Устройство для рентгенофлуоресцентного анализа состава вещеста Советский патент 1986 года по МПК G01N23/223 

Изобретение относится к элементному анализу вещества и может быть использовано и различных областях про- мьшшенности, а также в геофизике, геохимии и т.д.

Цель изобретения - повьшение эффективности анализа путем сокрашения времени анализа при заданном пределе обнаружения определяемого элемента или уменьшения предела обнаружения при заданном времени анализа за счет увеличения интенсивности возбуждающего линейно поляризованного излучения.

На чертеже изображена схема устройства.

Устройство содержит источник 1 первичного рентгеновского излучения с входным коллиматором 2 рентгеновского излучения, фильтры 3 рентгеновского излучения, поляризатор 4 рентгеновского излучения, держатель 5 образца анализируемого вещества с коллиматором 6 линейно поляризованного излучения, ось которого перпендикулярна оси входного коллиматора 2 рентгеновского излучения, детектор 7 с коллиматором 8, ось которого перпендикулярна плоскости расположения осей входного коллиматора 2 первичного рентгеновского излучения и коллиматора б линейно поляризованного излучения, и регистрирующую аппаратуру 9, соединенную с выходом детектора 7, мишень 10 с коллиматором 11 характеристического рентгеновского излучения мишени, расположенным соос- но с входным коллиматором 2 после поляризатора 4 рентгеновского излучения. Ось выходного коллиматора 8 характеристического рентгеновского излучения образца перпендикулярна плоскости рисуика (на чертеже эта оеь условно повернута).

Устройство работает следукщим образом.

Первичное рентгеновское излучение источника 1 после прохождения входного коллиматора 2 первичного рентгенов ского излучения попадает на поляризатор 4 рентгеновского излучения. Меньшая часть излучения источника 1 рассеивается на поляризаторе 4 рентгеновского излучения и через коллиматор 6 линейно поляризованного излучения попадает на держатель 5 образца анализируемого вещества и возбуждает за счет фотоэффекта характеристическое рентгеновское излучение

S

0

5

0

5

0

S

O

5

атомов определяемых элементов, с,.ер- жащихся в образце анализируемого вещества,.

Большая часть первичного рентгеновского излучения источника 1 проходит сквозь поляризатор 4 рентгеновского излучения, не взаимодействуя с ним, и через, коллиматор 11 характеристического рентгеновского излучения мишени попадает на мишень 10 и за счет фотоэффекта возбуждает характеристическое рентгеновское иэ.ручение мишени 10.

Поскольку коллиматор 1t характеристического рентгеновского излучения мишени со стороны противоположной поляризатору 4 рентгеновского излучения заглушен, а толщина мишени 10 превьш1ает длину свободного пробега квантов первичного рентгеновского излучения источника 1, то первичное рентгеновское излучение источника 1 и характеристическое рентгеновское излучение мишени 10 не выходят за пределы устройства и таким образом не рассеиваются на элементах радиационной биологической защиты, т.е. не вносят дополнительный вклад в фон под аналитическим пиком определяемого элемента в спектре образца.

Возб |гжденное характеристическое рентгеновское излучение мишени 10 вырезается коллиматором 11 характеристического рентгеновского излучения мишени и направляется обратно на поляризатор 4 рентгеновского излучения, затем рассеивается на нем и через коллиматор 6 линейно поляризованного излучения попадает на держатель 5 образца анализируемого вещества и также возбуждает характеристическое рентгеновское излучение атомов определяемых элементов, содержащихся в образце из анализируемого вещества. К возбуждающему линейно поляризованном излучению, возникающему вследствие рассеяния в поляризаторе под углом 90 относительно направления распространения первичного излучения, добавляется возбуждающее линейно поляризованное излучение, полученное вследствие рассеяния в поляризаторе характеристического рентгеновского излучения мишени 10, возбуждаемого первичным рентгеновским Излучением источника 1, прошедшим сквозь поляризатор 4.

Таким образом, сокращается время анализа при заданном пределе обнаружения определяемого элемента или уменьшается предел обнаружения при заданном времени анализа, т.е. повышается светосила устройства. Так как поляризатор 4 изготавливается из материала с малым атомным номером (, Be и т.д.), то основной вклад в интенсивность рассеянного излучения вносит процесс неупругого раслучения используется рентгеновская трубка типа БСБ-8 с молибденовым анодом. Характеристическое рентгеновг ское излучение мышьяка, содержащегося в образце анализируемого вещества, регистрируется полупроводником Si(Li детектором 7 с энергетическим разрешением 300 зВ по линии (5,9 кэВ) Регистрирующая аппаратура включает

сеяния в поляризаторе квантов первич- 0 спектрометрический блок типа Лангур

кого рентгеновского излучения источника 1 и характеристического рентгеновского излучения мишени 10.

Известно, что процесс неупругого рассеяния имеет угловую зависимость энергии рассеянного кванта. Поэтому материал мишени 10 подбирается таким образом, чтобы энергия рассеянного поляризатором 4 под углом кванта характеристического рентгеновского излучения мишени 10 превышала энергию края поглощения определяемого элемента. По энергии двух или более эталонных источников калибруют амплитудный спектр импульсов от детектора 7 и таким образом идентифицируют аналитические пики, соответствующие определяеьшм элементам.

Затем сравнивают интенсивности

аналитических линий от анализируемого 30 |ось которого перпендикулярна оси

образца с интенсивностями аналитичес ких линий от эталонных образцов и находят концентрацию выявленных элементов в анализируемом образце.

