АНАЛИЗАТОР Советский патент 1973 года по МПК G01N23/223 

Изобретение относится к аииаратуре рентгеновского анализа, в частиости к аинаратуре для аиализа излучения в узком дианазоне длин воли.

Известна анпаратура для рентгенофлуоресцентного анализа, содержащая излучающий элемент, детектор рентгеновского излучения, ириспособленный д.ля измерения излучения лишь от указанного излучающего элемента, и фильтр, иомещенный между надаюии1м нучком и нзлучающнм элементом, нричем материал излучающего эле.мента имеет скачок поглощения в более длинноволновой области, че.м рабочий скачок иоглощения материала фильтра.

Наличие заметиой регистрации в иерабочем диаиазоне длин волн в такой аинаратуре обусловлено частичным прохождеиие.м более коротковолнового (чем рабочий интервал) излучения через фильтр и возбуждеиием этим излучением флуоресценции вторичиого излучателя.

Кроме того, нри ирименении материалов, у которых в качестве рабочего скачка обычно исиользуют /С-скачок, невозможио отделить излучение /С-/ анализируемого элемента от К, нред|ществующего по атомиому номеру (Z) элемента.

Применение же в качестве .материала фильтра материала с L-скачком невыгодно, так

как хотя L-скачкн лежат на щкале длии волн чаще, чем /С-скачки и с их иомощью можно выделить более узкий ннтервал длин воли, но малое значение величины L-скачка нриводнт

к малой контрастности выделяемых линий.

Цель изобретения - иовын1енне разрещающей способностн устройства.

Это достигается тем, что анализатор выполнен но днфференцнальной схеме с нарным каналом, моделирующим спектральную характеристнку основного детектора в нерабочих длинах волн, ирнчем детектор и фильтр в париом канале идеитичны соответствующим узлам основного канала, а нзлучатель изготовлен нз

рабочегоматериала фильтра.

Кроме того, если необходимо аналнзировать содержание элемента в нрисутствнн предществующего по Z элемента, к материалу фильтра с /С-скачком поглощения в рабочем диапазоне длин волн может быть добавлен материал с L-скачком поглощения так, что длина волны L-скачка поглощения лежит между / -скачком поглощения фильтра и /C-cкaчкo тноглощення элемента с атомным номером (Z)

на единицу мониинм, чем атомный номер фнльтра, причем материал с L-скачком поглощения расположен но ходу лучей носле .материала с /С-скачком поглощепня.

