Способ ядерно-физического анализа вещества

(51) 01 23/22 (2006.01) 01 5/00 (2006.01) МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ элементу для различных энергий первичного гаммаизлучения, при этом энергию первичного гаммаизлучения, для которой чувствительности к определяемому элементу для веществ с минимально и максимально возможными содержаниями определяемого элемента совпадают, принимают за оптимальную энергию первичного гамма-излучения,которым облучают анализируемое вещество, а содержание элемента определяют по интенсивности рассеянного гамма-излучения. Технический результат заявляемого изобретения состоит в расширении сферы применения способа за счет того, что дополнительно на стандартных образцах вещества с минимально и максимально возможными содержаниями определяемого элемента устанавливают зависимости чувствительности к определяемому элементу для различных энергий первичного гамма-излучения. Выбирают оптимальную энергию первичного гамма-излучения, соответствующую энергии, при которой чувствительности к определяемому элементу для веществ с минимально и максимально возможными содержаниями определяемого элемента совпадают. Первичным гамма-излучением с выбранной оптимальной энергией облучают анализируемое вещество, что позволяет с высокой чувствительностью определять содержание элемента.(72) Пак Юрий Николаевич Пак Дмитрий Юрьевич Герасименко Галина Анатольевна Жумабеков Арслан Кайратович Мынбаев Медет Багдатович Подгорная Диана Андреевна Пак Юрий Олегович(73) Пак Юрий Николаевич Пак Дмитрий Юрьевич(57) Изобретение относится к ядерно-физическим способам анализа вещества, а именно к определению содержания элемента. Задачей изобретения является повышение чувствительности определения содержания элемента в веществе. Способ ядерно-физического анализа вещества,основанный на его облучении гамма-излучением и определении содержания элемента по интенсивности рассеянного гамма-излучения,отличающийся тем, что дополнительно на стандартных образцах вещества с минимально и максимально возможными содержаниями определяемого элемента устанавливают зависимости чувствительности к определяемому Изобретение относится к физическим способам анализа вещества с помощью гамма-излучения. Известен гамма-гамма метод определения содержания тяжелого элемента в сложных веществах, основанный на облучении вещества 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 содержания элемента,обусловленная значительным влиянием переменной плотности вещества на интенсивность рассеянного гамма-излучения. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является гамма-гамма метод, реализуемый с помощью инверсионного зонда (Гамма-методы в рудной геологии / под редакцией А.П. Очкура, Л. Недра, 1976, с. 85). Недостатком известного способа является сравнительно низкая чувствительность к содержанию определяемого элемента, вызванная преимущественной регистрацией однократно рассеянного гамма-излучения без учета компонентного состава анализируемого вещества, в частности эффективного атомного номера вещества в условиях априорного неоптимального выбора энергии первичного гамма-излучения. Задачей изобретения является повышение чувствительности способа к определяемому элементу в широком диапазоне изменения его содержания в веществе. Технический результат изобретения состоит в расширении сферы применения способа в широком диапазоне изменения вещественного состава. Поставленная задача решается следующим образом. В процессе облучения вещества гаммаизлучением и регистрации рассеянного веществом гамма-излучения дополнительно на стандартных образцах вещества с минимально и максимально возможными содержаниями определяемого элемента устанавливают зависимости чувствительности к определяемому элементу для различных энергий первичного гамма-излучения,при этом энергию первичного гамма-излучения, для которой чувствительности к определяемому элементу для веществ с минимально и максимально возможными содержаниями определяемого элемента совпадают, принимают за оптимальную энергию первичного гамма-излучения, которым облучают анализируемое вещество, а содержание элемента определяют по интенсивности рассеянного гамма-излучения. При анализе сложных веществ гамма-гамма методом важнейшим метрологическим параметром служит чувствительность к определяемому элементу,характеризующая относительное приращение измеряемой интенсивности рассеянного гамма-излучения при единичном изменении содержания определяемого элемента. В общем случае чувствительность способа является сложной функцией, зависящей от энергии первичного гамма 2 излучения, вещественного состава, в том числе вещества, содержания определяемого элемента. На стандартных образцах вещества с минимально и максимально возможными содержаниями определяемого элемента устанавливают