Устройство для активакционного анализа Советский патент 1977 года по МПК G01N23/221 

1

Изобретение относится к области акти:вационного анализа и может быть использовано при определении концентраций элементов в порошковых пробах.

Известно устройство для нейтронно-активационного анализа порошковых проб, содержащее детектор радиоактивного излучения, емкость для облучаемого материала и фотоумножитель (ФЭУ) с радиотехнической схемой, фиксир5пющий световые вспышки, возникающие при детектировании или излучения. Порошковую пробу засыпают в емкость, активируют нейтронами и с помо- 1дью детектора ФЭУ и радиотехнической схемы измеряют наведенную р или Т -ра- диоактивность пробы.

Однако известное устройство имеет низкую эффективность при регистрации и У-излучений, исключить влияние мещающих элементов в нем нельзя, что приводит к существенным трудностям при выделении полезного сигнала на уровне фона.

Цель изобретения - повысить чувствительность и селективность активационного анализа порошковых проб.

Цель достигается тем, что в предлагаемом устройстве детектор излучения выполнен в виде двух блоков, каждый из которых состоит из двух цилиндрических сцинтиллят-оров. Один из сцинтилляторов чувствителен преимущественно к ( -излучению наведенной радиоактивности, а другой к J -излучению. Емкость для облучаемого материала расположена между сцинтилляторами, чувствительными преимущественно к fb -излучению.

На фиг. 1 изображена детекторная

часть предлагаемого устройства, общий

вид; на фиг. 2 приведена схема распада

16

.N

с периодом

радиоактивного изотопа , полураспада 7,35 сек.

Устройство состоит из двух блоков. Каждый из блоков состоит из двух цилиндрических сцинтилляторов. Сцинтилляторы 1 чувствительны к излучению радиоактивного изотопа, Сцинтилляторы 2 к jb -излучению. Между блоками размещена цилиндрическая емкость 3 для порошковой пробы. Над блоками размещен ФЭУ 4, Устройство действует следующим образом. Облученная потоком нейтронов порошковая проба, размещенная в емксюти 3, испускает |Ь и -излучение. Распад радиоактивного изотопа часто бывает каскадным: испускается jb -частица, а затем через промежуток времени менее 10 °сек - один или несколько/р- квантов. Сцинтиллятор 2 с высокой эффектив- ностью регистрирует fb -излучение пробы и практически не регистрирует ее уизлучение. Сцинтиллятор 1 регистрирует преимущественно У -излучение пробы. Так как вылет и jt -частиц из пробы происходит практически одновременно, ФЭУ 4 с радиотехнической схемой регистрирует сум марную энергию каскадного fr-и излучения, потерянную в детекторных блоках. Эт суммарная энергия существенно превышает среднюю энергию Р-излучения и энергию у -квантов и является дополнительной специфической характеристикой радиоактивного ядра. Для упрощения радиотехнической схемы и обеспечения возможности регистрации из лучения с помощью одного ФЭУ сцинтилля- торы 1 и 2 должны быть выполнены из ве ществ с одинаковой конверсионной эффективностью. Для уравнивания световой энергии вспыщки от сцинтилляторов 1 и 2 в ряде случаев целесообразно применять филь ры-гасители между ФЭУ и сцин-Гиллятором Применение предлагаемого устройства позволяет для целого ряда элементов повы сить чувствительность и селективность их определения. Расчеты и предварительная проверка на лабораторных экспериментальных установках показывают, что устройств целесообразно применять при определении лития, бериллия, фтора, серебра, индия и целого ряда других элементов. Пример. Определение фтора в порощковых пробах. На фиг. 2 показана схема распада радиоактивного изотопа . N с периодом полураспада 7,35 сек, образовавшегося в результате активации фтора быстрыми нейтронами, р (и , eC)N®. Анализ схемы pacnaf показьшает, что максимальч ная суммарная энергия |Ь и -излучений составляет для изотопа N 10,3 Мэв при любой схеме распада. Так как спектр (5-из лучения белый, а не линейчатый и имеет максимум при определенной средней энергии, то энергия, которая может быть зарегистрирована детектором ядерного излучения при полном поглощении в нем энергии каскадного |Ь-и jp -излучения, составляет для изотопа N около 8 Мэв. В известных устройствах для нейтронноактивационного анализа измеряют Р или 2Р -излучения пробы. Эффективность детекторов к р -излучению можно сделать весьма высокой. Однако из-за влияния мешающих изотопов А и М| необходимо измерять р -излучение с энергией более 3 Мэв. Рассмотрение схемы распада N с учетом формы |Ь -спектров показывает, что на один распад N испускается не более 10-15% (Ь -частиц с энергией более 3 Мэв. Можно измерять -у -излучение изотопа N с энергией более 2,3 Мэв (энергия мешающего -излучения радиоактивных изотопов не превышает эту величину). Изотоп J4 испускает 76% у -квантов с энергией, превышающей эту величину. Однако эффективность детекторов g -излучения для у -квантов большой энергии весьма мала. Поэтому с помощью известного уст ройства трудно получить высокую чувствительность и селективность анализа на фтор. Предлагаемое устройство позволяет зафиксировать все акты радиоактивного распада и при пороге дискриминации более 4,6 Мэв позволяет регистрировать до 50-70% актов распада N при отсутствии мешающих излучений. Чувствительность анализа на фтор при этом возрастает в 3-10 раз. Опытная проектируемая установка для определения фтора имеет следующие параметры:Внутренний блокСзО мм 8Ох8О Детектор j -излучения Сцинтиллирующая пластмасса Детектор р- излучения: Внутренний диаметр, мм 80 Внешний диаметр, мм100 Высота, мм80 Толщина емкости для пробы, пластмасса, мм0,5 Толщина цилиндрической пробы, мм5 Внешний блокСцинтиллирую- щая пластмасса Диаметр мм40О В качестве световода от детекторного лока к ФЭУ-49 использована также сциниллируюшая пластмасса. Формула изобретения 1. Устройство для активационного анализа проб материала, содержащее детектор изл5гчения, емкость для облучаемого материала и фотоэлектронный умножитель (ФЭУ) с радиотехнической схемой, о т л и ч а ющ е е с я тем,что,с целью увеличения чувствительности и селективности анализа путем обеспечения возможности измерения суммарной энергии и у-излучений, выделяющейся в детекторе при каждом акте распада радиоактивного изотопа, детектор излучения выполнен в виде двух блоков, каждый из которых состоит из цилиндрических сцинтилляторов, одного чувствительного преимущественно к Tf -излучению, другого чувствительного преимущественно к |Ь -излучению. Причем емкость для облучаемого материала

расположена между сцинтилляторами, чувствительными к fb -излучению.

2.Устройство по п. 1, о т л и ч а ю- ш е е с я тем, что, с целью упрощения электронной схемы, сцинтилляторы выполнены из вещества с одинаковой конверсионной эффективностью.

3.Устройство по пп. 1 и 2, о т л и чающееся тем, что между сцинтиллятором, чувствительным преимущественно к

У -излучению, и ФЭУ размещен поглотитель, уменьщающий интенсивность световой вспышки.