RU2281481C1

RU2281481C1 - Roentgen-radiometric analyzer of substance composition

Info

Publication number: RU2281481C1
Application number: RU2004134758/28A
Authority: RU
Inventors: Виктор Викторович Березкин (RU); Виктор Викторович Березкин; Виталий Зиновьевич Завелев (RU); Виталий Зиновьевич Завелев; Сергей Алексеевич Колосков (RU); Сергей Алексеевич Колосков; Владислав Юрьевич Родионов (RU); Владислав Юрьевич Родионов; Константин Иванович Щёкин (RU); Константин Иванович Щёкин
Priority date: 2004-11-29
Filing date: 2004-11-29
Publication date: 2006-08-10
Also published as: RU2004134758A

Abstract

FIELD: analysis of substance composition.

SUBSTANCE: the roentgen-radiometric analyzer of substance composition has a measurement chamber with a source of X-ray radiation, collimator and a detector, amplitude analyzer and a registering device, the measurement chamber is V-shaped, it provides for minimizing the distance between the sample and the detector, the telescopic collimator is provided with a cylindrical holder of the primary radiation filter that can rotate about its axis and move along its axis, and the sample holder can change the position of the sample relative to the radiator and detector.

EFFECT: simplified construction, provided portativity, enhanced radiation safety, expanded range of analyzed elements and enhanced sensitivity threshold without any use of helium filler at an analysis of samples of a complex substance composition.

3 dwg

Description

Изобретение относится к ядерной физике, а именно к устройствам для элементного анализа состава вещества с помощью ионизирующих излучений.The invention relates to nuclear physics, and in particular to devices for elemental analysis of the composition of a substance using ionizing radiation.

Подобные устройства известны, например, анализатор, состоящий из острофокусной трубки, цилиндрической диафрагмы, детектора и прободержателя (Закасовский Г.В. и Федорова П.М. Бездифракционный рентгенофлуоресцентный локальный анализатор. - Аппаратура и методы рентгеновского анализа. Л., 1975, вып. 17, с.91-95).Such devices are known, for example, an analyzer consisting of a sharp focus tube, a cylindrical diaphragm, a detector, and a sample holder (Zakasovsky G.V. and Fedorova P.M. Non-diffraction x-ray fluorescence local analyzer. - Equipment and methods of x-ray analysis. L., 1975, issue. 17, p. 91-95).

Конструкция данного анализатора обеспечивает получение информации о содержании элементов только в одной точке образца при трудоемкой и длительной процедуре нахождения этих величин во множестве точек.The design of this analyzer provides information on the content of elements at only one point of the sample with a laborious and lengthy procedure for finding these values at a variety of points.

Известен радиометрический анализатор, содержащий датчик с двумя источниками излучения, коммутирующее устройство, усилитель, аналого-цифровой преобразователь, счетно-регистрационное устройство (патент РФ №2207551, «Бюлл. изобр. №18, 2003)A known radiometric analyzer containing a sensor with two radiation sources, a switching device, an amplifier, an analog-to-digital converter, a counting and registration device (RF patent No. 2207551, “Bull. Image No. 18, 2003)

К недостаткам выбранного в качестве прототипа анализатора относится сложность конструкции и невозможность использования в переносном варианте из-за применения гелиевого наполнителя при анализе легких элементов (Mg, Al, Si), а также радиационная опасность из-за наличия комплекса радионуклидных источников.The disadvantages of the analyzer selected as a prototype include the complexity of the design and the inability to use it in a portable version due to the use of a helium filler in the analysis of light elements (Mg, Al, Si), as well as the radiation hazard due to the presence of a complex of radionuclide sources.

Технический результат, получаемый при реализации предлагаемого технического решения, заключается в упрощении конструкции, обеспечении портативности, повышении радиационной безопасности, расширении диапазона анализируемых элементов и повышении порога чувствительности без использования гелиевого наполнителя при анализе образцов сложного вещественного состава.The technical result obtained by the implementation of the proposed technical solution is to simplify the design, ensure portability, increase radiation safety, expand the range of analyzed elements and increase the sensitivity threshold without using helium filler in the analysis of samples of complex material composition.

Поставленная цель достигается тем, что в рентгенорадиометрическом анализаторе состава вещества, включающем в себя измерительную камеру с источником рентгеновского излучения, коллиматором и детектором, амплитудный анализатор и регистрирующее устройство, измерительная камера имеет клиновидную форму, позволяющую минимизировать расстояние между образцом и детектором, телескопический коллиматор снабжен цилиндрическим держателем фильтров первичного излучения, имеющим возможность вращения вокруг своей оси и перемещения вдоль своей оси, а прободержатель с одной стороны закреплен на оси телекамеры, а другая сторона имеет возможность перемещаться по полуокружности.This goal is achieved by the fact that in the X-ray radiometric analyzer of the composition of the substance, which includes a measuring chamber with an X-ray source, a collimator and a detector, an amplitude analyzer and a recording device, the measuring chamber has a wedge-shaped shape that minimizes the distance between the sample and the detector, the telescopic collimator is equipped with a cylindrical holder of primary radiation filters, which can rotate around its axis and move along its axis And the sample carrier on the one hand is attached to the camera axis and the other side has the ability to move around the semicircle.