зависимости чувствительности к определяемому элементу для различных энергий первичного гамма-излучения. Зависимости чувствительностей к определяемому элементу от его содержания в веществе в целом носят инверсионный характер с максимумами,зависящими от концентрации элемента в веществе и энергии первичного гамма-излучения. Для вещества с минимально концентрацией определяемого элемента максимальная чувствительность достигается при малой энергии первичного гамма-излучения. Чем выше энергия первичного гамма-излучения, тем максимальная чувствительность к определяемому элементу достигается в веществе с максимальным содержанием определяемого элемента. Абсолютные значения чувствительности в области инверсий закономерно снижаются с увеличением энергии и вещества (содержания определяемого элемента). Такие установленные закономерности приводят к тому, что для вещества с минимальным содержанием определяемого элемента ( - ) и максимальным содержанием ( - ах) находятся область энергии первичного гамма-излучения, при которой чувствительности к определяемому элементу совпадают. Это позволяет найти взаимосвязь между содержаниями определяемого элемента в веществе и оптимальной энергией первичного гамма-излучения, соответствующей максимальной чувствительности для предельных значений содержания элемента в веществе. Гаммаизлучением с выбранной оптимальной энергией облучают анализируемое вещество, а содержание определяемого элемента определяют по интенсивности рассеянного веществом гаммаизлучения. Таким образом, для анализа вещества с содержанием определяемого элемента в диапазоне от минимального возможного до максимально возможного выбирается оптимальная энергия первичного гамма-излучения,при которой достигается максимальная чувствительность к определяемому элементу. Существенным отличием изобретения от прототипа является то, что дополнительно на стандартных образцах вещества с минимально и максимально возможными содержаниями определяемого элемента устанавливают зависимости чувствительности к определяемому элементу для различных энергий первичного гаммаизлучения, при этом энергию первичного гаммаизлучения, для которой чувствительность к определяемому элементу для веществ с минимально и максимально возможными содержаниями определяемого элемента совпадают, принимают за оптимальную энергию первичного гамма-излучения. Предлагаемый способ реализован на примере анализа железных руд, в которых определяемым элементом служило железо. Содержание железа колебалось в диапазоне (26-52). На железных рудах известного состава с минимальным содержанием железа устанавливали зависимость чувствительности к железу от энергии первичного гамма-излучения. Энергия первичного гаммаизлучения менялась в интервале от 16 кэВ до 120 кэВ. Аналогичную зависимость устанавливали на железных рудах с максимальным содержанием железа. На основе установленных зависимостей,имеющих различный от энергии первичного гаммаизлучения характер изменения для железных руд с Способ Прототип Предлагаемый малым и большим содержанием железа, находили оптимальную энергию первичного гамма-излучения,соответствующую энергии,при которой чувствительности к железу совпадают. Использовалось первичное гамма-излучение с энергией 16 кэВ, 22 кэВ, 60 кэВ, 80 кэВ, 120 кэВ. Диапазон изменения содержания железа в руде составлял 26-52. Оптимальное значение энергии первичного гамма-излучения выбрано равным 60 кэВ. В таблице представлены сопоставительные данные о чувствительности определения железа в железных рудах в диапазоне его изменения от 26 до 52 для предлагаемого способа и прототипа. Данные для прототипа в числителе чувствительность для энергии первичного гаммаизлучения 22 кэВ, в знаменателе - 60 кэВ. Предлагаемый способ ядерно-физического определения содержания элемента характеризуется повышенной чувствительностью в большом диапазоне изменения его концентрации в веществе,что расширяет сферу применения способа. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ ядерно-физического анализа вещества,основанный на его облучении гамма-излучением и определении содержания элемента по интенсивности рассеянного гамма-излучения, отличающийся тем, что дополнительно на стандартных образцах вещества с минимально и максимально возможными содержаниями определяемого элемента устанавливают зависимости чувствительности к определяемому элементу для различных энергий первичного гаммаизлучения, при этом энергию первичного гаммаизлучения, для которой чувствительности к определяемому элементу для веществ с минимально и максимально возможными содержаниями определяемого элемента совпадают, принимают за оптимальную энергию первичного гамма-излучения,которым облучают анализируемое вещество, а содержание элемента определяют по интенсивности рассеянного гамма-излучения.