В качестве примера использования 35 устройства проведен рентгенофлюорес- центный анализ на содержание мышьяка в геологических образцах. Измерения выполненыс устройством,в котором поляризатор 4 рентгеновского излуче- 40 ния изготовлен из бериллия, чтобы исключить влияние характеристического рентгеновского излучения атомов бериллия на величину фона в спектре образца анализируемого вещества. При 45 этом основным процессом рассеяния на атомах бериллия первичного рентгеновского излучения источника 1 и характеристического рентгеновского излучения мишени 10 является процесс 50 неупругого рассеяния.

Мишень 10 изготовлена из молибдена, так как энергия квантов К -линии характеристического рентгековского излучения Молибдена, рассеянных под 55 углом 90, больше энергии К-края поглощения мьпаьяка. В качестве источ-; ника 1 первичного рентгеновского извходного коллиматора рентгеновског излучения, детектор с коллиматором ось, которого перпендикулярна плоск ти расположения осей входного коллиматора рентгеновского излучения коллиматора линейно поляризованног излучения, и регистрирующую аппара ру, соединенную с выходом детектор отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности ан лиза путем сокращения времени ангш при заданном пределе обнаружения определяемого элемента или уменьше ния предела обнаружения при заданн времени анализа за счет увеличения интенсивности возбуждающего линейн поляризованного излучения, оно сна жено мишенью с коллиматором характеристического рентгеновского излу чения мишени, расположенньм соосно с входным коллиматором первичного pejjTreHOBCKoro излучения после пол ризатора рентгеновского излучения, причем мишень выполнена из материа энергия квантов ai. -линии характер тического рентгеновского -излучения атомов которого, рассеянных поляри затором рентгеновского излучения

2246894

лучения используется рентгеновская трубка типа БСБ-8 с молибденовым анодом. Характеристическое рентгеновг ское излучение мышьяка, содержащегося в образце анализируемого вещества, регистрируется полупроводником Si(Li детектором 7 с энергетическим разрешением 300 зВ по линии (5,9 кэВ). Регистрирующая аппаратура включает

и многоканальный амплитудный анализатор типа Nokia-4840. Рабочие параметры рентгеновской трубки: напряжение 35 кВ, ток 20 мА. Время иэ- мерения 5 мин. Полученный предел обнаружения равен 1 10 %.

Формула изобретения

Устрог;ство для рентгенофлуоресцент- ного анализа состава вещества, содержащее источник первичного рентгеновского излучения с входнш коллиматором первичного рентгеновского излучения,

установленные по ходу излучения

фильтры, поляризатор рентгеновского излучения, держатель образца анализируемого вещества с коллиматором линейно поляризованного излучения.

|ось которого перпендикулярна оси

входного коллиматора рентгеновского излучения, детектор с коллиматорому ось, которого перпендикулярна плоскости расположения осей входного коллиматора рентгеновского излучения и коллиматора линейно поляризованного излучения, и регистрирующую аппаратуру, соединенную с выходом детектора, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности анализа путем сокращения времени ангшнза при заданном пределе обнаружения определяемого элемента или уменьшения предела обнаружения при заданном времени анализа за счет увеличения интенсивности возбуждающего линейно поляризованного излучения, оно снабжено мишенью с коллиматором характеристического рентгеновского излучения мишени, расположенньм соосно с входным коллиматором первичного pejjTreHOBCKoro излучения после поляризатора рентгеновского излучения, причем мишень выполнена из материала, энергия квантов ai. -линии характеристического рентгеновского -излучения атомов которого, рассеянных поляризатором рентгеновского излучения

под углом 90°, превышает энергию края поглощения анализируемого элемента, а толщина мишени превышает длину свободного пробега первичного рентгеновского излучения в материале

122А689

мишени,

при этом поперечные сечения мишени и отверстия коллиматора характеристического рентгеновского излучения мишени сов- 5 падают.

Изобретение относится к ядерной геофизике и позволяет сократить время элементного анализа вещества и уменьшить предел обнаружения за счет увеличения интенсивности возбуждающего излучения. Устройство содержит ис- .точник 1 первичного рентгеновского излучения с коллиматором 2, фильтры 3 и поляризатор 4. Дополнительно уст- ройство снабжено мишенью 10 с заглушенным на торце, противоположном поляризатору рентгеновского излучения, коллиматором 11 характеристического рентгеновского излучения мишени, расположенным соосно с входным коллиматором рентгеновского излучения после поляризатора рентгеновского излучения . Причем мишень выполнена из материала, энергия квантов -лннин характеристического рентгеновского излучения атомов которого, рассеянных поляризатором рентгеновского из- . лучения под углом 90, превышает энергию края поглощения квантов на электронной оболочке атомов анализи- в руемого элемента, а толщина мишени превышает длину свободного пробега квантов источника первичного рентгеновского излучения в материале мишени, при этом поперечные сечения мишени и коллиматора характеристичес-С кого рентгеновского излучения мишени совпадают. Благодаря наличию и расположению мишени 10 первичное излучение источника 1 и характеристическое излучение мишени 10 не выходят за пределы устройства и не рассеиваются на элементах радиационной защиты, т.е, не вносят дополнительный вклад в фон под аналитическим пиком определяемого элемента в спектре образца. 1 ил. (Л 1C to ни О5 00 СО

8

Редактор И. Касарда

Составитель М, Викторов

Техред В.Кадар Корректор А. Тяско

Заказ 1943/42Тираж 778Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4