DE1523055C

DE1523055C - Method and device for radio metric analysis

Info

Publication number: DE1523055C
Authority: DE
Inventors: Haruo Yokohama; Onodera Koichi Kawasaki Muto (Japan)
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Publication date: 1971-04-15

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur radiometrischen Analyse, bei dem eine auf ihre Zahl an Atomkernen eines bestimmten Niiklids zu untersuchende Probe zu einem ersten Zeitpunkt in einen Bestnihlimgsfluß eingebracht wird, bei dem die zu untersuchende Probe zu einem zweiten Zeitpunkt aus dem Bestrahlungslluß herausgenommen wird und bei dem die Zerfallsrate der aktivierten Atomkerne des zu untersuchenden Nuklids in der Probe sodann zu einem dritten Zeitpunkt gemessen wird. Eine Messung der Zahl der in einer Probe enthaltenen Atomkerne eines Nuklids einer zu untersuchenden Substanz wird dabei ermöglicht, ohne daß hierzu bei jeder Messung eine gesonderte Flußüberwachungsprobe benötigt würde. .The present invention relates to an apparatus and a method for radiometric analysis a sample to be examined for its number of atomic nuclei of a certain Niiklid as a first Point in time is introduced into a component flow, in which the sample to be examined is removed from the irradiation light at a second point in time and at which the rate of decay of the activated atomic nuclei of the nuclide to be examined is in the Sample is then measured at a third point in time. A measurement of the number contained in a sample Atomic nuclei of a nuclide of a substance to be examined is made possible without a separate flow monitoring sample would be required for each measurement. .

In der neueren fortschreitenden technischen Entwicklung gewinnt die Elementaranalyse von Rohmaterialien eine zunehmende Bedeutung. Bisher hat man üblicherweise die Elementaranalyse als chemische Analyse durchgeführt, jedoch erfordert dieses Verfahren einen erheblichen Zeitaufwand und ist zur Anwendung bei einer Verfahrenskontrolle ungeeignet. Es wurden deshalb bereits Versuche durchgeführt, eine Analyse der zu untersuchenden Rohmaterialien unter Beibehaltung der Form des zu untersuchenden Gegenstandes zu erreichen.In the recent advancing technical development the elemental analysis of raw materials is gaining increasing importance. So far has Elemental analysis is usually carried out as chemical analysis, but this method is required takes a considerable amount of time and is unsuitable for use in a procedural control. Attempts have therefore already been made to analyze the raw materials to be examined while maintaining the shape of the object to be examined.

Bei dieser sogenannten Radioaktivierungsanalyse werden die in der Probe enthaltenen Elemente, die analysiert werden sollen, mit einem Strahlungsfluß, ζ. B. einem Neutronenfluß, bestrahlt, wodurch sie in radioaktive Nuklide umgewandelt werden, und anschließend wird die Radioaktivität der aktivierten Nuklide gemessen, um so quantitativ diese Elemente zu analysieren.In this so-called radioactivation analysis, the elements contained in the sample that should be analyzed with a radiation flux, ζ. B. a neutron flux, irradiated, making them in radioactive nuclides are converted, and then the radioactivity is activated Nuclides measured in order to quantitatively analyze these elements.

Allgemein wird die zeitliche Änderung der durch Bestrahlung mit einem Strahlungsfluß erzeugten aktivierten Nuklide durch die folgende Gleichung beschrieben: In general, the change over time is generated by irradiation with a radiation flux activated nuclides described by the following equation:

(1)(1)

₄₀₄₀

4545

In dieser Gleichung bedeutet:In this equation:

N — Anzahl der Atomkerne eines Nuklids,
N' = Anzahl der radioaktivierten Atomkerne N - number of nuclei of a nuclide,
N ' = number of radioactivated atomic nuclei

eines Nuklids,
/(;) = die Neutronenflußdichte,
η — der Wirkungsquerschnitt,
λ = die Zerfallskonstante des radioaktivierten Nuklids, "of a nuclide,
/ (;) = the neutron flux density,
η - the cross section,
λ = the decay constant of the radioactivated nuclide, "

t = die Zeit. t = the time.

