RU2432571C1 - Method for x-ray spectrum determination of effective atomic number of material and apparatus for determining efficient atomic number of material - Google Patents
Method for x-ray spectrum determination of effective atomic number of material and apparatus for determining efficient atomic number of material Download PDFInfo
- Publication number
- RU2432571C1 RU2432571C1 RU2010121316/28A RU2010121316A RU2432571C1 RU 2432571 C1 RU2432571 C1 RU 2432571C1 RU 2010121316/28 A RU2010121316/28 A RU 2010121316/28A RU 2010121316 A RU2010121316 A RU 2010121316A RU 2432571 C1 RU2432571 C1 RU 2432571C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- atomic number
- peak
- radiation
- effective atomic
- ray
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области аналитической химии и технической физики, а также к различным областям науки и техники для идентификации материалов (объектов), состоящих из элементов начала периодической системы, таких, например, как горные породы, органические соединения, полимеры и изделия из них, для количественного анализа 2-х-3-х компонентных систем на основе этих элементов (например, для определения соотношения C:H в углеводородах) и для сепарации материалов (объектов), состоящих из легких элементов (например, в качестве датчика сепараторов угля и руд на ленте транспортера).The invention relates to the field of analytical chemistry and technical physics, as well as to various fields of science and technology for identifying materials (objects), consisting of elements of the beginning of the periodic system, such as, for example, rocks, organic compounds, polymers and products from them, for quantitative analysis of 2-3-component systems based on these elements (for example, to determine the C: H ratio in hydrocarbons) and for the separation of materials (objects) consisting of light elements (for example, as a separation sensor Hur coal and ore on a conveyor belt).
Предлагаемые способ и устройство, основанные на измерении интенсивности рассеянного рентгеновского излучения, могут быть использованы в разведочной геофизике для опробования кернов и геофизических скважин, при поиске, разведке и разработке рудных месторождений, в горнодобывающей и горно-перерабатывающей промышленности, при опробовании скважин, стенок горных выработок, качества руд, угля и других полезных ископаемых в вагонетках и на ленте транспортера.The proposed method and device based on measuring the intensity of scattered x-ray radiation can be used in exploration geophysics for testing cores and geophysical wells, in the search, exploration and development of ore deposits, in the mining and mining industries, in testing wells, walls of mine workings , the quality of ores, coal and other minerals in trolleys and on a conveyor belt.
Кроме того, определение эффективного атомного номера (Zэфф) приобрело широкое применение для корректировки результатов рентгеноспектрального анализа, в особенности проводимого в полевых условиях (в частности, в условиях естественного залегания), а также для экспрессного распознавания материалов при таможенном досмотре, при покусковой и порционной сепарации разнообразных материалов и т.д.In addition, the determination of the effective atomic number (Z eff ) has gained widespread use for adjusting the results of X-ray spectral analysis, especially carried out in the field (in particular, under natural occurrence conditions), as well as for express recognition of materials during customs inspection, during piecewise and portioned separation of various materials, etc.
Эффективный атомный номер исследуемого объекта или материала Zэфф, определяемый входящими в его состав химическими элементами и их концентрациями, является обобщенным показателем, характеризующим материал. Он выражается какThe effective atomic number of the studied object or material Z eff , determined by its constituent chemical elements and their concentrations, is a generalized indicator characterizing the material. It is expressed as
где Zi - атомные номера элементов, входящих в состав материала, Ci - их концентрации и n - показатель степени, обычно принимаемый равным 3.where Z i - atomic numbers of elements that make up the material, C i - their concentration and n - exponent, usually taken equal to 3.
Известны способы определения эффективного атомного номера разнообразных объектов, основанные на измерении интенсивности обратно рассеянного исследуемым объектом рентгеновского или гамма-излучения [1, 2], или способы, основанные на облучении объекта излучением различных энергий и регистрации рассеянного излучения в двух диапазонах энергий [3-6].Known methods for determining the effective atomic number of various objects based on measuring the intensity of x-ray or gamma radiation backscattered by the object under study [1, 2], or methods based on irradiating an object with radiation of different energies and recording scattered radiation in two energy ranges [3-6 ].
К недостаткам этих способов относятся, в первую очередь, малая чувствительность к изменению эффективного атомного номера объекта Zэфф, в особенности при исследовании сред с малым эффективным атомным номером (органические соединения) и необходимость жестко фиксировать геометрические условия измерений. Это исключает их применение для неповреждающего контроля состава образцов произвольного размера и неправильной формы.The disadvantages of these methods include, first of all, low sensitivity to changes in the effective atomic number of the object Z eff , especially when studying media with a low effective atomic number (organic compounds) and the need to rigidly fix the geometric measurement conditions. This excludes their use for non-damaging control of the composition of samples of arbitrary size and irregular shape.
