RU2085918C1 - Method of activation analysis - Google Patents
Method of activation analysis Download PDFInfo
- Publication number
- RU2085918C1 RU2085918C1 RU92014355A RU92014355A RU2085918C1 RU 2085918 C1 RU2085918 C1 RU 2085918C1 RU 92014355 A RU92014355 A RU 92014355A RU 92014355 A RU92014355 A RU 92014355A RU 2085918 C1 RU2085918 C1 RU 2085918C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- activation
- sample
- container
- registration
- zone
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к ядерно-физическим методам анализа состава вещества и может быть использовано, например, при количественном элементом анализе образцов горных пород, руд и других материалов, характеризующихся неравномерным распределением исследуемого компонента (например, золота в рудах). The invention relates to nuclear-physical methods for analyzing the composition of a substance and can be used, for example, in the quantitative element analysis of samples of rocks, ores and other materials characterized by an uneven distribution of the investigated component (for example, gold in ores).
Известен способ активационного анализа элементов в растворах и пульпах с применением источника нейтронов [1] определяющий оптимальные размеры камер облучения и измерения только в виде цилиндра или шара и применимый только при анализе растворов или пульп. A known method of activation analysis of elements in solutions and pulps using a neutron source [1] determines the optimal dimensions of the radiation chambers and measurements only in the form of a cylinder or ball and is applicable only in the analysis of solutions or pulps.
Известен способ гамма-активационного анализа образцов [2] при котором исследуемое вещество помещают в контейнер в виде цилиндра, причем высота цилиндра больше его диаметра, и облучают гамма-квантами тормозного излучения, падающими перпендикулярно основанию контейнера. Активность вещества измеряют одним или двумя детекторами, обращенными либо к боковой поверхности контейнера, либо к его торцам. A known method of gamma-activation analysis of samples [2] in which the test substance is placed in a container in the form of a cylinder, and the height of the cylinder is greater than its diameter, and irradiated with gamma rays of bremsstrahlung incident perpendicular to the base of the container. The activity of a substance is measured by one or two detectors facing either the side surface of the container or its ends.
Известный способ не определяет оптимальную форму и оптимальные размеры контейнера и его положение при использовании линейного ускорителя электронов в качестве источника облучения, имеющего анизотропное угловое распределение тормозного излучения. The known method does not determine the optimal shape and optimal dimensions of the container and its position when using a linear electron accelerator as an irradiation source having an anisotropic angular distribution of bremsstrahlung.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является известный способ активационного анализа [3] в котором контейнер с пробой в виде цилиндра, высота которого меньше его диаметра, помещают в поток гамма-квантов тормозного излучения так, что ось симметрии потока излучения перпендикулярна оси цилиндра. При измерении контейнер располагают так, что его ось совпадает с осями двух детекторов, размещенных у обоих основаниях контейнера. The closest to the invention in technical essence and the achieved result is a known method of activation analysis [3] in which a container with a sample in the form of a cylinder, the height of which is smaller than its diameter, is placed in the gamma-ray flux of bremsstrahlung so that the axis of symmetry of the radiation flux is perpendicular to the axis cylinder. During the measurement, the container is positioned so that its axis coincides with the axes of two detectors located at both bases of the container.
Известный способ обладает следующими недостатками:
1. Оптимальные размеры контейнера определяют только из условия максимума наведенной активности исследуемого элемента. Самопоглощение гамма-излучения нуклидов исследуемого элемента при регистрации не учитывалось. Также не учитывалась зависимость эффективности регистрации от расстояния источник-детектор.The known method has the following disadvantages:
1. The optimal container size is determined only from the condition of the maximum induced activity of the element under study. Self-absorption of gamma radiation of the nuclides of the element under study was not taken into account during registration. Also, the dependence of the detection efficiency on the source-detector distance was not taken into account.
2. Определены оптимальные размеры контейнера и его положение только для одной его формы-цилиндра. Преимущество выбранной формы контейнера по сравнению с другими не обосновывалось. 2. The optimal dimensions of the container and its position for only one of its cylinder shapes have been determined. The advantage of the selected form of the container compared to others was not justified.
Цель изобретения повышение чувствительности активационного анализа, улучшение точности его результата. The purpose of the invention is to increase the sensitivity of activation analysis, improving the accuracy of its result.
