Устройство для рентгенофлуоресцентного анализа состава вещества Советский патент 1985 года по МПК G01N23/223 

Изобретение относится к рентгеноспектральным методам анализа элемент ного состава вещества, в частности к рентгенофлуоресцентным методам ана лиза с использованием полупроводниковых детекторов. Целью изобретения является повышение светосилы устройства. На чертеже представлена схема уст ройства. Устройство состоит из источника 1гамма-квантов, рассеивателя 2, защитного экрана 3, препятствующего прямому попаданию излучения источника 1 на образец 4 в держателе. Внутри рассеивателя 2 помещены одна или несколько перегородок 5 со сквозными щелями, через которые излучение от поверхности образца 4 попадает на детектор 6, снабженный коллиматором 7. Импульсы с детектора 6 поступают на регистрирующую аппаратуру 8. Рассеиватель 2 выполнен в виде части сферической поверхности с центром в точке О, радиусом АО, ограниченной л линиями пересечений с ней плоскостей АВ И AD и поверхности GF. Плоскости АВ и AD, как и плоскости перегородок 5 (на чертеже плоскость АС), перпендикулярны одной и той же плоскости большого круга с окружностью ABD. Причем плоскости перегородок 5 пересекаются с окружностью ABD в одной точке А, с которой совмещен источник 1, а с диаметрально противоположной точкой Е совмещен детектор 6. В рассеивателе 2 вдоль окружности ABD выполнена сквозная щель, в которой с помощью держателя помещен образец 4. Защитный экран 3 не позволяет излучению источника непосредственно попасть на образец. Секущая поверхность GF может быть сферической с центром в точке А. Тогда ее радиус выбирается таким минимально возможным, при котором защитный Экран 3 все еще не препятствовал бы с места положения образца 4 видеть всю поверхность рассеивателя 2. Перегородка 5 делит сферический рассеиватель 2на секции. Толщина материала.перегородок должна быть такой, чтобы излучение из одной секции рассеивателя 2 через материал перегородки 5 не по падала в другую его секцию. Устройство работает следующим образом. Пусть, например, гамма-кванты источника 1 через входное отверстие GF в рассеивателе 2 попадают на его внутреннюю сферическую поверхность, ограниченную плоскостью АВ и перегородкой АС. На атомах рассеивателя 2 гамма-кванты источника рассеиваются и поглощаются за счет фотоэффекта. Рассеянный гамма-квант попадает на образец 4, если угол однократного рассеяния первичного гамма-кванта будет близок к 90 , угол между плоскостями АВ и АС достаточно мал. Используется следующее свойство окружности: любой вписанный в окружность угол, опирающийся на диаметр, равен 90 . Гамма-кванты, попавшие на образец 4 после однократного рассеивания на атомах рассеивателя 2, будут линейно поляризованы в плоскости, в которой они распространяются до и после рассеяния. Это означает, что эти гамма-кванты не могут попасть на детектор 6 в результате рассеяния на образце 4, поскольку угол такого рассеяния, как это следует из чертежа, бьш бы также близок к 90°: этот угол вписан в окружность ABD, он опирается на диаметр этой окружности АЕ. В; то же время характеристическое излучение образца 4 свободно падает на детектор 6 через сквозные щели в рассеивателе 2 и перегородке 5. Точно такая же ситуация наблюдается, если гаммакванты источника 1 попадут на внутреннюю сферическую поверхность рассеивателя любой другой секции. При этом перегородки между секциями препятствуют проникновению излучения источника 1 из одной секции в другую. Работа каждой отдельно взятой секции сферического рассеивателй эквивалентна работе всего рассеивателя устройства-прототипа. Коэффициент поляризации будет тем ближэ к 1, чем на большее число секций будет разбит рассеиватель 2. В остальйом устройство работает акже, как и устройство-прототип. Для исключения прямого попадания гамма-квантов источника на образец устройство снабжено защитным экраном3. На образец падает линейно.поляризованное излучение источника и характеристическое рентгеновское излучение атомов рассеивателя. Детектор регистрирует характеристическое Излучение образца

311

и, если рассеиватель выполнен не из материалов с малым атомным номером, рассеивателя.

В качестве примера бьто испытано устройство,в котором рассеиватель выполнен в виде части сферической поверхности с перегородкой, как показано на чертеже. Диаметр АЕ равен 11 см, дуга BD равна 20. Рассеиватель, перегородка и защитный экран выполнены из кадмия. Толщина стенки рассеивателя равна О,1 см, перегоро ки - 0,4 см. Излучение регистрирова лось SiLi-полупроводниковым детекто ром БДРК-1 с разрешением 340 эВ по линии . Регистрирующая аппарату ра включала в себя предусилитель, усилитель и многоканальный амплитуд ный анализатор NTA-102A, В качестве источника гамма-квантов использовалась рентгеновская трубка 5БХВ-6 (W при анодном напряжении 5-36 кВ и анодном токе 5-15 мА. Проведены ана зы на содержание железа в крови по методике измерений в тонких слоях. vB таблице приведены результаты анализа пробы крови на железо предлагаемым устройством и прототипом. Анодное напряжение трубки, кВ Ток анода трубки, мА Время измерения, мин

80

Продолжение таблицы

Площадь пика аналитической линии, имп.

Концентрация железа, масЛ Фон, на котором проявляется ariaлитический пик, имп.1012 . 2319 Статистическая ошибка при доверительнойвероятности 0,95, отн. %. 12,2 t1,5 Предел определения, мае. % 1,0,-10 7,6-10 Из таблицы видно, что при одном и том же режиме работы площадь пика аналитической линии в Предлагаемом устройстве в 2,-1 раза больше, чем в прототипе, а фон возрос примерно в 2,3 раза. Это привело к соответствующему снижению погрешности анализа и предела определения элементов. Такие результаты стали возможны благодаря тому, что телесные угль, в которых просматривается рассеиватель источником и образцом, примерно в 2 раза бопьше соответствующих телесных углов базового объекта. Светосилу устройства можно еще более повысить, если к описанному в примере рассеивателю добавить несколько новых секций, разделенных перегородками.

УСТРОЙСТВО ,Ф1Я РЕНТГЕНОФЛУОРЕСЦЕНТНОГО АНАЛИЗА СОСТАВА ВЕЩЕСТВА, содержащее источник гамма- или рентгеновского излучения, рассеийатель, предназначенный для поляризации излучения источника, держатель образца анализируемого вещества, защитный экран, расположенный между источн1-гком и держателем образца, детектор излучения с коллиматором, направленным на держатель образ.ца, и регистрирующую аппаратуру, вход которой соединен с выходом детектора, отличающееся тем, 4to, с целью увеличения светосилы устройства, рассеиватель выполнен в виде части сферической поверхности, внутри которой помещены одна или несколько перегородок, непрозрачных для излучения источника, плоскости которых перпендикулярны одной и той же плоскости большого круга сферы и имеют с его окружностью общу1б точку пересечения, где размещен (Л источник излучения, а в диаметрально противоположной точке этой окружносс ти - детектор излучения, причем в рассеивателе вдоль указанной окружности выполнена сквозная щель для размещения на ней держателя образца, а в перегородках также выполнены сквоз ные щели для пропускания излучения со от образца на детектор через отверстие в коллиматоре. 00 о