Аналогом предлагаемого изобретения можно считать лабораторный рентгеновский спектрометр с волновой или энергетической дисперсией, спектральное разрешение которого в среднем диапазоне энергий рентгеновского спектра достаточно для разделения когерентно и некогерентно рассеянных на образце линий характеристического спектра анода рентгеновской трубки. Такой спектрометр состоит из рентгеновской трубки с интенсивными характеристическими линиями материала анода и диспергирующего устройства, выделяющего из облучаемого объекта когерентно и некогерентно рассеянные характеристические линии. Интенсивность этих линий определяется отношением массовых коэффициентов когерентно и некогерентно рассеянного излучения к массовому коэффициенту ослабления. Поскольку массовый коэффициент когерентного рассеяния возрастает с увеличением Zэфф образца, а массовый коэффициент некогерентного рассеяния практически не зависит от Zэфф, отношение интенсивностей когерентно и некогерентно рассеянной линии будет увеличиваться с увеличением Zэфф, и по величине этого отношения можно найти эффективный атомный номер исследуемого объекта.An analogue of the present invention can be considered a laboratory X-ray spectrometer with wave or energy dispersion, the spectral resolution of which in the average energy range of the X-ray spectrum is sufficient to separate the lines of the characteristic spectrum of the anode of the X-ray tube coherently and incoherently scattered on the sample. Such a spectrometer consists of an X-ray tube with intense characteristic lines of the anode material and a dispersing device that emits coherent and incoherent scattered characteristic lines from the irradiated object. The intensity of these lines is determined by the ratio of the mass coefficients of coherently and incoherently scattered radiation to the mass attenuation coefficient. Since the mass coefficient of coherent scattering increases with increasing Z eff of the sample, and the mass coefficient of incoherent scattering is practically independent of Z eff , the ratio of the intensities of the coherent and incoherent scattered lines will increase with increasing Z eff , and the effective atomic number of the object under study can be found from this ratio .
Принципиальная возможность такого подхода на спектрометре с волновой дисперсией была впервые показана в работе [7] при определении отношения C:H в нефти, непосредственно связанного с ее Zэфф, по отношению интенсивности когерентно и некогерентно рассеянной Lα линии вольфрамового анода.The fundamental possibility of such an approach on a wavelength dispersive spectrometer was first shown in [7] when determining the C: H ratio in oil, directly related to its Z eff , by the ratio of the intensity of the coherently and incoherently scattered Lα line of the tungsten anode.
Основными недостатками аналога является сложность и высокая стоимость необходимого оборудования, а также невозможность его использования в производственных условиях (при опробовании геофизических скважин, анализе на ленте транспортера или покусковой сепарации).The main disadvantages of the analogue are the complexity and high cost of the necessary equipment, as well as the impossibility of its use in production conditions (when testing geophysical wells, analysis on a conveyor belt or piecewise separation).
Прототипом предлагаемого изобретения является способ и устройство для анализа (сортировки) руд тяжелых элементов, основанные на определении Zэфф объекта по отношению интенсивностей рассеянного средой излучения двух различных энергий [8]. Устройство, являющееся прототипом, состоит из двух источников излучения с разной энергией, детектора (сцинтилляционного счетчика) и схемы регистрации рассеянного излучения. При рассеянии излучения с большей энергией преобладает некогерентное рассеяние, а для излучения с меньшей энергией преобладает фотоэлектрическое поглощение, возрастающее с увеличением эффективного атомного номера. Реализующее этот способ устройство включает два источника (радиоизотопа или рентгеновской трубки), детектор и схему регистрации. Отношение интенсивностей рассеянного излучения в области большей энергии к интенсивности излучения с меньшей энергией будет возрастать с увеличением Zэфф среды, что и позволяет оценить его величину.The prototype of the invention is a method and device for analysis (sorting) of ores of heavy elements, based on the determination of Z eff of the object according to the ratio of the intensities of the radiation of two different energies scattered by the medium [8]. The prototype device consists of two radiation sources with different energies, a detector (scintillation counter) and a scattered radiation registration circuit. When scattering radiation with higher energy, incoherent scattering predominates, and for radiation with lower energy, photoelectric absorption prevails, increasing with increasing effective atomic number. The device implementing this method includes two sources (a radioisotope or an X-ray tube), a detector, and a recording circuit. The ratio of the intensities of the scattered radiation in the region of higher energy to the intensity of radiation with lower energy will increase with increasing Z eff of the medium, which allows us to estimate its value.