На фиг. 1 н 2 показапы осевые сечения

двух возможных парнантов анализатора; на фиг. 3 - график логлощсния комбшшропаипым фильтром в cooTiicrciiMUi с фиг. 1. Внешняя час1ь анализатора служит фильтром 1. Материал фильтра подобран в соответствии с анализируемым элементом таким, чтобы длина волны /(-скачка рабочего вещества фильтра (/(-фильтр) была короче волиы характеристического излучеиия анализируемого элемента. За фильтром 1 расположены излучатели 2 основного канала нреимущественио в виде параллельных пластин. Материал излучателей 2 основного канала подобран таким образом, чтобы его характеристическое излучение находилось в более длинноволновой области, чем характернстиче- is ское излучение анализируемого элемента. Толщина излучателей выбирается такой, чтобы где b - суммарная толщина излучателей; Ф - угол падения излучения на вторичный излучатель; т - линейный коэффициент ноглощения 25 анализируемого излучения в излучателе. Это равенство онределяет толщину излучателя, исходя из требования наименьщей эф- 30 фективпости в области длин волн вне рабочей области. Простое уменьщение суммарной толщины излучателей нецелесообразно, так как нри этом происходит снижение светосилы детек- 35 тора. Оптимальное требование , а tgf S53. При этом почти все излучепие в области 40 .2 (где X и 2 - грапицы рабочей области) поглощается излучателем с выходом в виде флуоресцентного излучения. Сближение излучателей приводит к улучшению спектральной характеристики детекто- 45 ра за счет уменьщения углов отбора. При увеличении расстояния между излучателями увеличивается угол отбора и соответственно светосила, но ухудщается спектральная характеристика. В зависимости от стоящей задачи может быть использована как одна, так и другая возможность. Излучатели 2 основного канала окружены преимущественно аксиально-симметричной 55 конструкцией детектора 3 основного канала. Наиболее технологичной представляется конструкция с квадратным в плане сечением, хотя существо изобретения не меняется и нри выполнении детектора в форме кругового ци- 60 линдра, гексагональным и т. н. Форма детектора основного канала может быть не только прямым цилиндром (призмой). как показано на фиг. 1, но и усеченным конусом (пирамидой) и т. п. 5 10 20 50 65 Наиболее простым детектором является детектор типа Гейгера. Непосредственно за основным каналом следует иногда не имеющий с ним физической границы нарный канал. Его фильтро.м служит общий с основным каналом фильтр 1, а излучателем 4 - пластина, преимущественно параллельная излучателям 2 основного капала, выполненная из материала фильтра 1. Детектор 5 парного канала выполнен предпочтительно в виде усеченной пирамиды, внутренняя поверхность которой обращена к излучателю 4. Параметры детекторов основного и парного канала идентичны, а их выходы включены навстречу друг другу так, что на оконечное регистрирующее устройство попадает лищь разностный сигнал. Внутренний объем основного канала 6 и парного канала 7 дшя уменьнления фонового излучения за счет рассеяния на материале заполняющей среды заполнен газом более легким, чем воздух. Для исключения возможности прямого попадания анализируемого излучения, а также флуоресценции фильтра 1 в приемные окна детектора 3 и 5 на пути лучей установлены коллиматоры 8. Возможно и другое конструктивное выполнение анализатора (фиг. 2). Основным отличием его от варианта устройства, представленного на фиг. 1, является не последовательное расположение объемов основного и парного каналов, а параллельное расположение перемещающихся объемов, в которых излучатели обращены к детекторам своего канала и экранированы от чужого. Работу такого анализатора можно пояснить на нримере анализа Zn () в медно-цинковых геологических пробах на фоне соседнего мещающего элемента Си (). Пробу возбуждают сторонним источнико.м первичного излучения, например рентгеновской трубкой. Анализатор размещают на пути флуоресцентпого рентгеновского излучения, содержащего характеристическое излучение как искомого цинка, так и мещающ еи меди, а также и когерентно и некогерентно рассеянное нервичное излучение источника. Такая смесь излучения, попадая на фильтр 1, изготовленный в качестве рабочего элемента из меди, ослабляется фильтром, причем вблизи длины волны /С-скачка медИ излучение, более коротковолновое, чем Длина волны /С-скачка меди, ослабляется примерно в 8 раз сильнее, чем излучение более длинноволновое. Однако в эту область помимо используемой для анализа /(-линии цинка попадает и /С-ч линия Си, которая, хотя и слабее приблизителыю в 10 раз, чем .,.-линия, но при равных содержаниях Zn и Си дает примерно 10%ную погрешность, а при преобладании Си и того больщую. Кроме того, существенный вклад вносит и флуоресценция самого фильтра 1. Указанные два источника (Си из пробы и Си фильтра 1) помех компенсируют введением второго слоя (L-фильтра) фильтра 1 с /.-скачком, в нашем случае изготовленного на основе рабочего элемента гольмия (Но). Все изложенное применимо ко многим элементам, при этом определение, например, калия является особо благоприятным, так как в этом случае в качестве излучателя используется газ-аргон, заполняющий объем первичного канала, физически отделенный тонкой органической пленкой от внутреннего объема парного канала. Предмет изобретения 1. Анализатор, содержащий излучающий элемент, детектор рентгеновских лучей, приспособленный для измерения излучения лишь от указанного излучающего элемента, и фильтр, помещенный перед излучателем, отличающийся тем, что, с целью повышения разрещающей способности, он выполнен по дифференциальной схеме с парным каналом, в коюром детекюр и фзьчьтр идентичны соотвегстнующим уз.кпт ооювного канала,, а излучатель выполнен из рабочего материала фильтра. 2.Анализатор по и. 1, отличающийся тем, что к материалу фильтра с /С-скачком поглощения в рабочем диапазоне длнн волн добавлен материал с 1-скачком поглощения в рабочем днаназоне длин волн, так что на щкале длин волн L-скачок лежит между /С-скачком фильтра и /С-скачком элемента с атомным номером на единицу меньщим, чем атомный номер фильтра, причем материал с L-скачком расположен по ходу лучей после материала е /С-скачком. 3.Анализатор по ип. 1, 2, отличающийся тем, что в качестве излучателя использован газ, заполняющий объем основного канала. 4.Анализатор по пп. 1, 2, отличающийся тем, что излучатели основного канала выполнены в виде подслоев, параллельпых друг другу.

/

Фиг.4

fu9.2

Коэ(р(рициент поглощения

гпк

Cuf(f3

Фиг.З