Durch z. H. einen Neutronenfluß erzeugte radioaktive Nuklide zerfallen mit der Zeit. Insbesondere zerfällt jedes der erzeugten radioaktiven Nuklide mit einer besonderen Zerfallskonstanten unter Aussendung von //-Teilchen, y-Strahlen u.dgl., entsprechend der besonderen Isotopencharakteristik des Nuklids. So kann man ein besonderes Nuklid von einem anderen durch die Eigenschaft der ausgesandten Strahlen und die I lalbwerls/cit des Zerfalls unterscheiden. Es ist so möglich, quantitativ die Anzahl der in der Probe enthaltenen Atome der Nuklide zu bestimmen, wenn man die Dichte dieses Neutroncnflusses /(O gleichzeitig mit der An/alil der radioaktivicrliMi Atomkerne W eines Nuklids messen kann.By z. H. Radioactive nuclides generated by a neutron flux decay over time. In particular each of the generated radioactive nuclides decays with a special decay constant with emission of // - particles, y-rays and the like, according to the special isotope characteristics of the nuclide. So you can get a special nuclide from another differ by the property of the emitted rays and the I lalbwerls / cit of decay. It is so possible to quantitatively determine the number of atoms of the nuclides contained in the sample if one the density of this neutron flux / (O simultaneously with the number of radioactive nuclei W of a nuclide can measure.

Zur Zeit ist es jedoch mit keinem Neutronen erzeugenden Cjerät mit genügend großer Flulklichte, ζ. B. einem Nuklearreaktor, möglich, die Analyse direkt durch eine einzige Bestrahlung einer Probe durchzuführen, da die Dichte des Neutronenflusses nicht immer konstant ist, sondern mit der Zeit schwankt.At the moment, however, there is no neutron generating device with a sufficiently large volume light, ζ. B. a nuclear reactor, the analysis is possible directly by a single irradiation of a sample because the density of the neutron flux is not always constant, but rather over time fluctuates.

Aus diesem Grunde hat man bisher jeweils ein Verfahren angewandt (s. Zeitschrift »Angewandte Chemie«, 70'.;Jahrgang, 1958, Nr. 7, S. 181 bis 187), bei dem man eine Probe mit einer zu bestimmenden Anzahl JVs von Atomkernen eines Nuklids mit einer Vergleichsprobe mit bekannter Zahl N_1n von Atomkernen eines Nuklids zur selben Zeit in demselben Bestrahlungsfluß bestrahlt und sodann zu einem beliebigen Zeitpunkt nach der gleichzeitigen Beendigung der Bestrahlung der beiden Proben gleichzeitig die Zerfallsraten Ns' und N_m' der Probe mit der unbekannten Zahl an Atomkernen und der Vergleichsprobe mißt. Auf diese Weise kann man die sich zumeist unstetig ändernde Größe der Bestrahlungsllußdichte eliminieren, und man erhält die gesuchte Zahl N_s von Atomkernen des betreffenden Nuklids aus der GleichungFor this reason, a method has so far been used in each case (see journal "Angewandte Chemie", 70 '.; Year, 1958, No. 7, pp. 181 to 187) in which a sample with a number of JVs to be determined of Atomic nuclei of a nuclide irradiated with a comparative sample with a known number N _1n of atomic nuclei of a nuclide at the same time in the same irradiation flux and then at any point in time after the simultaneous termination of the irradiation of the two samples, the decay rates Ns ' and N _m ' of the sample with the unknown number of atomic nuclei and the comparison sample measures. In this way one can eliminate the mostly discontinuously changing size of the irradiation luminous density, and one obtains the desired number N _s of atomic nuclei of the nuclide in question from the equation