Недостатком прототипа является его малая чувствительность к изменению Zэфф и, следовательно, низкая точность измерений, а также необходимость наличия двух источников излучения, что усложняет устройство и удорожает его стоимость.The disadvantage of the prototype is its low sensitivity to changes in Z eff and, therefore, low measurement accuracy, as well as the need for two radiation sources, which complicates the device and increases its cost.
Технический результат для заявленной группы изобретений (способа рентгеноспектрального определения эффективного атомного номера материала и устройства для его реализации) является единым и состоит в упрощении, удешевлении и повышении точности за счет достижения более высокого разделения когерентно и некогерентно рассеянного излучения, осуществляемого без использования, как в известных аналогах, сложных и дорогих приборов с высоким спектральным разрешением.The technical result for the claimed group of inventions (method of X-ray spectral determination of the effective atomic number of a material and a device for its implementation) is uniform and consists in simplifying, cheapening and increasing accuracy by achieving a higher separation of coherently and incoherently scattered radiation without using, as in the known analogues, complex and expensive instruments with high spectral resolution.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе рентгеноспектрального определения эффективного атомного номера материала, включающего облучение исследуемого материала характеристическим или смешанным рентгеновским излучением и регистрацию вторичного спектра рассеянного излучения, в соответствии с предлагаемым изобретением при регистрации вторичного спектра рассеянного излучения измеряют интенсивности основного пика и пика вылета амплитудного распределения, и по отношению измеренных интенсивностей и стандартной градуировочной зависимости, полученной на материалах известного состава, определяют эффективный атомный номер исследуемого материала.The specified technical result is achieved by the fact that in the method of x-ray spectral determination of the effective atomic number of the material, including irradiation of the test material with characteristic or mixed x-ray radiation and registration of the secondary spectrum of scattered radiation, in accordance with the invention, when recording the secondary spectrum of scattered radiation, the intensities of the main peak and peak of emission are measured amplitude distribution, and in relation to the measured intensities and standard calibration curve obtained in materials of known composition, determine the effective atomic number of the material.
При этом рабочее тело детектора, характеристическую линию и угол рассеяния выбирают такими, чтобы энергия края поглощения детектора была расположена между энергиями когерентно и некогерентно рассеянной линии, и измеряют интенсивности основного пика и пика вылета амплитудного распределения детектора (по их отношению определяют эффективный атомный номер исследуемого материала).In this case, the working fluid of the detector, the characteristic line and the scattering angle are chosen so that the energy of the absorption edge of the detector is located between the energies of the coherent and incoherently scattered lines, and the intensities of the main peak and peak of the peak of the amplitude distribution of the detector are measured (the effective atomic number of the material under study is determined from them )
Кроме этого, указанный технический результат достигается также тем, что устанавливают рентгеновскую трубку с иттриевым анодом, проводят монохроматизацию первичного излучения селективным фильтром из соединений рубидия или стронция толщиной 1 мм, устанавливают пропорциональный счетчик с криптоновым наполнением, измеряют интенсивности основного пика и пика вылета амплитудного распределения детектора и по отношению измеренных интенсивностей определяют эффективный атомный номер исследуемого материала.In addition, the indicated technical result is also achieved by installing an x-ray tube with a yttrium anode, monochromatizing the primary radiation with a selective filter from rubidium or
Указанный технический результат достигается также тем, что в устройстве, содержащем источник рентгеновского излучения с характеристическим или смешанным спектром, селективный фильтр первичного излучения, держатель образца, и детектор с системой регистрации рассеянного излучения, в соответствии с заявленным изобретением источником первичного излучения служит рентгеновская трубка с иттриевым анодом, селективный фильтр первичного излучения выполнен из соединений рубидия или стронция, детектором служит пропорциональный счетчик с криптоновым наполнением и угол рассеяния превышает 150°.The specified technical result is also achieved by the fact that in the device containing an x-ray source with a characteristic or mixed spectrum, a selective primary radiation filter, a sample holder, and a detector with a scattered radiation registration system, in accordance with the claimed invention, the primary radiation source is an x-ray tube with yttrium anode, a selective primary radiation filter made of rubidium or strontium compounds, a proportional counter with with phthonic filling and the scattering angle exceeds 150 °.
Принцип действия заявленного изобретения поясняется Фиг.1-4.The principle of operation of the claimed invention is illustrated Fig.1-4.
На Фиг.1 приведен спектр исходного (а) и спектр, преобразованный фильтром из соединения рубидия (б) излучения рентгеновской трубки с иттриевым анодом.Figure 1 shows the spectrum of the source (a) and the spectrum converted by the filter from the compound of rubidium (b) radiation of an x-ray tube with a yttrium anode.