Цель достигается тем, что при реализации способа активационного анализа, заключающегося в активации вещества образца в неравномерном поле активирующего излучения, перемещении образца в зону регистрации, регистрации излучения наведенной активности и расчете концентрации определяемого элемента, перед проведением анализа определяют функцию распределения выхода активации исследуемого нуклида в веществе образца f(x,y,z, μ2) в зоне активации, определяют функцию распределения эффективности регистрации наведенной активности Φ(x,y,x, μ2) в зоне регистрации, по известной величине объема V образца определяют форму, размеры и положение образца в зонах активации и регистрации таким образом, чтобы величина функции 
Значение функции распределения выхода активации исследуемого нуклида в веществе образца позволяет выбрать оптимальную форму, размеры и положение образца в зоне активации. Так, очевидно, что максимальная активность вещества образца будет для образца, границы которого совпадает с линиями равных значений выхода активации, т.е. определяет форму образца. Значение объема образца определит с какой из этих линий равных значений выхода активации должны совпадать границы образца, т.е. определит размеры и положение образца в зоне активации. При активации образцов в анизотропном поле гамма-квантов тормозного излучения (как в прототипе) линии равных значений выхода активации образуют каплевидные фигуры (в сечении), причем острие этих фигур направлено в сторону источника излучения, т.е. оптимальная форма образца в зоне активации значительно отличается от цилиндра, принятого в прототипе. The value of the distribution function of the activation yield of the studied nuclide in the sample substance allows you to choose the optimal shape, size and position of the sample in the activation zone. So, it is obvious that the maximum activity of the substance of the sample will be for the sample, the boundaries of which coincide with the lines of equal values of the activation yield, i.e. determines the shape of the sample. The value of the sample volume will determine with which of these lines of equal values of the activation output the boundaries of the sample should coincide, i.e. determine the size and position of the sample in the activation zone. When samples are activated in an anisotropic field of gamma quanta of bremsstrahlung (as in the prototype), lines of equal values of the activation output form drop-shaped figures (in cross section), and the tip of these figures is directed toward the radiation source, i.e. the optimal shape of the sample in the activation zone is significantly different from the cylinder adopted in the prototype.
Значение функции распределения эффективности регистрации наведенной активности позволяет определить форму, положение и размеры образца в зоне регистрации. The value of the distribution function of the registration efficiency of the induced activity allows us to determine the shape, position and size of the sample in the registration zone.
Так, для системы детектирования из двух соосно расположенных детекторов цилиндрической формы (как в прототипе), линии равных эффективностей регистрации образуют фигуры в виде однополостного гиперболоида, причем наименьший диаметр его расположен на равном расстоянии от детекторов. Эта фигура определяет оптимальную форму образца в зоне регистрации. Размеры образца определяются исходя из заданной величины объема исследуемого вещества. Из сказанного следует, что предлагаемая в прототипе форма образца в зоне регистрации не является оптимальной. So, for a detection system of two coaxially arranged cylindrical detectors (as in the prototype), lines of equal registration efficiencies form figures in the form of a single-cavity hyperboloid, the smallest diameter being located at an equal distance from the detectors. This figure determines the optimal shape of the sample in the registration area. The dimensions of the sample are determined based on a given volume of the test substance. From the foregoing, it is proposed that the prototype shape of the sample in the registration area is not optimal.
Таким образом, предлагаемый способ соответствует критерию изобретения "новизна". Thus, the proposed method meets the criteria of the invention of "novelty."
Изучение других известных способов активационного анализа не выявило признаки, отличающие заявляемый способ от прототипа, поэтому они обеспечивают заявленному способу соответствие критерию "существенные отличия". The study of other known methods of activation analysis did not reveal signs that distinguish the claimed method from the prototype, so they provide the claimed method with the criterion of "significant differences".
На фиг. 1 представлены линии равных выходов активации при реализации предлагаемого способа. Линии 1 5 соответствует значениям выхода активации 2,4; 2,0; 1,6; 1,3; 1,1; отн.ед. соответственно; 6 мишень ускорителя. In FIG. 1 shows the lines of equal activation outputs when implementing the proposed method. Lines 1 to 5 correspond to activation output values of 2.4; 2.0; 1.6; 1.3; 1.1; rel. respectively; 6 accelerator target.
На фиг. 2 представлены линии равных выходов активации при реализации прототипа. Линии 1 5 соответствуют значениям выхода активации 2,4; 2,0; 1,6; 1,3; 1,1 отн.ед. соответственно; 6 мишень ускорителя. In FIG. 2 shows the lines of equal outputs of activation during the implementation of the prototype. Lines 1 5 correspond to activation output values of 2.4; 2.0; 1.6; 1.3; 1.1 rel. respectively; 6 accelerator target.
