Способ регистрации фазовых переходов Советский патент 1989 года по МПК G01N23/06 

Изобретение относится к исследованию физических свойств материалов с применением проникающих излучений и может быть использовано для изучения фазовых, полиморфных превращений веществ.

Целью изобретения является повышение точности определения точки фазового перехода и чувствительности метода.

На фиг. 1 изображена схема измерения; на фиг. 2 - график зависимости интенсивности 1 ослабления гамма-из- /;учен1-1я при фазовом переходе.

Схема измерения (фиг.1) включает источник 1 излучения,камеру 2 с анализируемым веществом, детектор 3. Зависимости интенсивности ослабления гамма-излучения (фиг.2) получены: известным а методом (измеряется средняя плотность вещества), предлагаемым методом b (фиксируется изменение внутренней структуры вещества).

Способ осуществляют следующим об- . разом.

Энергия источника выбирается такой, чтобы обеспечить ослабление потока излучения в веществе в 1,5 сл

00

00

10 раз. Широкий пучок излучения рл-, диоизотопного источника 1 проходит через камеру 2 с анализируемым веществом и фиксируется сцинтилляци- онным детектором 3. При этом происходит ослабление излучения по экспоненциальному закону

I 1„В ехр (-рр 1) ,

а

где 1о - интенсивность излучения, падающего на образец;

В - фактор накопления;

- массовый коэффициент ослабления излучения;

Р - плотность вещества;

1 - толщина образца. Массовый коэффициент ослабления для энергии гамма-кванта, намного большей уровня тепловой энергии, не зависит ни от молекулярного состава, ни от температуры, ни от агрегатного состояния вещества. При тепловом расширении образца увеличивается его размер 1 и одновременно уменьшается

М плотность р --- . Из схемы на фиг.1

легко заметить, что масса М образца постоянна в изменяюи1емся объеме, вырезаемом пучком излучения площадь сечения которого S, а объем V S 1 изменяется только за счет изменения 1, отсюда получаем 1 const.

Таким образом, интенсивность регистрируемого излучения не зависит от средней плотности вещества, а будет являться функцией фактора накопления, т.е. многократного рассеяния, который зависит от структуры вещества. При фазовом переходе, когда внешнее воздействие начинает превышать точку термодинамического равновесия фаз, на различных неоднород- ностях возникает множество зародышей новой фазы.

При этом структура вещества резко изменяется, что приводит к скачку интенсивности излучения, прошедшего через образец, особенно в той части спектра ослабления, которая соответствует многократному рассеянию. Энергия однократно рассеянного гамма- кванта определяется по формуле Комп- тона.

Пример. Для исследования фазовых переходов в процессе нагрева образца жира используется источник с линией 22,6 кэВ (кадмий 109). Источник заключен в контейнер с коллиматором диаметром 5 мм. Излучение проходит в вертикальном направлении через камеру с анализируемым веществом толщиной 50 мм и регистрируется сцинтилляционным детектором, расположенным на расстоянии 150 мм. Наибольший угол однократного рассеяния составляет d «15°. Монотонный нагрев образца осуществляется в тонкостенной цилиндрической алюминиевой

камере, помещенной в ультратермостат ит-2/77. Режим нагрева 0,5 С/мин. Запись интенсивности регистрируемого излучения осуществлялась с помощью многоканального анализатора LP 4900

со скоростью 80 с в канале. Как показывает график b (фиг.2) способ позволяет уверенно регистрировать фазовые превращения в твердом и жидком состоянии.

Формула изобретения

Способ регистрации фазовых переходов, заключающийся в том, что чеРбз исследуемый объект пропускают поток гамма- или рентгеновского излучения и при монотонном изменении внешнего воздействия на объект регистрируют интенсивность прошедшего

объект излучения, фиксируют значение воздействия в момент появления скачка интенсивности регистрируемого излучения, отличающи-йся тем, что, с целью повышения точности

определения точки фазового перехода и чувствительности метода, через образец пропускают широкий пучок излучения в направлении, при котором обеспечивается постоянство поверхностной

плотности вещества, и регистрируют кванты, испытавшие более, чем однократное рассеяние.

Фив.1

/

имп/с

9500

9000

8500

30 4д to 60 to

Фиг. 2.

ъ

Изобретение относится к области исследования физических свойств твердых и жидких материалов с использованием проникающих излучений. Цель изобретения - повышение точности и чувствительности метода исследования структуры вещества. Способ заключается в измерении интенсивности гамма-излучения, прошедшего через образец при монотонном изменении параметра внешнего воздействия (температуры, давления и т.п.). Новым в способе является то, что через образец пропускают широкий пучок излучения в направлении, в котором не ограничивается изменение объема вещества при внешнем воздействии (тем самым обеспечивается постоянство поверхностной плотности вещества), и регистрируют только тот участок спектра ослабления излучения, который соответствует многократно рассеянным гамма-квантам в веществе. 2 ил.