На Фиг.2 приведена схема расположения выделяемых участков спектров, краев поглощения и Kα линии иттрия в спектре рассеянного излучения, зарегистрированного счетчиком.Figure 2 shows the location of the allocated sections of the spectra, absorption edges and Kα line of yttrium in the spectrum of scattered radiation recorded by the counter.
На Фиг.3 приведена зависимость аналитического сигнала {F(Z)} от Zэфф.Figure 3 shows the dependence of the analytical signal {F (Z)} on Z eff .
На Фиг.4 приведена схема одного из вариантов предлагаемого устройства.Figure 4 shows a diagram of one of the variants of the proposed device.
Как следует из Фиг.1, излучение с энергией выше края поглощения рубидия (15.20 кэВ) эффективно ослабляется рубидиевым фильтром и в амплитудном спектре практически отсутствует. Фильтр первичного излучения подавляет также длинноволновую часть спектра с энергией менее 6-8 кэВ.As follows from Figure 1, radiation with energy above the absorption edge of rubidium (15.20 keV) is effectively attenuated by the rubidium filter and is practically absent in the amplitude spectrum. The primary radiation filter also suppresses the long-wavelength part of the spectrum with an energy of less than 6-8 keV.
Амплитудный спектр импульсов на выходе счетчика состоит из двух участков - основного пика и пика вылета. Положение пика вылета (Епв) соответствует разности энергий регистрируемого излучения (Ери) и флуоресцентного излучения материала детектора (Ефмд), т.е. Епв=Ери-Ефмд.The amplitude spectrum of the pulses at the output of the counter consists of two sections - the main peak and the peak of departure. The position of the peak of emission (E pv ) corresponds to the difference between the energies of the detected radiation (E ri ) and the fluorescent radiation of the detector material (E fmd ), i.e. E pv = E ri -E fmd .
Некогерентная компонента спектра, возникающая в объекте при комптоновском рассеянии первичного излучения на свободных или слабосвязанных электронах, характеризуется энергией, определяемой выражениемThe incoherent component of the spectrum that arises in an object due to Compton scattering of primary radiation by free or weakly bound electrons is characterized by the energy determined by the expression
где Е0 - энергия, эквивалентная массе покоя электрона (511 кэВ) и θ - угол рассеяния. Для энергии 15.20 кэВ и угле θ 150° комптоновский сдвиг Екг-Енк составит 0.80 кэВ, т.е. коротковолновая граница некогерентного спектра будет сдвинута от края поглощения рубидия до 14.40 кэВ.where E 0 is the energy equivalent to the rest mass of the electron (511 keV) and θ is the scattering angle. For an energy of 15.20 keV and an angle of θ 150 °, the Compton shift E kg -E nk will be 0.80 keV, i.e. the short-wavelength boundary of the incoherent spectrum will be shifted from the absorption edge of rubidium to 14.40 keV.
Для подтверждения указанного технического результата были рассмотрены и проанализированы возможности достижения более высокого разрешения с использованием процедуры разделения когерентного и некогерентного рассеянного излучения.To confirm this technical result, the possibilities of achieving a higher resolution were considered and analyzed using the separation procedure of coherent and incoherent scattered radiation.
Участок когерентно рассеянного излучения, выделяемый краями поглощения криптона (14.32 кэВ) и рубидия (15.20 кэВ) на фиг.2, включает Kα линию иттриевого анода рентгеновской трубки и образует, кроме пика полного поглощения с соответствующей энергией, пик вылета с границами 15.20-12.64=2.56 кэВ и 14.32-12.64=1.68 кэВ (12.64 кэВ - Ефмд - энергия фотона Kα линии криптона, не поглощенного в детекторе). В этот интервал попадает также пик вылета Kα линии иттрия с энергией 14.95-12.64=2.31 кэВ.The section of coherently scattered radiation highlighted by the absorption edges of krypton (14.32 keV) and rubidium (15.20 keV) in Fig. 2 includes the Kα line of the yttrium anode of the x-ray tube and forms, in addition to the peak of total absorption with the corresponding energy, the emission peak with boundaries 15.20-12.64 = 2.56 keV and 14.32-12.64 = 1.68 keV (12.64 keV - E fmd is the photon energy Kα of the krypton line not absorbed in the detector). The peak of the emission Kα of the yttrium line with an energy of 14.95–12.64 = 2.31 keV also falls within this interval.
В пик полного поглощения попадает как когерентно, так и некогерентно рассеянное излучение, в то время как пик вылета образуется в основном когерентно рассеянным излучением.Both coherently and incoherently scattered radiation enters the peak of total absorption, while the emission peak is formed mainly by coherently scattered radiation.
