Способ флуоресцентного рентгенорадиометрического анализа Советский патент 1990 года по МПК G01N23/223 

Изобретение относится к ядерно-физическим методам анализа и может быть использовано при поисках и разведке месторождений полезных ископаемых.

Цель изобретения - повьшение точности анализа.

На чертеже приведен калибровочный график.

При изменении состава среды (эффективного атомного номера) интенедв- ности рассеянного и характеристического излучений изменяются в одну и ту же сторону. Для- того, чтобы нормировать это изменение интенсивности при неизвестном составе среды следует использовать источник гамма-излучения с энергией, равной энергии аналитической линии определяемого элемента. Величина интенсивности рассеянного

;излучения этого источника является некоторьм опорным сигналом, который учитывает поглощение в диапазоне регистрируемых энергий (характеристического излучения)с

Параметр ,, где I , - интенсивность аналитической линии определяемого элемента, возбуа аемой вторым источником, 15Д - интенсивность линии рассеянного излучения от перво- го источника, является устойчивым к вариациям состава среды.

При возбуждении рентгеновской флуоресценции мешающих элементов с порядковыми номерами большими, чем у определяемого элемента, в области аналитической линии от этих элементов . возникает дополнительный фон, которьй в общем случае.бе.з привлечения дополN9 IO

I

серебра. Высота расположения счетчика над поверхностью пробы 3 см,

Для экспериментальной проверки формулы (1) формируют выборку фоновых проб в 50 шт из метасоматических гранитодов с вольфрамовой мйнерализа1612247

нительной информации о содержаниях цию выводят по участку спектра, со- мешающих элементов определить невоз- , ответствующему аналитической линии можно. Для того, чтобы исключить фон от таких элементов, следует использовать в.торой источник гамма-излучения, который возбуждает только определяе- Иый элемент и не возбуждает флуорес- йенцию мешшощих элементов. Обозначим

llgg.- интенсивность рассеянного излу- |Q цией, в которых содержание серебра |чения в области аналитической линии меньше порога обнаружения измеритель- от этого источника.ной аппаратуры ( 1 ) . Состав

Ввиду разницы в энергиях излучений матрицы этих проб меняется в интерва- применяемых источников интенсивности ле изменения эффективного атомного |рассеянного излучения 1 и 1д2 по ,5 номера от 13,6 (гранит) до 64 (ше- ;разному меняются в зависимости от со- елит). |става среды. При возрастании содержа- элементов с порядковыми номерами |меныпими, чем у определяемого, за |счет фотопоглощения интенсивность . jn рассеянного излучения . уменьшается |В меньшей мере, чем интенсивность Ig. ;При возрастании содержания определяемого элемента происходит поглощение

рассеянного излучения . интен- а-1виость рассеянного излучения растет за счет ког ерентной составляю щей. Такое изменение интенсивностей I

-S|

и 1 от состава среды определяет .связь между отношением г интенсив- ;ностей рассеянного излучения второго и первого источников и интенсивностью ; рассеянного излучения от первого источника, которая количественно описывается формулой:

г

oi +

где 6(1 и ft - постоянные величины.

На чертеже изображена зависимость параметра г от интенсивности рассеянного излучения (точки - экспери-- ментальные данные, кривая - расчеты по формуле (1) с Si 1,81 и Б . 1,7ЫСГЪ.

Вторичное излучение пробы последовательно возбуждают с помощью изотопных источников кадмий-109 и самарий- 145, активность каждого источника 3,7-10 Бко Источники по хэтдель- ности экранируют свинцовыми пласти- нами толш:иной 1 см. Вторичное излучение пробы регистрируют ксеноновым пропорциональным счетчиком (СИ 11 Р-3) с энергетическим разрешением 2,4 кэВ на линии 22,2 кэВ.

