Устройство для определения содержания азота Советский патент 1989 года по МПК G01N23/222 

Известны устройства для определения содержания азота в материалах, таких как азотные удобрения, зерно, мука, быстрым нейтрон-гамма-методом (радиационный захват медленных нейтронов).

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является устройство, содержащее замедлитель быстрых нейтронов, окружающий камеру с исследуемым образцом, изотопный источник нейтронов, детекторы гамма-излучения, смеситель импульсных сигналов, одноканальный амш1итудный анализатор, детектор медленных нейтронов, интегральный дискримнатор и счетчики.

Недостатком этого устройства является определение содержания азота в контролируемых материалах регистрацией числа импульсов с одноканального амплитудного анализатора, который выделяет сигналы с детектора гаммаквантов, соответствующие энергии 9,810,8 МэВ, т.е. область спектра тамма-излучения, в которую дают основной вклад гамма-кванты радиационного захвата медленных нейтронов ядрами азота (10,8 МэВ), и регистрацией потока тепловых нейтронов в зоне контроля, без учета влияния вклада быстрых нейтронов,которые создают основной фон в выделенной области гамма-излучения. Величина фона изме-. няется с. изменением потока быстрых нейтронов в месте расположения детек тора гамма-излучения, который, в свою очефедь, зависит от содержания водорода в контролируемом материале. Таким образом, флуктуации уровня фона при переходе от одного анализируе мого образца к другому приводят к ошибкам в определении содержания азо та. Экспериментальная проверка показа ла, что отношение К интенсивности им пульсов фона детектора гамма-излучения интенсивности импульсов с выхода детектора быстрых нейтронов п остается практически постоянным для контролируемых материалов с различным содержанием водорода, V JS . К const. в то время как поток медленных нейтронов, например, с уменьшением потока быстрых нейтронов уменьшается по сравнению с ним с большей скоростью, т.е. непропорционально. Цель изобретения - повьш1ение чувствительности определения содержания азота. Это достигается введением в устройство детектора быстрых нейтронов, соединенного с интегральным дискрими натором, выход которого соединен с первым входом первой схемы отношения второй вход которой соединен с выходом интегрального дискриминатора, по ключенного к выходу детектора медленных нейтронов, и вторым входом второй схемы отношения, первый вход которой подключен к выходу одноканального амплитудного анализатора, а выходы йхем отношения соединены с входами схемы разности. На чертеже показана блок-схема предлагаемого устройства. Устройство для определения содержания азота содержит замедлитель быстрых нейтронов из парафина 1, окружающий камеру 2 с исследуемым образцом, изотопный источник 3 быстрых Нейтронов, свинцовую защиту 4 детектора гамма-излучения 5 от гаммаизлучения нейтронного источника,преселектор 6, выделяющий импульсы только от гамма-квантов высоких энер гий, соединенный с входом усилите - ля 7, амплитудш 1й одноканальный анализатор 8, выделяющий область спектра гамма-излучения 9,8-10,8 МэВ, детектор 9 быстрых нейтронов, соединенный выходом с входом усилителя 10, подключенного к входу интегрального дискриминатора 11, выделяющего импульсы, соответствующие быстрым нейтронам, детектор 12 медленных нейтронов, соединенный с усилителем 13, который соединен, в свою очередь, с интегральным дискриминатором 14. Выход дискриминатора 14 подключен к второму входу схемы 15 отношения, первый вход которой подключен к выходу дискриминатора 11 у и к второму входу схемы 16 отношения, первый вход которой соединен с выходом одноканального анализатора 8. Выходи схем 15 и 16 отношения подключены к входам дифференциального усилителя 17 (схемы разности), который производит вычитание поступаюш 1Х на его входы сигналов один из другого, а показываняций прибор 18 подключен к выходу дифференциального усилителя17. Работает устройство следугацим образом. Исследуемый образец помещают в камеру 2, где он облучается потоком нейтронов. Гамма-излучение регистрируется сцинтилляционным детектором Nal(Te), быстрые нейтроны сцинтилляционным детектором на основе стильбена и схемы разделения импульсов от быстрых нейтронов и гамма-квантов. Медленные нейтроны регистрируются борным счетчиком. В процессе анализа измеряется величина, пропорциональная содержанию азота в образце т т где ni ,п ,п,, - регистрируемая интенсивность гамма-излучения, потока медленных и быстрых нейтронов, соответственно;, К п./п. При работе устройства выделенные во всех каналах импульсы поступают на соответствующие входы схемы отношения, С выхода схемы отношения снимается аналоговая величина, а именно, напряжение, величина которого пропорциональна отношению поступающих на входы схемы интенсивностей импульсов. Таким образом, напряжение на выходе схемы отношений 16 пропорционально отношению ni/n , а на выходе схемы 15 отношения - соответственно . Но так как необходимо с выхода схемы 15 снимать величину напряжения в К раз меньшую, то на выходе схемы 15 устанавливают резистивный делитель (переменное сопротивление). Одновременно этот делитель служит для настройки устройства, т.е. выбора такого коэффициента К, чтобы 52 6 при изменении фона (в отсутствии азо-та) на выходах схем 15 и 16 отяомения бьши равные напряжения. Таким образом, по величине напряжения с выхода дифференцкплъного усилителя можно судить о величине содержания азота в анализируемом материале, что осуществляется соответствующей градуировкой шкалы показьтающего прибора

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ, -СОДЕРЖАНИЯ АЗОТА, состоящее из изо- •топного источника быстрых нейтронов,замедлителя быстрых нейтронов, детек- .торов захватного гамма-излучения имедленных нейтронов, одноканального и интегрального амплитудных дискрими-' наторов, отличающееся тем, что, с целью увеличения чувствительности определения содержания азота, оно снабжено детектором быстрых нейтронов, соединенным с интегральным дискриминатором, выход которого соединен с первым входом первой схемы введенных схем отношения, второй вход которой соединен с выходом интегрального дискриминатора, подключенного к выходу детектора медленных нейтронов, и вторым входом второй схемы отношения, первый вход которой подключен к выходу одноканального амплитудного анализатора, а выходы схем отношения соединены со входами введенной схемы разности.(Л

X

12

18

1

т

rtlnj

/7