Соотношения пика вылета и основного пика определяются выходом флуоресценции рабочего тела детектора и ее самопоглощением в детекторе. Для криптона и других рабочих тел, которые целесообразно использовать в детекторе датчика (Xe, NaJ·Tl), оба пика одного порядка.The ratio of the peak of departure and the main peak is determined by the yield of fluorescence of the working fluid of the detector and its self-absorption in the detector. For krypton and other working fluids, which are advisable to use in the detector of the sensor (Xe, NaJ · Tl), both peaks are of the same order.
В случае криптонового счетчика в пик вылета попадает участок некогерентного спектра шириной 14.40-14.32=0.08 кэВ, что на порядок меньше ширины участка когерентного спектра (0.80 кэВ).In the case of a krypton counter, the section of the incoherent spectrum with a width of 14.40-14.32 = 0.08 keV, which is an order of magnitude smaller than the width of the section of the coherent spectrum (0.80 keV), falls into the peak of departure.
Как когерентно, так и некогерентно рассеянное излучение с энергией менее энергии К-края криптона (14.32 кэВ) остается в пике полного поглощения и не попадает в пик вылета.Both coherently and incoherently scattered radiation with an energy less than the energy of the K-edge of krypton (14.32 keV) remains at the peak of total absorption and does not fall at the peak of emission.
Расположение когерентно и некогерентно рассеянных участков спектра и краев поглощения приведено на Фиг.2, гдеThe location of coherently and incoherently scattered spectral regions and absorption edges is shown in FIG. 2, where
(1) - энергия края поглощения рубидия - верхняя граница основного пика когерентно рассеянного излучения (15,20 кэВ);(1) is the energy of the absorption edge of rubidium — the upper boundary of the main peak of coherently scattered radiation (15.20 keV);
(2) - энергия когерентно рассеянной Kα линии иттрия (14,95 кэВ);(2) is the energy of the coherently scattered Kα line of yttrium (14.95 keV);
(3) - энергия края поглощения криптона (14,32 кэВ);(3) is the energy of the absorption edge of krypton (14.32 keV);
(4) - энергия некогерентно рассеянной Kα линию иттрия (14,18 кэВ);(4) is the energy of the incoherently scattered Kα line of yttrium (14.18 keV);
(5)-(7) - пик вылета когерентно рассеянного участка спектра с границами 1.68 кэВ и 2.56 кэВ;(5) - (7) —the peak of the emission of the coherently scattered part of the spectrum with the boundaries of 1.68 keV and 2.56 keV;
(6) - энергия когерентно рассеянной Kα линии иттрия в пике вылета (2.31 кэВ).(6) is the energy of the coherently scattered Kα line of yttrium at the peak of emission (2.31 keV).
Как следует из Фиг.2, в пик вылета попадает, в основном, когерентно рассеянная компонента вторичного спектра, а пик полного поглощения включает как когерентную, так и некогерентную компоненту.As follows from Figure 2, mainly the coherently scattered component of the secondary spectrum falls into the peak of departure, and the peak of total absorption includes both the coherent and incoherent component.
Приняв в первом приближении, что пик вылета включает только когерентную компоненту, а пик полного поглощения содержит всю некогерентную компоненту и половину когерентной, и учитывая, что интенсивности компонент пропорциональны соответствующим дифференциальным сечениям рассеяния σкг и σнк, находим аналитический сигнал - отношение интенсивностей основного пика и пика вылетаAssuming, to a first approximation, that the emission peak includes only the coherent component, and the total absorption peak contains the entire incoherent component and half the coherent component, and taking into account that the component intensities are proportional to the corresponding differential scattering cross sections σ kg and σ нк , we find an analytical signal - the ratio of the intensities of the main peak and peak of departure
Эффективность предложенного способа иллюстрирована на Фиг.3, на которой приведена зависимость аналитического сигнала F(Z) от эффективного атомного номера объекта Zэфф при монохроматическом возбуждении Е=14 кэВ и угле рассеяния θ=150°.The effectiveness of the proposed method is illustrated in Figure 3, which shows the dependence of the analytical signal F (Z) on the effective atomic number of the object Z eff with monochromatic excitation E = 14 keV and a scattering angle θ = 150 °.
Как следует из Фиг.3, зависимость аналитического сигнала от Zэфф наиболее ярко выражена в диапазонах Zэфф 6-9 и 14-22, что свидетельствует о целесообразности применения предлагаемого датчика при опробовании и сепарации углей (Zэфф≈6) и железных и полиметаллических руд (Zэфф>15-20).As follows from Figure 3, the dependence of the analytical signal on Z eff is most pronounced in the ranges Z eff 6-9 and 14-22, which indicates the advisability of using the proposed sensor for testing and separation of coal (Z eff ≈6) and iron and polymetallic ores (Z eff > 15-20).