Предлагаемое устройство показано на фиг.1The proposed device is shown in figure 1

Оно содержит рентгеновский излучатель 1 с изменяемой энергией рентгеновского излучения, телескопический коллиматор 2, цилиндрический держатель фильтров 3 с фильтрами 8, детектор 4 с предусилителем, амплитудный анализатор и счетно-регистрирующее устройство 5, измерительную камеру с клиновидной геометрией 6, прободержатель 7 с возможностью изменения положения образца относительно излучателя и детектора.It contains an X-ray emitter 1 with variable X-ray energy, a telescopic collimator 2, a cylindrical filter holder 3 with filters 8, a detector 4 with a preamplifier, an amplitude analyzer and a recording and recording device 5, a measuring chamber with a wedge-shaped geometry 6, a sample holder 7 with the possibility of changing position sample relative to the emitter and detector.

Работа устройства происходит следующим образом. При проведении анализа элементов в широком диапазоне атомных номеров образец последовательно облучается различными энергиями рентгеновского излучателя 1. Детектор 4 регистрирует характеристическое излучение определяемых элементов, а определение концентрации элементов осуществляется счетно-регистрирующим устройством 5 посредством решения специальных уравнений связи.The operation of the device is as follows. When analyzing elements in a wide range of atomic numbers, the sample is sequentially irradiated with various energies of the x-ray emitter 1. Detector 4 registers the characteristic radiation of the elements being determined, and the concentration of elements is determined by a counting and recording device 5 by solving special communication equations.

Первичное излучение проходит через телескопический коллиматор 2 и через один из фильтров 8, расположенных в цилиндрическом держателе фильтров 3.The primary radiation passes through a telescopic collimator 2 and through one of the filters 8 located in the cylindrical filter holder 3.

На фиг.2 видно, что в цилиндрическом держателе фильтров 3 может быть расположено несколько фильтров 8 из различных материалов с различной пропускной способностью. При поступательном движении цилиндрического держателя фильтров 3 один из фильтров 8 перекрывает проходное отверстие телескопического коллиматора 2, а при вращении (см. фиг.3) цилиндрического держателя фильтров 3 изменяется действующая толщина фильтров 8 и отверстие, закрытое фильтром 8, уменьшается, геометрически превращаясь в овал. При повороте на угол, близкий к 90°, телескопический коллиматор 2 полностью перекрывается телом цилиндрического держателя фильтров 3. Такая конструкция позволяет подобрать оптимальную загрузку при анализе образцов в широком диапазоне изменения атомных номеров и концентраций определяемых элементов при различных энергиях первичного излучения.Figure 2 shows that in the cylindrical filter holder 3 can be located several filters 8 of different materials with different throughputs. With the translational movement of the cylindrical filter holder 3, one of the filters 8 overlaps the passage opening of the telescopic collimator 2, and during rotation (see Fig. 3) of the cylindrical filter holder 3, the effective thickness of the filters 8 changes and the hole closed by the filter 8 decreases, geometrically turning into an oval . When turning through an angle close to 90 °, the telescopic collimator 2 is completely blocked by the body of the cylindrical filter holder 3. This design allows you to choose the optimal load when analyzing samples in a wide range of changes in atomic numbers and concentrations of the elements being determined at different primary radiation energies.

Клиновидная геометрия измерительной камеры 6 и подвижный прободержатель 7 позволяют минимизировать расстояние между образцом и детектором 4 при анализе легких элементов (Mg, Al, Si) без вакуумирования или заполнения камеры гелием, при этом при увеличении расстояния для первичного излучения уменьшается расстояние для характеристического излучения, что приводит к выравниванию регистрируемых интенсивностей от различных точек исследуемого образца.The wedge-shaped geometry of the measuring chamber 6 and the movable sample holder 7 make it possible to minimize the distance between the sample and detector 4 when analyzing light elements (Mg, Al, Si) without evacuating or filling the chamber with helium, while increasing the distance for primary radiation decreases the distance for characteristic radiation, which leads to equalization of recorded intensities from various points of the test sample.

При анализе элементов с атомными номерами от 20 до 83 подвижный прободержатель 7 позволяет увеличить глубинность анализа и оптимизировать площадь облучения образца.When analyzing elements with atomic numbers from 20 to 83, the movable sample holder 7 allows you to increase the depth of analysis and optimize the irradiation area of the sample.

Экспериментальная проверка анализатора проводилась при анализе сред сложного вещественного состава. Данные подтверждают высокую эффективность применения предложенного изобретения.The experimental check of the analyzer was carried out in the analysis of media of complex material composition. The data confirm the high efficiency of the proposed invention.

Сравнительный анализ патентной и научно-технической литературы, содержащей описания технических решений в рассматриваемой и смежных областях техники, позволяет сделать вывод, что предложенное техническое решение является новым и имеет изобретательский уровень, промышленно осуществимо и применимо в указанной области, то есть соответствует критериям изобретения.A comparative analysis of patent and scientific and technical literature containing descriptions of technical solutions in the considered and related fields of technology allows us to conclude that the proposed technical solution is new and has an inventive step, is industrially feasible and applicable in this field, that is, meets the criteria of the invention.

Claims

X-ray radiometric analyzer of the composition of the substance, which includes a measuring chamber with an x-ray source, a collimator and a detector, an amplitude analyzer and a recording device, characterized in that the measuring chamber has a wedge-shaped shape that minimizes the distance between the sample and the detector, the telescopic collimator is equipped with a cylindrical primary filter holder radiation, with the possibility of rotation around its axis and movement along its axis, and the sample holder them It is possible to change the position of the sample relative to the emitter and detector.