Амплитудный анализ осуществляют 256-канальным анализатором. ИнформаНа каждой пробе проводят по 10 измерений от каждого источникао По измеренным значениям интенсивностей рассеянного излучения от первого и второго источников определяют среднее значение и дисперсию параметра г. По дисперсии и количеству измерений рассчитывают значение доверительного ин25 тервала для среднего значения фонового параметра г при уровне значимости 0,01. Значение доверительного интервала по выборке проб варьируют от 0,002 до 0,0026. По методу наш еньших

30 квадратов рассчитывают значения коэффициентов с(.и |3 формулы (1), которые соответственно равны 1,81 и 1,71.10 t Коэффициент множественной корреляции между экспериментально измеренными

, значениями параметра г и моделью (1) с od U81 и /5 1,71-10 Нравен 0,989. .

) Сравнение экспериментальных данных с расчетами по формуле (1) с об 1,81

40 / 1,71 10 свидетельствует о том, что большинство значений параметра г в пределах доверительного интервала укладывается в зависимости (1) при изменении интенсивности рассеянного

д5 излучения I5 в два раза. Таким образом i измерения фона (отн. ед„) в аналитической области серебра можно аппроксимировать зависимостью (1) с надежностью 0,99.

Для осуществления способа необходимо наличие двух источников гамма- излучения со следующими энергиями: энергия излучения одного источника долядна быть равной энергии аналитической линии определяемого элемента, а другого - возбуждать аналитическую линию, но не возбуждать характеристическое излучение мешающего (мешающих) элемента с атомными номерами

50

55

I

серебра. Высота расположения счетчика над поверхностью пробы 3 см,

Для экспериментальной проверки формулы (1) формируют выборку фоновых проб в 50 шт из метасоматических гранитодов с вольфрамовой мйнерализацию выводят по участку спектра, со- ответствующему аналитической линии

цией, в которых содержание серебра меньше порога обнаружения измеритель- ной аппаратуры ( 1 ) . Состав

5.

больше, чем у определяемого. При использовании способа двухступенчатого возбуждения и двух мишеней из определяемого и мешающего (мешающего с наименьшим краем поглощения) элементов указанное условие выполняется и не создает трудностей принципиального характера.

Способ осуществляют след тощим образом.

Вторичное излучение пробы последовательно возбуждают двумя источниками гамма-излучения с разными энергиями. Энергию излучения первого источника выбирают равной энергии аналитической линии определяемого элемента, а второго источника - такой, чтобы возбудить аналитическую линию, но меньшей энергии краев поглощения мешающих элементов с порядковьп и номерами большими, чем у определяемого элемента.

По представительной, т.е. отражающей возможные вариации вещественного состава, совокупности фоновых проб измеряют интенсивности фотопика рассеянного излучения от первого источ- ника и в области аналитической линии рассеянного излучения от второго ис точника. По результатам измерений фоновых проб получают значения коэффициентов (у:, и Ji формулы (1).

В заданном классе содержаний определяемого элемента по градуировочным пробам с известным количеством этого элемента измеряют интенсивности фотопика рассеянного излучения l от первого источника и в области аналитической линии суммарного излучения Ij от второго источника. По результатам измерений градуировочных проб получают значения аналитического параметра

t1

Oi + /

I

51

(2)

22476

где Кип- постоянные величины.

Поэтому по известным содержаниям С градуировочных проб и определенным по этим пробам значениям параметра b рассчитывают значения, коэффициентов Кип формулы (3).

Пробу с неизвестным содержанием анализируемого элемента облучают пер- 10 вым источником и измеряют интенсивность фотопика рассеянного излучения 51 источника, затем эту пробу облучают источником 2 и измеряют в области аналитической линии интенсивность 15 суммарного излучения 1. ,

По измеренным значениям и вычисляют значение аналитического параметра b с использованием зависимости (3) определяют содержание С эле- 20 мента в пробе.

Проверку способа осуществляют по серебру с применением изотопных источников кадмий-109 и самарий-145 и . ксенонового пропорционального счетчи- 25 ка.- Активность каждого источника 7,8 (.10 Бк. Энергетическое разрешение детектора 2,4 кэВ, на линии - 22,2 кзВо Экспозиция одного измерения 1 мин.