В случае сепарации углей - при переходе от угля (Z=6) к породе (Zэфф≥12) значение F(Z) падает от 11 до 7 и менее, что обеспечивает высокую надежность разделения. Также эффективно отделение руд черных металлов (Zэфф≥18-20) от пустой породы, связанное с изменением аналитического сигнала в 2-3 раза.In the case of coal separation, in the transition from coal (Z = 6) to rock (Z eff ≥12), the value of F (Z) drops from 11 to 7 or less, which ensures high reliability of separation. It is also effective to separate ferrous ores (Z eff ≥18-20) from waste rock, associated with a change in the analytical signal by a factor of 2–3.
В качестве примера на Фиг.4 приведена схема описанного варианта устройства на основе фильтра первичного излучения из соединения рубидия и пропорционального счетчика с криптоновым наполнением.As an example, Fig. 4 shows a diagram of the described embodiment of a device based on a primary radiation filter from a rubidium compound and a proportional krypton-filled counter.
Устройство для определения эффективного атомного номера материала, приведенное на Фиг.4, включает рентгеновскую трубку (1) с иттриевым анодом (2) и окном (3), селективный фильтр первичного излучения из соединения рубидия (4), держатель образца (5), криптоновый пропорциональный счетчик (6) и регистрирующее устройство (7).The device for determining the effective atomic number of the material shown in Figure 4 includes an x-ray tube (1) with a yttrium anode (2) and a window (3), a selective primary radiation filter from a rubidium compound (4), a sample holder (5), krypton proportional counter (6) and recording device (7).
Датчик для измерения и контроля эффективного атомного номера материала функционирует следующим образом.A sensor for measuring and monitoring the effective atomic number of a material operates as follows.
Рентгеновское излучение анода рентгеновской трубки (2) проходит селективный фильтр (4) и падает на объект, который находится в держателе образца (5).The x-ray radiation of the anode of the x-ray tube (2) passes through a selective filter (4) and falls on an object that is in the sample holder (5).
Селективный фильтр (4), подавляющий коротковолновую и длинноволновую компоненту первичного спектра, служит для выделения эффективного участка спектра первичного излучения.The selective filter (4), which suppresses the short-wave and long-wave component of the primary spectrum, serves to highlight the effective portion of the spectrum of the primary radiation.
Рассеянное излучение на объекте, который находится в держателе образца (5), содержащее когерентную и некогерентную компоненты, регистрируется криптоновым счетчиком (6) и поступает в регистрирующее устройство (7), образуя амплитудный спектр.The scattered radiation at the object, which is in the sample holder (5), containing coherent and incoherent components, is recorded by a krypton counter (6) and enters the recording device (7), forming the amplitude spectrum.
Кроме рассмотренного устройства на основе криптонового пропорционального счетчика, в заявленном устройстве могут быть использованы пропорциональный счетчик с ксеноновым наполнением и сцинтилляционный счетчик с кристаллом NaJ·Tl в сочетании с соответствующими фильтрами первичного излучения.In addition to the considered device based on a krypton proportional counter, the inventive device can be used a proportional counter with xenon filling and a scintillation counter with a NaJ · Tl crystal in combination with the corresponding primary radiation filters.
Источником первичного излучения может служить характеристическое излучение мишени из чистого элемента, возбуждаемого рентгеновской трубкой или радиоизотопным источником.The source of primary radiation can be the characteristic radiation of a target from a pure element excited by an x-ray tube or a radioisotope source.
Заявленное устройство по сравнению с прототипом позволяет повысить точность измерений за счет большей контрастности аналитического сигнала. При применении такого устройства не требуется жестко фиксировать геометрические условия измерений и возможно его применение для неповреждающего контроля состава образцов произвольного размера и неправильной формы.The claimed device in comparison with the prototype can improve the accuracy of measurements due to the greater contrast of the analytical signal. When using such a device, it is not necessary to rigidly fix the geometric conditions of measurements and it can be used for non-damaging control of the composition of samples of arbitrary size and irregular shape.
