СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СВОЙСТВ МАТЕРИАЛА Советский патент 1972 года по МПК G01N23/223 

Изобретение относится « технике анализа физико-химических свойств веществ и может быть использовано при определении физикохимических свойств толстых образцов без их разрушения.

Известен метод анализа химического состава вещества с применением рентгеновского излучения электронов. В основе метода лежат следующие флзические явления. Внутренний электрон в тяжелом атоме нельзя перевести на соседнюю оболочку, так как на ней все места уже заняты, и можно перевести либо в одной из самых внешних состояний, либо вовсе выбросить за пределы атома, что обычно и осуществляется. Свободное место может быть заполнено электроном с одной из соседних оболочек. Таким образом, возникают переходы между соседними внут1ренними оболочками, что ведетК испусканию линий рентгеновского спектра, причем каждый элемент обладает своим характерным линейчатым спектром.

Однако известный метод анализа обладает небольшой чувствительностью и не позволяет изучать свойства толстых образцов из-за сравнительно малой энергии рентгеновских квантов, излучаемых три электронных переходах.

В настоящее время на ускорителях получё но много различного типа отрицательно заряженных частиц. Если пучок таких частиц направить на какой-либо образец, то после торможения я остановки в веществе эти частицы захватываются атомами в связанное состояние. Дальше они совершают обычные каскадные переходы, при которых испускаются рентгеновские кванты. Существенно, что частицы отличаются от электронов, поэтому все уровни в атоме, вплоть до самого нижнего, для них свободны. Каждый элемент обладает своим набором линий. Это позволяет определять химический состав образцов.

Массы известных отрицательно заряженных частиц в сотни раз больше массы электрона, поэтому энергия рентгеновских квантов, испускаемых при каскадных переходах таких частиц, также в сотни раз больше, чем в случае переходов электрона. Увеличение энергии рентгеновских квантов резко снижает влияние поглощения в самом изучаемом образце. Это позволяет определять состав толстых образцов без их разрушения.

Исследования с отрицательными мюонами и пионами показали, что относительная и абсолютная интенсивность рентгеновских линий данного элемента существенно зависит от его химической связи в -веществе, чего нет исследованиях с электронами. Кроме того,

при одинаковом химическом составе образда для пионов и мюонов наблюдается зависимость относительной интенсивности рентгеновских линий в спектре от структуры вещества, что не наблюдается для электронов.

Существенно, что рентгеновское излучение обусловлено только остановившимися частицами. При изменении начальной энергии налетающих частиц изменяется и место их остановки в образце.

Таким образом, за счет изменения энергии налетающих частиц и пространственного перемещения пучка (образца) возможно независимое определение физико - химических свойств любых участков образца по всему его объему. Можно также изучать свойства образца, недоступного для непосредственного изучения.

Предмет изобретения

1.Способ определения свойств материала, заключающийся в облучении образца материала потоком ядерных частиц и измерении характеристического рентгеновского .излучения, возникающего при взаимодействии этих частиц с материалом, отличающийся тем, что, с целью одновременного определения химических свойств и структуры образца материала и повышения чувствительности анализа, образец облучают потоком тяжелых отрицательно заряженных частиц, например мюонов или пионов, энергия которых выбрана так,

что они останавливаются в образце.

2.Способ по п. 1, отличающийся тем, что энергию частиц выбирают- такой, чтобы они останавливались в заданной области образца материала.