IV — NIV - N

Mit diesem Verfahren kann eine verläßliche Messung durchgeführt werden, die frei von dem Schwankungseinfluß in der Dichte des Bestrahlungsflusses, z. B. des Neutronenflusses, ist. Es war jedoch erforderlich, wenigstens zwei getrennte Anordnungen für den Transport der Proben, z. B. durch Rohrpostanlagen, sowie für die Messung der Radioaktivität vorzusehen, da die erzeugte Radioaktivität in der zu messenden Probe und in der Vergleichsprobe gleichzeitig gemessen werden müssen. Dies führt zu dem Nachteil, daß umfangreiche Geräte erforderlich sind, die schwierig zu bedienen sind. Ein weiterer schwerwiegender Nachteil eines derartigen Verfahrens besteht jedoch zusätzlich noch darin, daß zu jeder Messung mit einer andersartigen Substanz eine eigene Vergleichsprobe hergestellt werden muß und daß selbst bei derselben zu messenden Substanz mehrere Vergleichsproben hergestellt werden müssen, da die Radioaktivität einer Vergleichsprobe vor einer neuen Messung erst vollständig abgeklungen sein muß. .With this method, a reliable measurement can be made free from the influence of fluctuation in the density of the irradiation flux, e.g. B. des Neutron flux, is. However, it was necessary to have at least two separate arrangements for the Transport of samples, e.g. B. provided by pneumatic tube systems, as well as for the measurement of radioactivity, since the radioactivity generated in the sample to be measured and in the comparison sample are measured at the same time Need to become. This leads to the disadvantage that large-scale equipments are required which are difficult to use. However, there is another serious disadvantage of such a method In addition, there is a separate comparison sample for each measurement with a different substance must be produced and that several comparison samples are produced even for the same substance to be measured must be, since the radioactivity of a reference sample is only complete before a new measurement must have subsided. .

Diese Nachteile werden nunmehr bei einem Verfahren der eingangs angegebenen Art erfindungsgemäß dadurch beseitigt, daß von dem ersten Zeitpunkt ab eine durch den Bestrahlungsfluß in einer radiometrischen Einrichtung bewirkte, diesem Bestrahlungsfluß proportionale Gleichspannung auf den Eingang einer elektrischen Integrationsschaltung gegeben wird, deren Zeitkonstante gleich dem Reziprokwert der Zerfallskonstanten λ des radioaktivierten Nuklids der zu untersuchenden Substanz ist, daß diese Gleichspannung von dem zweiten Zeitpunkt ab auf Null verringert wird und daß zu dem dritten Zeitpunkt die an dem Ausgang der Integrationsschaltung anliegende Spannung V gemessen wird.These disadvantages are now eliminated according to the invention in a method of the type specified at the outset in that, from the first point in time onwards, a direct voltage proportional to this irradiation flow is applied to the input of an electrical integration circuit, the time constant of which is equal to the reciprocal of the The decay constant λ of the radioactivated nuclide of the substance to be examined is that this direct voltage is reduced to zero from the second point in time and that the voltage V present at the output of the integration circuit is measured at the third point in time.

Die Zahl der Atomkerne /V_s des Nuklids ergibt sich dann aus der FormelThe number of atomic nuclei / V _{s of} the nuclide then results from the formula

JV, = K- JV, = K-

/VV
V / VV
V

wobei Keine durch eine einmalige Messung mit einer Probe mit einer bekannten Zahl von Atomkernen vorher bestimmte Proportionalitätskonstante bedeutet.where none by a one-time measurement with a Sample with a known number of atomic nuclei means a previously determined constant of proportionality.

3 43 4

Ein derartiges Verfahren hat den wesentlichen Vor- Fall erreichbare Zahl der austretenden Neutronen teil, daß nunmehr nicht bei jeder Messung eine radio- liegt in der Größenordnung von etwa 10¹⁰ n/Sek.
aktivierte Vergleichsprobe mit einer bekannten Menge Durch die Abschirmung 12 hindurch verläuft eine der zu messenden Substanz erforderlich ist und daß Rohrpost 14, die an einem Ende mit einem y-Strahldarüber hinaus fortlaufend Messungen durchgeführt 5 detektor 15 verbunden ist, der mit einem Strahlenwerden können, da als radiometrische Einrichtung meßgerät 16 verbunden ist. Am anderen Ende der Vorrichtungen verwandt werden können, die nicht Rohrpost, das der Neutronenquelle gegenüberliegt, radioaktiv werden oder deren Radioaktivität extrem ist ein von Neutronen bestrahlter Teil 13 vorgesehen, schnell abgeklungen ist. und die in den Rohrpostbüchsen enthaltenen ProbenA method of this type has the essential factor of the achievable number of exiting neutrons, that now a radio frequency is not in the order of magnitude of about 10 ¹⁰ n / sec for every measurement.
activated reference sample with a known amount One of the substances to be measured runs through the shield 12 and that pneumatic tube 14, which at one end is connected to a y-beam, in addition to that, continuous measurements are carried out 5 detector 15, which can be connected to a radiation as a radiometric device measuring device 16 is connected. At the other end of the devices can be used, which are not pneumatic tube, which is opposite the neutron source, radioactive or whose radioactivity is extreme, a part 13 irradiated by neutrons is provided, has quickly decayed. and the samples contained in the pneumatic tube carriers

