Способ рационального измерения плотности Советский патент 1981 года по МПК G01N9/24 

(54)СПОСОБ РАДИАЦИОННОГО ИЗМЕРЕНИЯ ПЛОТНОСТИ

. тЪричногЬ. излучения в двухдетекто-.

pax, удаленшх от источника на разные расстояния. Детекторы регистриру ют йЩШШейьныё пучйи однок ратно рассеянных квантов по отношениям ско ростей счета этих квантов судят о плотноета среды в исследуемом участке 2. Недостатком способа является низкая статистика при регистрации однократно рассеянноа о излучения, поэтому приходится регистрировать также и МйОГШГратно рассеянное излучение, приходящее из участков меньшей глубины, Йалая прогшкающая способность первич.ных и вторичных квантов и слабая интенсивность регистрируемого излучения приводят к повышенным требованиям к активности источника. Но даж при достаточной активности источника размазывание первичного пучка и вклад многократно рассеянного 1йзлучёнйя ограничивает глубинность способа. На определение плотности влкяет также изменение атомного номера среды . Цель изобретения - увеличение точт ности .определения плотности, а также увеличение глубинности исследования этих параметров среды, Это достигается тем, что в способе исследования материалов по рассеяннО му гаШа-излучёнию, включающем облу чёшё среды ксШшмнровайньм пучком гамма-излучения и регистрацию вторичкого излучения в нескольких, например двух, детекторах с параллельными ,, коллиматорами, направле;нными на точЮ среды, расположенные на оси первичного пучка, удаленных от источника на разные расстояния, облучение ТГравЬдят выеокоэнергетическрго гаммайзлучення с энергией выше порога образования пар, определяют эффективный атомный номер среды по отношениям скоростей, счета аннигиля.ционных кванТрвк комптоновски рассеянным квантам в кавдом из детекторов, а о плотности среды СУДЯТ по отношениюскоростей счета аннигиляциойных квантов в разны детек-тб15ах с учетом измеренного значе ния эффектавного атомного номера среды. : На чертеже изображена схема облучения и регистрации ,вторичного.излучения,Koлли шp6вaнныe детекторы 1 и 2, расшэложенныё нараэнЫх расстояниях

-- ( i-707403

от источника, просматривают точ-. , ки А и В исследуемой среды 3, причем через эти -точки проходит коллимированнь й пучок высокоэнергетических квантов источника 4. Облучение производят, например, тормозным. Излучением с максимальной энергией МэВ. В детекторах 1 и 2 схемами дискриминации вьщеляются аннигиляционнь1е и комптоновские рассеянные кванты. Эффективный атомный номер среды в исследув1 ом участке, ограниченном треугольником ABC, определяют по формуле У Ч, (N2/N;).0(0g,E 2lA,., J2A где IN - -ч 9 N2,- -отно . 32.К-- „. шения скоростей счета (,интенсивностеи) аннигиляционных ( Лд ) квантов к комптоновски рассеянным квантам ( 3| ) в детекторах 1 и 2 соответственно; расЛ-ояние от точек А или С до поверхности среды вдоль пучков вторичного излучения; Ф (0%, У - независимая величина , -,, ,X)J Ф «.«e.t) - 2ir(Z4i)z6eC05,E) гтг ФоСВ бёС€%,Е)Sy,(e,z) ° Г величина, по стоянная длч всех элементов, Здесь 5ду(Е,) - -полное сечение образования пар квантами с энергией Е в веществе-с эффективным атомным номером 2 (5е ( ц, Е ) дифференциальное сечение рассеяния на один электрон., Плотность среды в зоне ABC определяют по формуле епМд-ь дё - отношение скоростей счё-. та.аннигиляционньк квантов в детектоpax I и 2; 1р- коэффициент, зависящий только от геометрии измерений; Од /) - коэффициент, в общем случае зависящий от атомного номера; и -массовые коэффициенты ослабления первичных и аннигиляционных квантов; . В предлагаемом способ е по измерендому значению 2. уточняют значения

/J/1 и д и величину 0|д и зате определяют плотность.

Плотность может быть определена также по формуле

eH(NilN)

(/Сд,,)г4 ще yCJK - массовый коэффициент оспабления комптоновски рассеянного; излучения. :

При наличии инородной прослойки или стенки мезкду детекторами и средой атомный номер глубинной зоны может быть определен с учетом ослабления вторичных квантов по формуле

. (Ыа)Ы) г1 гСрСв9,ЕГ

где К--а- ) массовые коэффициенты ослабления;

Р и t - плотность и толщина

прослойки. Если они неизвестны, то их можно определять этим же способом или другими известными способами. При использовании источника с

тормозным спектром его можно рассматривать как сумму ряда монохроматографических квантов, тем самым сохраняются всё основные методические особенн ости, справедливые для монохроматографических квантов,

Преимущества облучения высокоэнергетическими квантами и исполь-зования анниГИЛяционных квантов подтвервдают дайные расчета выходоа аннигиляционных и однократно рассеянных квантов при энергии первичных квалтов 6 МэВ,Выход этих квантов сравнивается с выходом рассеянных квантов при энергии;первичных квантов 6 МэВ, Выход этих квантов сравнивается с выходом рассеянных квантов при энергии источника 1 МзВ, характерной для прототипа (см. таблицу

ПредлагаеДанные приведены для материала, близкого -по плотности и атомному аомеру к горным породам ( ,7 г/см, -13} при геометрии измерения с.

параметрами V-t 40 fa 70, ПсР/. R 40 см, Г 10 см. При этом иссл-едуемый участок ABC находится на глубине 25,7 см, Г гг 6,85 см, R,, . 27,4 см.

Из таблицы видно, что выход аннигиляционных квантов 11-|АИ G2.A з единичного объема сре/ц в точках А и Б превьшает выход рассеянных KBaffftfS 7 |K и от источника с энергией 1 МэВ в 78 и 300 раз гфи одинаковых условиях облучения и регистрации,

Для квантов с энергией 6 МэВ Фо (Е 1, и ф(,093,В рассматриваемом примере N,- ,2,f N1 -Ц ,43;7Г Яа., По этим данным определяем, согласно (l), величину Z 3,

Далее определяем,чт6 Мд 3 |д/02д 9,7 ,84; , так как дан-ные приведены для узкопарагшельных пучков; по отношению мд и с учетом величины И А. получаем по формуле (3) величннур-2,7 г/см 3,

При реализации способа в конкретном приборе с заданной геометрией регистрации проводится калибровка прибора на средах с известной плот