Способ определения концентрации элементов Советский патент 1977 года по МПК G01V5/00 

1

Изобретение относится к способу определения концентраций элементов, обладающих свойством резонансного поглощения надтепловых нейтронов и может быть использовано при поисках, разведке и разработке месторождений полезных ископаемых.

Известен способ определения концентраций элементов, обладающих свойством резонансного поглощения надтепловых нейтронов, который состоит в том, что измерение проводят с детектором подкадмиевых нейтронов, окруженным экраном из резонансного поглотителя, количество резонансных нейтронов фиксируют по разности в скорости счета с резонансным поглотителем и без него.

Недостатком известного способа является его низкая чувствительность к изменению концентрации резонансного поглотителя в горной породе. Объясняется это тем что экран из резонансного вещества поглощает нейтроны и за пределами резонанса.

Цель изобретения - повышение чувствительности определения.

Для этого помимо измерения м.иоткости потока медленных нейтроноз с энергией выще заданной граничной с экрпко-л из резонансного поглот1;теля н без аега цополнительно измеряют ллотиост;., потока лецленных нейтронов с тем же зкрако:-; н без него при граничной экерг1п:, например, первоначальной и па совокупным данным иошючают влияние вкерезонансно- го поглощения нейтронов на резу;1ьтаты измерений.

Действительно, поскольку энергетический спектр нейтронов в нацтепловой области подчиняется закону Т/Е, а э4|фбктивнос детектора закону 1/ , то часть зарегистрированной разности, обусловленная внерезонансным поглощением нейтронов в экране, будет выражена в виде

-I(.гае (Е) - макроскопическое сечение поглощения нейтронов в материале экрана, см /г; - плотность экрана, г/см ;

i

- толщина экрана, см;5

Е - энергия нейтрона, эв; Ъ - некоторая граничная энергия

нейтронов, лежащая ниже главного резонанса, эв; - постоянный коэффициент.10

Поскольку поглощение в экране подчинятся закону l/N/T, . мгце Е - энергия тепловых нейтронов; у /Е - макроскопическое сечение зах вата тепловых нейтронов в экране, см. /г Обозначим ljE,), X, A.2Rl(l-e-° )dx --i-O-flTb О Если 1 , что справедливо для большй а ства резонансных поглотителей, то р-Уь Таким образом, часть зарегистрирован ной разности, обусловленная внерезонансн поглощением нейтронов в экране обратно пропорциональна граничной энергии. . Произведем две серии измерений разно ти плотности потока медленных нейтронов с резонансным поглотителем и без него. Вначале замерим разность при неко торой граничной энергии Ъ . а затем ра KiXiиJО. Od JL tJlVlрЫ ностьД при граничной энергии Ъ , тог и , . чЛ где: Дрр,- поглощение за счет резонанса; л А л Д. -г- 1 Д, i Ъ. а b

А - не зависит от граничной энерv гии и

Отсюда

Д,

JlL

b.

(г)

)N

-Д ПОЛИ ПОЛНПОЛИ (-V Л ПОЛИ ПОЛИ (-) Последовательность операций в предложенном методе следующая. 1.Измеряют плотность потока медленных нейтронов с граничной энергией Ь без резонансного поглотителя на детекторе. 2.Измеряют плотность потока медленных нейтронов с граничной энергией Ъ , с экраном из резонансного поглотителя на детекторе. 3.Вычисляют разность результатов двух предыдущих измерений. 4.Измеряют плотность потока медленных нейтронов при граничной энергии t), с тем же экраном из резонансного поглотителя, что и в п. 2. 5.Вычисляют разность результатов двух предыдущих измерений A. . 6.По формуле вычисляют резонансную разность. Проверка предложенного способа осуществлялась на моделях, представляющих собой смесь аркозового пескв, чугунной дроби, поплуцитоБОГо цезиевого концентрата и воды. Влажность модельной среды 1%, плотность 2,6 г/см . Источником нейтронов служил калифорний - 252. Детектором - детектор тепловых нейтронов. Экран из резонансного поглотителя - засыпной из химически чистого вещества Сз„СО, плотностью 2 г/см и толщиной 5 мм. При измерениид детектор дополнительно окружался экраном из металлического кадмия толщиной 1 мм, который поглощал все нейтроны с энергией ниже 0,5 эв ( Ь. О,.5). При измерении Д детектор полн

окружался экраном из металлического кадмия толщиной 1 мм и металлического индия толщиной 1 мм, который поглощал все нейтроны с энергией ниже 2 эв (Ь. 2). Тогда но формуле

i ,

J (21 - Л

3 ПОЛИ

3 ПОЛИ

Чувствительность к изменению концентрации цезия в среде по данным модельных измерений можно оценить по следующий таблице.

Таким образом, применение предложенного способа позволяет увеличить чувствительность к изменению концентрации цезия в среде почти в два раза.

О 0,5

1

0,76 Формула изобретения Способ определения концентрации элементов, обладающих свойством резонансного поглощения медленных нейтронов, основанный на облучении горной породы быстрыми нейтронами и измерении плотности потока медленных нейтронов с энергией выше зада ной граничной с фильтром из резонансного

1

0,58 поглотителя и без него, отличающийся тем, что, с целью повыщения чувствительности определения, дополнительно измеряют плотность потока медленных нейтронов с тем же фильтром и без него при другой граничной энергии и по совокупным данным опредечяют концентрацию элемента.