Die Verringerung der durch die radiometrische io werden zwischen dem Teil 13 und dem y-Strahlen-The reduction in the radiometric io will be between the part 13 and the y-ray

Einrichtung erzeugten Gleichspannung auf Null kann detektor 15 durch die Rohrpost 14 befördert. Die inDevice generated DC voltage to zero can detector 15 conveyed by the pneumatic tube 14. In the

auf verschiedene Weise erfolgen. Dies kann durch Ab- der Probe durch Neutronenbestrahlung gebildetedone in different ways. This can be formed by removing the sample through neutron irradiation

schalten des Bestrahlungsflusses oder durch Abschir- Radioaktivität wird durch den y-Strahlendetektor 15switching of the irradiation flux or by shielding radioactivity is carried out by the y-radiation detector 15

mung der radiometrischen Einrichtung gegen den bestimmt, der ein Szintillationszähler vom NaI(Tl)-determination of the radiometric device against the one determined by a scintillation counter from the NaI (Tl) -

Bestrahlungsfluß oder durch Entnahme der radio- 15 Typ sein kann. Vorteilhafterweise wird zur MessungIrradiation flow or by extraction of the radio-15 type. It is advantageous for the measurement

metrischen Einrichtung aus dem Bestrahlungsfluß er- der Radioaktivität ein Gerät 16 verwandt, das denMetric device from the irradiation flow he radioactivity a device 16 is used, which the

reicht werden. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, bereits ermittelten Ausgang des Detektors 15 durchbe enough. Another possibility is to use the output of the detector 15 that has already been determined

daß die den Gleichstrom erzeugende radiometrische einen Impulshöhenanalysator analysiert und sodannthat the radiometric generating the direct current analyzes a pulse height analyzer and then

Einrichtung kurzgeschlossen wird. das Analysenergebnis auf einem Zählgerät aufzeichnet.Device is short-circuited. records the analysis result on a counter.

Zur Durchführung des Verfahrens eignet sich insbe- 20 In dem neutronenbestrahlten Teil 13 befindet sichIn particular, there is 20 in the neutron-irradiated part 13 for carrying out the method

sondere eine Vorrichtung mit einer einen Bestrahlungs- ebenfalls ein Neutronenflußdetektor 17. Dieser Detek-Special a device with an irradiation also a neutron flux detector 17. This Detek-

fluß erzeugenden Einrichtung und mit einem die Zer- tor dient dazu, die Neutronen nachzuweisen und inFlux generating device and with a Zer- tor is used to detect the neutrons and in

fallsrate der zu untersuchenden Probe feststellenden elektrische Werte zu überführen, so daß z. B. eineif rate of the sample to be examined ascertaining electrical values to be transferred, so that z. Legs

Zähler und die sich auszeichnet durch eine radio- der Neutronenflußdichte proportionale Anzahl vonCounter and which is characterized by a radio proportional to the neutron flux density of

metrische Einrichtung zur Erzeugung eines der Fluß- 25 Impulsen erhalten wird. Für diese Zwecke ist besondersmetric device for generating one of the flux pulses is obtained. For this purpose is special

dichte des Bestrahlungsflusses proportionale Gleich- ein Kunststoffszintillator mit hoher Empfindlichkeitdensity equal to the irradiation flux - a plastic scintillator with high sensitivity

spannung, durch eine aus wenigstens einem mit einem geeignet, der aus einer Kombination einer plastischen,tension, by one of at least one suitable with one that consists of a combination of a plastic,

Kondensator in Reihe geschalteten Widerstand be- fluoreszierenden Substanz mit einem Photoverviel-Capacitor in series resistor fluorescent substance with a photomultiplier

stehenden Integrationsschaltung, die mit der radio- fächer besteht. Die von dem Neutronenflußdetektor 17standing integration circuit, which consists of the radio fan. The from the neutron flux detector 17

metrischen Einrichtung zu einem Schaltkreis ge- 30 erhaltenen Signale werden durch einen Verstärker 18Signals obtained from a metric device to a circuit are passed through an amplifier 18

schaltet ist. verstärkt. Da die erhaltenen Signale in Form vonis switched. reinforced. Since the signals received are in the form of