На фиг. 3 представлены линии равных эффективностей регистрации наведенной активности. Линии 1 3, соответствуют значениям эффективности регистрации 1; 0,75; 0,5 отн.ед. соответственно; 4 детекторы. In FIG. Figure 3 shows the lines of equal registration efficiencies of induced activity. Lines 1 3 correspond to values of registration efficiency 1; 0.75; 0.5 rel. respectively; 4 detectors.
В качестве примера реализации способа активационного анализа рассмотрим анализ мелкодробленых (крупность вещества не более 1 мм) рудных проб на содержания золота. В качестве источника активирующего излучения используется тормозное излучение линейного ускорителя электронов. Регистрация наведенной активности проводится двумя сцинтиляционными детекторами с кристаллом NaJ(Tl) диаметром 160 мм, высотой 100 мм. As an example of the implementation of the activation analysis method, we consider the analysis of finely crushed (material size not more than 1 mm) ore samples for gold content. The bremsstrahlung of a linear electron accelerator is used as a source of activating radiation. The induced activity is recorded by two scintillation detectors with a NaJ (Tl) crystal with a diameter of 160 mm and a height of 100 mm.
По формуле Чечотта [4] при заданной крупности вещества образца, его масса должна быть не менее 0,5 кг, объемом не менее 310 см (плотность вещества 1,6 г/см). According to the Chechott formula [4] for a given particle size of the sample, its mass should be at least 0.5 kg, volume not less than 310 cm (density of the substance is 1.6 g / cm).
В случае проведения анализа по способу, описанному в прототипе, оптимальная форма контейнера цилиндр, размером ⌀ х h 100 x 40 (мм). В зоне активации ось пучка тормозного измерения перпендикулярна оси контейнера, который вращается вокруг своей оси с периодом вращения много меньшим периода полураспада исследуемого элемента. В зоне регистрации основания контейнера параллельны торцам детекторов. In the case of analysis by the method described in the prototype, the optimal shape of the container is a cylinder, size ⌀ x h 100 x 40 (mm). In the activation zone, the axis of the beam of the brake measurement is perpendicular to the axis of the container, which rotates around its axis with a rotation period much smaller than the half-life of the element under study. In the registration zone, the container bases are parallel to the ends of the detectors.
По заявленному способу вначале определяем распределение выхода активации. Его можно рассчитать используя теоретическую зависимость сечения активации от энергии тормозного излучения и теоретического выражения для спектрально-углового распределения тормозного измерения. Однако точность таких расчетов не высокая. Более надежные данные получаются в результате экспериментов. Для этого в зону активации помещают контейнер, например, в виде куба со стороной 300 мм. Контейнер заполняют веществом близким по плотности и составу анализируемому веществу. В точку с координатами x', y', z' (начало координат в центре мишени) помещают образец чистого исследуемого элемента (или другого, но с близкой зависимостью сечения активации от энергии тормозного излучения) размером, например 3,5 х 3,5 х 0,1 мм. После активации измеряют его активность. Меняя координаты X', Y', Z' получаем функцию распределения выхода активации золота f′(x′, y′, z′, μ1) для исследуемого вещества. Для уменьшения методической погрешности результата анализа, вызванный неравномерным распределением золота по объему исследуемого вещества, образец в зоне активации необходимо вращать. Функцию распределения выхода активации f(x,y,z, μ1) в этом случае получают суммированием значений функций f′(x′,y′,z′, μ1) при Z const и x2 + y2 const. Начало системы координат X, Y, Z лежит в точке пересечения оси пучка тормозного излучения (оси X и X') и оси вращения образца (совпадает с осью Z). Преобразование координат: Y Y'; Z Z'; X X' + a, где a расстояние мишень ось вращения образца. По результатам расчета (фиг. 1) представлена часть линий равных выходов активации в плоскости X O при a 90 мм. Значения выхода активации даны в относительных единицах. Полностью линии равных активаций получаются из приведенных на фигуре симметричным отображением относительно осей Y и Z, и начало координат. Пунктиром показана линия равных выходов активации, вращение которой вокруг оси Z дает тело объемом 312 см.According to the claimed method, we first determine the distribution of the activation output. It can be calculated using the theoretical dependence of the activation cross section on the energy of bremsstrahlung and the theoretical expression for the spectral-angular distribution of the bremsstrahlung. However, the accuracy of such calculations is not high. More reliable data are obtained as a result of experiments. For this, a container is placed in the activation zone, for example, in the form of a