Технико-экономическая эффективность заявленной группы изобретений (способа рентгеноспектрального определения эффективного атомного номера материала и устройства для его реализации) состоит в определении с высокой точностью и чувствительностью эффективного атомного номера исследуемого материала, что позволит решать прикладные задачи, связанные с решением сложных проблем (в частности, опробовании стенок выработок рудных месторождений) в разведочной геофизике и при обогащении рудных продуктов на горно-обогатительных комбинатах. Реализация этого способа осуществляется на заявленном устройстве, технико-экономическая эффективность которого состоит в существенном упрощении и удешевлении конструкции.The technical and economic efficiency of the claimed group of inventions (a method for X-ray spectral determination of the effective atomic number of a material and a device for its implementation) consists in determining with high accuracy and sensitivity the effective atomic number of the studied material, which will allow solving applied problems associated with solving complex problems (in particular, testing the walls of mine workings) in exploration geophysics and in the enrichment of ore products at mining and processing plants. The implementation of this method is carried out on the claimed device, the technical and economic efficiency of which consists in a significant simplification and cheapening of the design.
Помимо этого, привлекательность заявленного изобретения состоит в возможности использования изобретения для решения таких задач в рентгенофлуоресцентном анализе, когда требуется разрешение близколежащих спектральных линий для устранения погрешностей, связанных со спектральным наложением.In addition, the attractiveness of the claimed invention lies in the possibility of using the invention to solve such problems in X-ray fluorescence analysis, when resolution of nearby spectral lines is required to eliminate errors associated with spectral overlap.
Источники информации.Information sources.
1. Плотников Р.И., Пшеничный Г.А. Флюоресцентный рентгенорадиометрический анализ. // М.: Атомиздат, 1973 г., стр.42-46, 50-54.1. Plotnikov R.I., Pshenichny G.A. Fluorescence X-ray radiometric analysis. // M .: Atomizdat, 1973, pp. 42-46, 50-54.
2. Патент Великобритании G01N_23_22_GB_№2083618_82_Способ и устройство для анализа содержания тяжелого элемента в руде_OUTOCUMPU OY. Великобритания, Заявка №2083618. Публикация 1982 г., 24 марта, №4856.2. UK patent G01N_23_22_GB_№2083618_82_ Method and apparatus for analyzing the content of a heavy element in ore_OUTOCUMPU OY. United Kingdom, Application No. 2083618. Publication of 1982, March 24, No. 4856.
3. Szegedi S., Tun K.M., Ibrahim S.M. Определение золы в углях методом отражения гамма-лучей. // J. Radioanal. Nucl. Chem., 1996, 213 (6), 403-409.3. Szegedi S., Tun K.M., Ibrahim S.M. Determination of ash in coals by gamma ray reflection. // J. Radioanal. Nucl. Chem., 1996, 213 (6), 403-409.
4. Magahaes S.D. et al. Определение материалов с высоким Z в среде с малым Z по рассеянию рентгеновского излучения. Определение золы в углях. // Nucl. Instr. Meth. Phys. Res., 1995, 95 (1), 87-90.4. Magahaes S.D. et al. Determination of high Z materials in a low Z medium by X-ray scattering. Determination of ash in coals. // Nucl. Instr. Meth. Phys. Res., 1995, 95 (1), 87-90.
5. Намазбаев Т.С., Савелов В.Д., Полевой А.П. и др. Радиоизотопный измерительно-вычислительный комплекс для контроля зольности и плотности твердого топлива на потоке по рассеянному излучению Am-241. Сталь, 2002, №9.5. Namazbaev TS, Savelov VD, Field A.P. and others. A radioisotope measuring and computing complex for monitoring the ash content and density of solid fuels in a stream by scattered radiation Am-241. Steel, 2002, No. 9.
6. Lin W.Z., Kong L., Qu Т., Cheng J.J. Оценка погрешности определения золы в углях в потоке по рассеянию гамма-излучения. // Appl. Rad. Isot, 2002, 57 (3), 353-358.6. Lin W.Z., Kong L., Qu T., Cheng J.J. Estimation of the error in the determination of ash in coals in a stream by scattering of gamma radiation. // Appl. Rad. Isot, 2002, 57 (3), 353-358.
7. C.W.DWIGGINS, Jr. Quantitative Determination of Low Atomic Number Elements Using Intensity Ratio of Coherent to Incoherent Scattering of X-Rays Determination of Hydrogen and Carbon // Petroleum Research Center, Bureau of Mines, U.S. Department of the Interior, Bartlesville, O/c/a. // Analyt. Chemistry. 1961. V.33, P.67.7.C.W.DWIGGINS, Jr. Quantitative Determination of Low Atomic Number Elements Using Intensity Ratio of Coherent to Incoherent Scattering of X-Rays Determination of Hydrogen and Carbon // Petroleum Research Center, Bureau of Mines, U.S. Department of the Interior, Bartlesville, O / c / a. // Analyt. Chemistry. 1961. V.33, P.67.