Hierbei ist vorzugsweise wenigstens einer der Wider- Impulsen vorliegen, so ist in dem Verstärker 18 ein stände und/oder einer der Kondensatoren veränder- geeignetes Zählratenmeßgerät (nicht gezeigt) vorbar ausgebildet, so daß die Zeitkonstante der Inte- gesehen, das eine Gleichspannung erzeugt, die progrationsschaltung variabel ist. Hierdurch kann erreicht 35 portional der Frequenz der Impulse ist. Die an dem werden, daß die Zeitkonstante der Vorrichtung an die Verstärker 18 austretende Ausgangsspannung hat da-Reziprokwerte der Zerfallskonstanten verschiedener her einen Wert, der der Neutronenflußdichte pro-Nuklide anpaßbar ist, so daß zur Messung eines portional ist. Wird ein Detektor verwandt, der eine anderen Nuklids lediglich die Zeitkonstante der Inte- Gleichspannung erzeugt, die proportional dem Neugrationsschaltung neu eingestellt zu werden braucht. 40 tronenfluß ist, so kann auf das Zählmeßgerät ver-In this case, at least one of the counter pulses is preferably present, so in the amplifier 18 there is a stand and / or one of the capacitors changeable count rate measuring device (not shown) can be provided designed, so that the time constant of the int- seen that generates a DC voltage, the progration circuit is variable. This means that the frequency of the impulses is proportional to 35. The one on that be that the time constant of the device to the amplifier 18 exiting output voltage has da reciprocal values the decay constants of various kinds have a value, that of the neutron flux density per nuclide Can be adjusted so that it is proportional to the measurement of a. If a detector is used, the one other nuclides only produce the time constant of the Inte DC voltage, which is proportional to the neugration circuit needs to be readjusted. 40 is the flow of electrons, the counting device can

Im folgenden soll die Erfindung näher an Hand ziehtet werden.In the following the invention will be drawn closer to hand.

von in der Zeichnung dargestellten vorzugsweisen Wie in F i g. 2 gezeigt, kann der Integrationskreis 19of preferred shown in the drawing As in F i g. 2, the integration circuit 19

Ausführungsbeispielen erläutert werden. In der Zeich- aus einem Widerstand R und einer Kapazität C be-Embodiments are explained. In the drawing, a resistor R and a capacitance C are

nung zeigt stehen, die miteinander in Reihe geschaltet sind. Antion shows that are connected in series with one another. On

F i g. 1 ein Blockdiagramm einer erfindungsge- 45 dem Eingang dieses Integrationskreises liegt entwederF i g. 1 a block diagram of an inventive 45 input of this integration circuit is either

mäßen Ausführungsform einer Vorrichtung zur Radio- der Ausgang des Neutronenflußdetektors 17 oder dermoderate embodiment of a device for radio output of the neutron flux detector 17 or the

aktivierungsanalyse, Ausgang des Verstärkers 18, d. h., an dem Eingangactivation analysis, output of amplifier 18, d. i.e., at the entrance

F i g. 2 eine Integrationsschaltung zur Erläuterung des Integrationskreises tritt die Gleichspannung E(t) F i g. 2 an integration circuit to explain the integration circuit occurs the DC voltage E (t)

der Erfindung und auf. Bezeichnet man die an dem Kondensator C ab-of the invention and on. Letting the off across the capacitor C

F i g. 3 eine abgeänderte Ausführungsform der in 5° nehmbare ^Spannung mit V, so kann man bei einerF i g. 3 shows a modified embodiment of the voltage with V which is acceptable in FIG

F i g. 2 gezeigten Integrationsschaltung. zeitlichen Änderung der Eingangsgleichspannung E(t) F i g. 2 integration circuit shown. change in DC input voltage E (t) over time

In F i g. 1 ist eine Neutronenquelle 11 in einer für die zeitliche Spannungsänderung an dem Kon-Kammer gezeigt, die mit einer Abschirmung 12 um- densator C die folgende Differentialgleichung aufgeben ist. Die Neutronenquelle 11 kann z. B. ein stellen:In Fig. 1 is a neutron source 11 in one for the temporal voltage change at the con chamber shown, which give up the following differential equation with a shield 12 capacitor C is. The neutron source 11 can, for. To trip someone:

Kernreaktor sein. Es kann auch eine Vorrichtung zur 55 äV E(t) V ,_.Be a nuclear reactor. It can also be a device for 55 äV E (t) V , _.

