеренного критического угла рассеяния. Такая нормировка делает результаты анализа вещества более дифференцированными к изменению эффективного атомного номера. Например, с увеличением вещества числитель аналитического параметраувеличивается, а знаменатель - критический угол рассеянияснижается. Это делает дробь /,более контрастной к изменению . Существенным отличием изобретения от прототипа является то, что дополнительно на образцах вещества с минимально и максимально возможными значениями находят соответственно критические углы рассеяния 1 и 2, при которых наблюдается максимальная интенсивность рассеянного гамма-излучения. На анализируемом веществе с неизвестным значением измеряют значение критического угла рассеяния , а эффективный атомный номер вещества определяют по величине отношенияинтенсивностей рассеянного гамма-излучения при углах рассеяния 1 и 2 совместно с измеренным значением критического угла рассеяния . Пример осуществления способа. В качестве анализируемого вещества выбрана железная руда, в которой меняется в диапазоне 16-21. Узколлимированный поток первичного гаммаизлучения от источника(220 КэВ) направляется на насыщенный слой руды. Регистрация рассеянного гамма-излучения осуществлялась узколлимированным сциктилляционным детектором на основе(Те) размером 40 х 30 мм. Геометрические условия измерения длина зонда, высота воздушного зазора между зондом и поверхностью вещества выбраны из условия максимального смещения критического угла рассеянияпри изменении . На выбранных стандартных образцах железной руды с минимально возможным 16 и максимальным значением 21 находят критические углы рассеяния 1 и 2, соответственно равные 102 и 136. Способ Прототип Предлагаемый На руде с неизвестным значением измеряют значение критического угла рассеяния , а величину эффективного атомного номера руды определяют по аналитическому параметру /, где- отношение интенсивности рассеянного гаммаизлучения при угле рассеяния 1 к интенсивности рассеянного гамма-излучения при угле рассеяния 2. В таблице представлены сопоставительные данные об относительной чувствительности,полученные путем измерения двух образцовых проб железной руды со значениями , равными 18,5 и 19,5. Под относительной чувствительностью принимается относительное в процентах приращение аналитического параметра при единичном изменении . Предлагаемый способ в сравнении с прототипом выгодно отличается повышенной чувствительностью к изменению эффективного атомного номера вещества, что существенно расширяет сферу его применения. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ анализа вещества, заключающийся в его облучении гамма-излучением и регистрации рассеянного гамма-излучения, отличающийся тем,что дополнительно на стандартных образцах вещества с возможными предельными(минимальным и максимальным) значениями эффективного атомного номера находят критические углы рассеяния, соответственно 1 и 2, при которых наблюдается максимальная интенсивность рассеянного гамма-излучения и на анализируемом веществе измеряют значение критического угла рассеяния 1 а эффективный атомный номер вещества определяют по величине отношения интенсивностей рассеянного гаммаизлучения при найденных углах рассеяния 1 и 2 совместно с измеренным значением критического угла рассеяния .