cube with a side of 300 mm. The container is filled with a substance close in density and composition to the analyte. At a point with coordinates x ', y', z '(the origin at the center of the target), a sample of a pure element under study (or another, but with a close dependence of the activation cross section on the energy of bremsstrahlung) is placed, for example, 3.5 x 3.5 x 0.1 mm After activation, its activity is measured. By changing the coordinates X ', Y', Z 'we obtain the distribution function of the gold activation output f ′ (x ′, y ′, z ′, μ 1 ) for the substance under study. To reduce the methodological error of the analysis result, caused by the uneven distribution of gold over the volume of the test substance, the sample in the activation zone must be rotated. The distribution function of the activation output f (x, y, z, μ 1 ) in this case is obtained by summing the values of the functions f (x, y, z, μ 1 ) for Z const and x 2 + y 2 const. The origin of the coordinate system X, Y, Z lies at the intersection of the axis of the beam of bremsstrahlung (axis X and X ') and the axis of rotation of the sample (coincides with the axis Z). Coordinate transformation: Y Y '; Z Z '; XX '+ a, where a distance is the target axis of rotation of the sample. According to the calculation results (Fig. 1), a part of the lines of equal activation outputs in the XO plane at a 90 mm is presented. Activation output values are given in relative units. The full lines of equal activations are obtained from those shown in the figure by a symmetric mapping with respect to the Y and Z axes, and the origin. The dotted line shows the line of equal activation outputs, the rotation of which around the Z axis gives a body with a volume of 312 cm.
Для сравнения приведен расчет положения линий равных выходов активации для способа активации, описанного в прототипе. Расстояние мишень-образец в обоих случаях одно и то же 20 см. Результаты этого расчета приведены на фиг. 2. Пунктиром показана часть контейнера, предложенного в прототипе. Из сравнения результатов расчета обоих способов следует, что суммарная активность в заявленном способе больше в 1,5 раза 775 отн. ед. против 520. Неравномерность активации, т. е. отношение максимального значения выхода активации к минимальному значению (в пределах образца) в заявленном способе меньше 2,2 против 3,5. При расположении в зоне регистрации образца в форме, выбранной по заявленному способу (пунктир на фиг. 3) функция F 581 отн. ед. Если же перед измерением исследуемое вещество перепаковать в контейнер, форма которого совпадает с линией равных эффективностей регистрации, отмеченный на фиг. 3 штрих-пунктиром, то функция F примет значение равное 640 отн. ед. Для прототипа функция F 416 отн. ед. For comparison, the calculation of the position of the lines of equal outputs of activation for the activation method described in the prototype. The distance between the target and the sample in both cases is the same 20 cm. The results of this calculation are shown in FIG. 2. The dotted line shows part of the container proposed in the prototype. From a comparison of the calculation results of both methods, it follows that the total activity in the claimed method is 1.5 times more than 775 rel. units versus 520. Unevenness of activation, that is, the ratio of the maximum value of the activation output to the minimum value (within the sample) in the claimed method is less than 2.2 against 3.5. When located in the registration zone of the sample in the form selected by the claimed method (dashed line in Fig. 3) function F 581 rel. units If, before the measurement, the test substance is repacked into a container, the shape of which coincides with the line of equal registration efficiencies, marked in FIG. 3 by a dash-dotted line, then the function F will take a value equal to 640 rel. units For the prototype, function F 416 rel. units
Таким образом выбор формы, положения и размеров образца в соответствии с заявленным способом активационного анализа позволяет существенно увеличить чувствительность анализа (за счет повышения суммарной активности) и повысить точность анализа за счет увеличения активности и уменьшения неравномерности активации и регистрации. Thus, the choice of the shape, position and size of the sample in accordance with the claimed method of activation analysis can significantly increase the sensitivity of the analysis (by increasing the total activity) and improve the accuracy of the analysis by increasing the activity and reducing the unevenness of activation and registration.
Источники информации
1. Карташов Б. Р. Штань А.С. Нейтронные методы непрерывного анализа состава вещества. М. Атомиздат, 1978, с. 62 79.Sources of information
1. Kartashov B. R. Shtan A.S. Neutron methods of continuous analysis of the composition of matter. M. Atomizdat, 1978, p. 62 79.