Erzeugung von Neutronen verwandt werden, bei der ~dT~ ⁼ er cr~'
schwerer Wasserstoff durch einen Palladium-LeckflußGeneration of neutrons are used, in the ~ dT ~ ⁼ er cr ~ '
heavy hydrogen through a palladium leakage flow

in eine Ionenquelle eingeführt wird, in der eine elek- wois introduced into an ion source in which an elec-

trische Entladung im schweren Wasserstoff durch r den Widerstandswert des Widerstandest be-tric discharge in heavy hydrogen is determined by r the resistance value of the resistance test

ein Hochfrequenzfeld ausgelöst wird, um ein Plasma ^6o zeichnet,a high frequency field is triggered to ^draw a plasma 6o,

zu erzeugen. Die in dieser Vorrichtung erzeugten c die Kapazität des Kondensators C undto create. The generated in this device c the capacitance of the capacitor C and

Deuteronen werden in eine Beschleunigerröhre ein- _t ^j₆ £_eit
geführt, die auf Hochvakuum evakuiert ist, und sieDeuterons be it in a single accelerating tube _t ^ j £ ₆ _s
led, which is evacuated to high vacuum, and they

werden durch ein elektrisches Feld von z. B. 200 kV Da die Eingangsspannung £(/) proportional derare generated by an electric field of e.g. B. 200 kV Since the input voltage £ (/) is proportional to the

beschleunigt, so daß ein Aufprall auf ein am Ausgangs- 65 nachzuweisenden Neutronenfiußdichte f(t) ist, giltaccelerated, so that an impact on a neutron flux density f (t) to be detected at the exit 65 is true

ende dieser Beschleunigungsröhre angeordnetes Tri- ρ,^ _ , ,, ,. /,·>Tri- ρ, ^ _ , ,,,. /, ·>

tiumtarget erreicht wird, so daß Neutronen durch κ ) — J\ )> \ ) tium target is reached, so that neutrons by κ) - J \)> \)

die Reaktion T(d;n) erzeugt werden. Die in diesem wo k eine Proportionalitätskonstante bedeutet.the reaction T (d; n) can be generated. Which in this where k means a constant of proportionality.

Durch Einsetzen der Gleichung (3) in Gleichung (2) ändert sich die Gleichung (2) inSubstituting equation (3) into equation (2) changes equation (2) to

dV_dV_

dtGerman

kf(t) erkf (t) he

erhe

Vergleicht man diese Differentialgleichung (4) mit der Differentialgleichung (5), wie man sie für die zeitliche Änderung der Zahl der radioaktiven Atomkerne eines Nuklids in einer Probe aufstellen kann, wie sie bei den bisher bekannten Verfahren als Vergleichsprobe verwandt wird:If one compares this differential equation (4) with the differential equation (5), as one would for the can establish a temporal change in the number of radioactive atomic nuclei of a nuclide in a sample, as it is used as a comparison sample in the previously known methods:

dNj,dNj,
atat

so ersieht man, daß die Differentialgleichung (4) denselben Aufbau wie die Differentialgleichung (5) hat, und man erhält deshalb eine ähnlich aufgebaute mathematische Lösung der beiden Differentialgleichungen. Daraus wird aber deutlich, daß man mit der oben angegebenen elektrischen Integrierschaltung das zeitliche Verhalten einer Vergleichsprobe, wie sie bei den bisher bekannten Verfahren üblich war, simulieren kann, wenn man der Anzahl N_m' der radioaktiven Nuklidatome die Ausgangsspannung V der Integrierschaltung zuordnet und das Produkt aus der Kapazität c und dem Widerstand r gleich dem Reziprokwert der Zerfallskonstanten λ wählt:it can thus be seen that the differential equation (4) has the same structure as the differential equation (5), and a similarly structured mathematical solution of the two differential equations is therefore obtained. From this it becomes clear, however, that one can simulate the behavior over time of a comparison sample with the above-mentioned electrical integrating circuit, as was usual with the previously known methods, if one assigns the output voltage V of the integrating circuit to the number N _m 'of radioactive nuclide atoms and that The product of the capacitance c and the resistance r equal to the reciprocal of the decay constant λ selects:

er —he -

Die Gleichung (5) gilt natürlich nicht nur für eine Vergleichsprobe mit einer bekannten Anzahl N_m von Atomkernen eines Nuklids, sondern ebenso natürlich auch für eine Probe mit einer unbekannten Anzahl N_s von Atomkernen eines Nuklids. Löst man somit die Gleichung (5) für eine Probe mit einer unbekannten Anzahl von Atomkernen N_s eines Nuklids und die Gleichung (4) unter Berücksichtigung der Gleichung (6), so erhält man unter der Beachtung der Randbedingungen, daß zur ZeiW = 0; N₈' = V=O ist und die erhaltenen Gleichungen ineinander einsetzt, die Gleichung: Equation (5) naturally applies not only to a comparison sample with a known number N _m of atomic nuclei of a nuclide, but also of course also to a sample with an unknown number N _s of atomic nuclei of a nuclide. If one thus solves equation (5) for a sample with an unknown number of atomic nuclei N _{s of} a nuclide and equation (4) taking into account equation (6), one obtains, taking into account the boundary conditions, that at ZeiW = 0; N ₈ ' = V = O and insert the equations obtained into one another, the equation:

worin K eine Proportionalitätskonstante bedeutet.where K is a constant of proportionality.

Diese Gleichung (7) besagt, daß die unbekannte Zahl Ns von Atomkernen eines gesuchten Nuklids dadurch erhalten werden kann, daß die Probe mit der unbekannten Zahl an Atomkernen eines Nuklids und der Neutronenflußdetektor von einem beliebigen, jedoch für beide Teile gleichen Anfangszeitpunkt t₀ an von demselben Neutronenfluß bestrahlt werden und daß sodann zu einem beliebigen Zeitpunkt I₁ > t₀ gleichzeitig der Wert der Spannung V an dem Ausgang des Integrationskreises 19 und die Zerfallsrate Ns' des gesuchten Nuklids bestimmt wird. This equation (7) says that the unknown number Ns of atomic nuclei of a desired nuclide can be obtained by starting the sample with the unknown number of atomic nuclei of a nuclide and the neutron flux detector from any starting point in time t _{0, which is the same for both parts} The same neutron flux are irradiated and that then at any point in time I ₁ > t ₀ the value of the voltage V at the output of the integration circuit 19 and the decay rate Ns' of the nuclide sought is determined at the same time.

Die Messung dieser beiden Größen kann, soweit dies möglich ist, erfolgen, während die Probe mit dem zu bestimmenden Gehalt an Nukliden sich noch ebenso wie der Neutronenflußdetektor in dem Neutronenfluß befindet. Vorzugsweise wird jedoch eine derartige Messung zu einem Zeitpunkt vorgenommen, nachdem die Probe aus dem Neutronenfluß herausgenommen worden ist. Zu demselben Zeitpunkt, zu dem die Probe aus dem Bestrahlungsfluß herausgenommen wird, wird die Spannung E{t) auf Null vermindert. Dies kann dadurch erreicht werden, daß ζ. B. der Neutronenflußdetektor zusammen mit der zu untersuchenden Probe aus dem Neutronenfluß herausgenommen wird oder daß er gegen den Neutronenfluß abgeschirmt wird oder auch daß der Eingang des Integrationskreises kurzgeschlossen wird.The measurement of these two quantities can, as far as possible, take place while the sample with the content of nuclides to be determined is still in the neutron flux, as is the neutron flux detector. Preferably, however, such a measurement is made at a point in time after the sample has been removed from the neutron flux. At the same time as the sample is removed from the irradiation flux, the voltage E (t) is reduced to zero. This can be achieved in that ζ. B. the neutron flux detector is removed from the neutron flux together with the sample to be examined or that it is shielded from the neutron flux or that the input of the integration circuit is short-circuited.

Die in Gleichung (7) angeführte Proportionalitätskonstante K kann leicht dadurch bestimmt werden, daß vorher eine Vergleichsmessung mit einer Probe The proportionality constant K given in equation (7) can easily be determined by a comparison measurement with a sample beforehand

ίο mit einer bekannten Anzahl Atomkerne eines bestimmten Nuklids durchgeführt wird. Eine derartige Eichung braucht jedoch nur einmal durchgeführt zu werden.ίο with a known number of atomic nuclei of a certain Nuclide is carried out. Such a calibration only needs to be carried out once to become.