8. G01N_23_22_GB_№2083618_82_Способ и устройство для анализа содержания тяжелого элемента в руде_OUTOCUMPU OY. Великобритания, Заявка №2083618. Публикация 1982 г., 24 марта, №4856 (прототип).8. G01N_23_22_GB_№2083618_82_ A method and apparatus for analyzing the content of a heavy element in ore_OUTOCUMPU OY. United Kingdom, Application No. 2083618. Publication 1982, March 24, No. 4856 (prototype).
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010121316/28A RU2432571C1 (en) | 2010-05-27 | 2010-05-27 | Method for x-ray spectrum determination of effective atomic number of material and apparatus for determining efficient atomic number of material |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010121316/28A RU2432571C1 (en) | 2010-05-27 | 2010-05-27 | Method for x-ray spectrum determination of effective atomic number of material and apparatus for determining efficient atomic number of material |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2432571C1 true RU2432571C1 (en) | 2011-10-27 |
Family
ID=44998168
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010121316/28A RU2432571C1 (en) | 2010-05-27 | 2010-05-27 | Method for x-ray spectrum determination of effective atomic number of material and apparatus for determining efficient atomic number of material |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2432571C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11272359B2 (en) | 2018-04-05 | 2022-03-08 | Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) | Configuring radio resources |
| US11357071B2 (en) | 2018-04-03 | 2022-06-07 | Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) | Handling of parameters provided in release / suspend |
-
2010
- 2010-05-27 RU RU2010121316/28A patent/RU2432571C1/en active
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11357071B2 (en) | 2018-04-03 | 2022-06-07 | Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) | Handling of parameters provided in release / suspend |
| US11903078B2 (en) | 2018-04-03 | 2024-02-13 | Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) | Handling of parameters provided in release / suspend |
| US11272359B2 (en) | 2018-04-05 | 2022-03-08 | Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) | Configuring radio resources |
| US11968524B2 (en) | 2018-04-05 | 2024-04-23 | Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) | Configuring radio resources |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1114310B1 (en) | X-ray fluorescence elemental analyzer | |
| SU852185A3 (en) | Method of determining coal ash content | |
| US7440541B2 (en) | Dual source XRF system | |
| US4566114A (en) | X- and γ-Ray techniques for determination of the ash content of coal | |
| CA1157169A (en) | Annihilation radiation analysis | |
| US8942344B2 (en) | Method for determining the concentration of an element in a material | |
| RU2432571C1 (en) | Method for x-ray spectrum determination of effective atomic number of material and apparatus for determining efficient atomic number of material | |
| Chubarov et al. | X-ray fluorescence determination of the FeO/Fe 2 O 3 tot ratio in rocks | |
| Revenko | Specific features of X-ray fluorescence analysis techniques using capillary lenses and synchrotron radiation | |
| RU100626U1 (en) | SENSOR FOR MEASURING AND MONITORING AN EFFECTIVE ATOMIC MATERIAL NUMBER | |
| Kunzendorf et al. | Determination of rare-earth elements in rocks by isotope-excited X-ray fluorescence spectrometry | |
| RU109293U1 (en) | DEVICE FOR SEPARATION OF A COAGENT AND INCORRECTLY SCATTERED X-RAY RADIATION WITH A GAS DISCHARGE PROPORTIONAL DETECTOR | |
| RU2524454C1 (en) | Method of determining concentration of element in substance of complex chemical composition | |
| RU109294U1 (en) | DEVICE FOR SEPARATION OF COAGERENT AND INCORRECTLY SCATTERED X-RAY RADIATION ON THE BASIS OF SCINTILLATION COUNTER | |
| Cherkashina et al. | Application of the background standard method for the determination of Rb, Sr, Y, Zr, and Nb contents in phosphorites by x‐ray fluorescence | |
| RU2406277C1 (en) | X-ray spectrum analyser for identifying and separating materials | |
| RU93155U1 (en) | SENSOR FOR MEASURING AN EFFECTIVE ATOMIC MEDIA NUMBER | |
| RU2536084C1 (en) | Method for x-ray spectrum separation at lump-by-lump supply of separated material, and device for its implementation | |
| RU2705750C2 (en) | Method of determining content of tungsten and molybdenum | |
| Uvarova et al. | Drilling powders produced during diamond drilling offer an opportunity for analyses in near real time | |
| Borsaru et al. | Simultaneous determination of silica and alumina in bulk bauxite samples by fast neutron activation | |
| RU2619224C1 (en) | Method for controlling material composition of pulp-products under their variable density | |
| RU2086964C1 (en) | Method for automated roentgenoradiometric material assay | |
| SU1702268A1 (en) | Calibration method roentgenoradiometric analysis | |
| Cooper | Advances in on-line particulate composition analysis |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD4A | Correction of name of patent owner |