2. Капица С.П. Мартынов Ю.Т. Самосюк В.Н. и др. Оптимальные размеры проб при гамма-активационном анализе. Атомная Энергия, 1974, т. 37, вып. 4, с. 356 357. 2. Kapitsa S.P. Martynov Yu.T. Samosyuk V.N. and others. Optimal sample sizes in gamma activation analysis. Atomic Energy, 1974, v. 37, no. 4, p. 356 357.
3. Бурмистенко Ю. Н. Рывкин Б.Н. Феоктистов Ю.В. К вопросу о форме и размерах образцов для гамма-активационного анализа. Радиационная техника, вып. 16, М. Атомиздат, 1978, с. 175 178. 3. Burmistenko Yu. N. Ryvkin B.N. Feoktistov Yu.V. On the shape and size of samples for gamma activation analysis. Radiation Technology, vol. 16, M. Atomizdat, 1978, p. 175,178.
4. Смирнов В.И. Геологические основы поисков и разведки рудных месторождений. М. Изд-во МГУ, 1954. 4. Smirnov V.I. Geological foundations of prospecting and exploration of ore deposits. M. Publishing House of Moscow State University, 1954.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU92014355A RU2085918C1 (en) | 1992-12-25 | 1992-12-25 | Method of activation analysis |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU92014355A RU2085918C1 (en) | 1992-12-25 | 1992-12-25 | Method of activation analysis |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU92014355A RU92014355A (en) | 1995-03-10 |
| RU2085918C1 true RU2085918C1 (en) | 1997-07-27 |
Family
ID=20134221
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU92014355A RU2085918C1 (en) | 1992-12-25 | 1992-12-25 | Method of activation analysis |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2085918C1 (en) |
-
1992
- 1992-12-25 RU RU92014355A patent/RU2085918C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 1. Карташев Е.Р., Штань А.С. Нейтронные методы непрерывного анализа состава вещества. - М.: Атомиздат, 1978, с. 54 - 79. 2. Радиационная техника. - М.: Атомиздат, 1979, вып.18, с. 132. 3. Радиационная техника. - М.: Атомиздат. вып. 16, 1978, с. 125 - 178. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6535067B2 (en) | Particle Detection and Applications in Security and Portal Monitoring | |
| EP0354326B1 (en) | Method and system for detection of nitrogenous explosives by using nuclear resonance absorption | |
| Boisseau et al. | Fluorescence tomography using synchrotron radiation at the NSLS | |
| US20050105665A1 (en) | Detection of neutrons and sources of radioactive material | |
| Misdaq et al. | Determination of uranium and thorium contents inside different materials using track detectors and mean critical angles | |
| BEN et al. | Uranium in drinking water from the south coast districts of Kerala, India | |
| Bystritsky et al. | DViN—Stationary setup for identification of explosives | |
| EP1269166A2 (en) | Detection of fissile material | |
| RU2085918C1 (en) | Method of activation analysis | |
| Alfassi et al. | Determination of bromine in blood serum by epithermal neutron activation analysis | |
| Aleksandrov et al. | Muon Radiography of Large Natural and Industrial Objects—A New Stage in the Nuclear Emulsion Technique | |
| Sanzelle et al. | Theoretical and experimental study of alpha counting efficiency using LR-115 Kodak SSTND applied to dosimetry in the field of thermoluminescence dating | |
| Adams et al. | Gamma-ray spectrometry for airborne geochemistry | |
| Misdaq et al. | The influence of the calcination and water washing treatments on the uranium content in sedimentary phosphate samples using solid state nuclear track detectors and gamma-ray spectrometry | |
| Sera et al. | Use of a silicon drift detector (SDD) in the quantitative analysis of in-air PIXE | |
| Cremonesi et al. | Cosmic ray muon tomography for anti-terrorism applications | |
| Suzuki et al. | Neutron detection system for the (e, e′ n) reaction | |
| RU2034263C1 (en) | Method for determination of substance density | |
| Garg et al. | A modified theoretical model for the efficiency calculations of a Si (Li) detector | |
| Von Feilitzsch et al. | Solar neutrino spectroscopy with BOREXINO and recent results from the CTF experiment | |
| Lupton et al. | Electron scattering effects in typical cosmic ray telescopes | |
| Arruda-Neto | The use of electron accelerators for analysis of induced fission tracks | |
| Du Sault et al. | Three dimensional dose distributions in cobalt rotation therapy | |
| Rancitelli et al. | RW Perkins, WA Haller, HG RIeck | |
| Atkinson et al. | An analytic solution from a spherical gamma emitter |