Die Vorrichtung bietet aber nicht nur den Vorteil, daß nunmehr eine besondere Fluß Überwachungsprobe entbehrlich geworden ist, sondern auch den Vorteil, daß sie leicht an die Zerfallskonstante eines beliebigen, zu untersuchenden Nuklids angepaßt werden kann. Dies kann, wie aus Gleichung (6) ersichtlich ist, leicht dadurch erreicht werden, daß der Widerstand R und/ oder der Kondensator C variabel ausgebildet werden,However, the device offers not only the advantage that a special flow monitoring sample can now be dispensed with, but also the advantage that it can easily be adapted to the decay constant of any nuclide to be examined. As can be seen from equation (6), this can easily be achieved by making the resistor R and / or the capacitor C variable,

so daß das Produkt er an einen beliebigen Wert —so that the product he is at an arbitrary value -

angepaßt werden kann. Es bedarf somit nur einer kleinen Änderung, um die Meßvorrichtung für eine Messung eines anderen Nuklids betriebsbereit zu machen.can be customized. It therefore only needs a small change to the measuring device for a Measurement of another nuclide ready for operation.

Natürlich kann die in Gleichung (7) vorzunehmendeOf course, the same can be done in equation (7)

Auswertung auch einfach dadurch vorgenommen werden, daß die Ausgänge der Vorrichtung 16 und 20 in F i g. 1 auf eine Vorrichtung zur Bildung des Quotientens dieser beiden Werte und sodann auf eine Multiplikationsvorrichtung gegeben werden, in der der Wert dieses Quotientens mit dem Wert K multipliziert wird, so daß der gesuchte Wert N_s direkt abgelesen werden kann.Evaluation can also be carried out simply in that the outputs of the device 16 and 20 in FIG. 1 can be applied to a device for forming the quotient of these two values and then to a multiplication device in which the value of this quotient is multiplied by the value K so that the desired value N _s can be read off directly.

Claims

Patent claims:

1. Method for radiometric analysis in which a sample to be examined for its number N _s of atomic nuclei of a nuclide is introduced into an irradiation flow at a first point in time, in which the sample to be examined is removed from the irradiation flow at a second point in time and in which the decay rate ΛΥ of the radioactivated atomic nuclei of the nuclide to be examined in the sample is then measured at a third point in time, characterized in that from the first point in time onwards, a direct voltage caused by the radiation flow in a radiometric device and proportional to this radiation flow is applied to the input of an electrical one Integration circuit is given, the time constant of which is equal to the reciprocal of the decay constants λ of the radioactivated nuclide of the substance to be examined, that this DC voltage is reduced to zero from the second point in time and that at the third point in time the at the output of the integration circuit aging voltage V is measured.

2. The method according to claim 1, characterized in that by the radiometric Device generated DC voltage lowered to zero by switching off the irradiation flux will.

3. The method according to claim 1, characterized

indicates that the DC voltage generated by the radiometric device is shielded the radiometric device is decreased to zero against the irradiation flux.

4. The method according to claim 1, characterized in that by the radiometric DC voltage generated by removing the radiometric device from the device Irradiation flux is decreased to zero.

5. The method according to claim 1, characterized ge ίο indicates that the direct voltage generated by the radiometric device is short-circuited of the input of the integration circuit is lowered to zero.

6. Device for performing the method according to one of claims 1 to 5 with a an irradiation flux generating device and with one the decay rate of the to be examined Sample detecting counter, marked

by a radiometric device (17, 18) for generating a direct voltage [E (t)] proportional to the flux density of the irradiation flux, by an integration circuit (19) consisting of at least one resistor (R) connected in series with a capacitor (C), which is connected to the radiometric device (17, 18) to form a circuit.

7. Apparatus according to claim 6, characterized in that at least one of the resistors (R) and / or the capacitors (C) is designed to be variable for changing the time constant of the integrating circuit (19).

8. Apparatus according to claim 6 or 7, characterized in that the output of the Counter (16) and the output of the integrating circuit (19) with the inputs of a quotient formation device and a subsequent multiplication device are connected.

1 sheet of drawings 009 533/201