0 По градуировочным пробам (фоновым и с извест ным содержанием серебра) найдены значения коэффициентов об 1,295; Л -2,965ЧО-Т К 0,58; п 1,2. I

5 Измерения концентраций серебра проводят на пробах, отобранных с вольфрамового рудопроявления по следам серебряной минерализации. Состав матрицы этих проб меняется в интервале

0 изменения эффективного атомного номера от 13,8 до 46,3. Измерения серебра дублируются химическим анализом.

Результаты сведены в таблицу ХА - химический анализ, РРА - рентгенора5 Днометрический анализ.

Изобретение относится к ядерно-физическим методам анализа. Цель изобретения - повышение точности анализа. Анализируемую, калибровочные и фоновые пробы последовательно облучают гамма-излучением двух источников. Энергия первого совпадает с энергией аналитической линии определяемого элемента, а энергия второго превышает энергию края поглощения определяемого элемента. Измеряют интенсивности излучения в области аналитической линии определяемого элемента и рассеянного излучения первого источника. Аналитическим параметром служит отношение этих интенсивностей. О значении концентрации определяемого элемента судят по значению аналитического параметра и калибровочным зависимостям, полученным на фоновых и калибровочных пробах. 1 ил., 1 табл.

при разных содержаниях определяемого элемента Поскольку с ростом содержания С определяемого элемента происхо«- дит концентра1даонное вырождение интенсивности аналитической линии и увеличение интенсивности рассеянного излучения 1, то зависимость С от значений b нелинейная. Эту нелинейность учитывают возведением в степень п значений аналитического параметра и в этом случае связь между С и Ь имеет вид:

С К b

f

(3)

Фоновые пробы - пробы метасомати- ческих гранитоидов с вольфрамовой ми- нерализа1щей, в которых содержание 50 серебра не более 1ЧО. Калибровочные пробы - стандартные образцы предприятия с содержанием серебра 0,01 - 1%.

Из сопоставления данных таблицы 55 следует, что различие между результатами РРА (при однократном определении) н ХА не значимо при уровне значимости 0,05, относительная norpeiu- ность РРА относительно .ХА для проб с

ко;нцентрацнями серебра свыше 2,6 х X 10 % не превышает 8%, пороговая чувствительность РРА не хуже 7-1(1 %„

Таким образом, достигается повыше- нйе точности РРА горных пород и руд, в которых состав матрицы и содержание о1|ределяемой компоненты изменяются в nitjipoKOM диапазоне. Ф ормула изобретения

Способ флуоресцентного рентгено- р диометрического анализа горных по- рЬд и руд, включающий последователь- нЬе облучение анализируемой и калиб- ровочных проб гамма-излучением двух источников, первый из которых испус- к|ает гамма-кванты с энергией, равной э;нергии аналитической линии определяемого элемента, а второй - с энерги- ей, бодЬшей энергии края поглощения определяемого элемента, но меньшей нергии краев поглощения мешающих элементов с порядковыми номерами бол 11ИМИ, чем у определяемого элемента, IJI измерение интенсивности вторичного излучения ,в области аналитической .пинии определяемого элемента при облучении проб гамма-излучением второг источника, :отличающийся тем, что, с целью повьшения точности анализа, дополнительно измеряют ин- генсивность рассеянного пробами излучения первого источника, формируют комплект фоновых проб, отражающих возможные вариации вещественного состава наполнителя анализируемой пробы, про- .водят облучение фоновых проб последовательно излучением обоих источников и измеряют интенсивности тех же излучений, что и от анализируемой пробы, а концентрацию - с определяемого элемента определяют по формуле

С

I,

4t

1

)

51 Od +Р -51

де К, п - калибровочные коэффициенты, определяемые по измерениям на калибровочных пробах;Ij - интенсивность вторичного

излучения в области аналитической линии определяемого элемента при облучении анализируемой пробы излучением второго источника; интенсивность рассеянного пробой излучения первого источника при облучении анализируемой пробы излучением этого источника; - калибровочные коэффициенты, определяемые по измерениям на фоновых пробах.

Т.

51

S гм г2 2Л 2.6

г 8 3.0 3.2

3, 3.6 3.8

1,,,Ю