RU2612051C1 - Анализатор тяжелых элементов - Google Patents
Анализатор тяжелых элементов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2612051C1 RU2612051C1 RU2015148324A RU2015148324A RU2612051C1 RU 2612051 C1 RU2612051 C1 RU 2612051C1 RU 2015148324 A RU2015148324 A RU 2015148324A RU 2015148324 A RU2015148324 A RU 2015148324A RU 2612051 C1 RU2612051 C1 RU 2612051C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sphere
- channel
- thorium
- uranium
- detection device
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
Abstract
Использование: для рентгеноспектрального анализа тяжелых элементов. Сущность изобретения заключается в том, что анализатор тяжелых элементов содержит рентгеновскую трубку или источник гамма-излучения, коллиматор первичного пучка, держатель образца, два аналитических канала с коллиматорами и фильтрами вторичного излучения, устройство детектирования с рядами детекторов и регистрирующую аппаратуру, подключенную к выходам детекторов, при этом держатель образца выполнен с возможностью установки образца с плоской или вогнутой по сфере рабочей поверхностью на сфере, источник или фокус рентгеновской трубки расположен на упомянутой сфере, в обоих каналах коллиматоры выполнены с входной и выходной щелями, при этом в первом аналитическом канале выходная щель проходит через диаметрально противоположную источнику точку сферы перпендикулярно плоскости осей пучков, а входная щель расположена в плоскости осей пучков между держателем образца и выходной щелью, второй канал предназначен для анализа тория-урана с повышенной чувствительностью, при этом входная щель расположена в плоскости осей пучков, а выходная щель расположена на упомянутой сфере перпендикулярно входной щели под углом рассеяния выше 140°, кроме того, предусмотрена возможность либо перемещения и установки устройства детектирования под пучки на выходе обоих каналов, либо использования в канале тория-урана второго устройства детектирования. Технический результат: обеспечение возможности анализа тория и урана с повышенной чувствительностью наряду с элементами легче висмута, увеличена производительность анализов. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Предлагаемое изобретение относится к анализаторам и спектрометрам для рентгенофлуоресцентного анализа состава веществ.
Известны рентгеновские спектрометры, содержащие источник излучения, держатель образца и полупроводниковый детектор (Бахтиаров А.В. Рентгеноспектральный флуоресцентный анализ в геологии и геохимии. - Л.: Недра, 1985).
Недостаток этих спектрометров заключается в том, что рассеянное от пробы излучение снижает контрастность сигнала или перегружает детектор.
При низких энергиях велики наложения и матричные эффекты.
За прототип принят анализатор тяжелых элементов, содержащий источник рентгеновского или гамма-излучения, коллиматор и фильтр первичного пучка, держатель образца, два аналитических канала с коллиматорами и фильтрами вторичного излучения, устройства детектирования с рядами детекторов и регистрирующую аппаратуру, подключенную к выходам детекторов (М.Е.А. Robertson. British patent №2196113, 1988; US patent №5020084, 1991).
Два канала с 12 детекторами из особо чистого германия расположены под углом около 90° к первичному пучку вдоль оси контейнера с образцом длиной 30 см. Длина ряда детекторов и анализируемой зоны 6-7 см. По излучению К-серии одновременно с золотом определяют торий и уран.
Недостатком прототипа является то, что для определения элементов легче висмута, в том числе золота и платины, оптимален угол 90°, но пик рассеянного на 90° тормозного излучения совпадает с Kα-линиями тория и урана (табл. 1), из-за чего снижается чувствительность анализа тория и урана.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является обеспечение возможности анализа с повышенной чувствительностью тория и урана наряду с элементами легче висмута.
Для достижения указанного технического результата в анализаторе тяжелых элементов, содержащем рентгеновскую трубку или источник гамма-излучения, коллиматор первичного пучка, держатель образца, два аналитических канала с коллиматорами и фильтрами вторичного излучения, устройство детектирования с рядами детекторов и регистрирующую аппаратуру, подключенную к выходам детекторов, согласно изобретению, держатель образца выполнен с возможностью установки образца с плоской или вогнутой по сфере рабочей поверхностью на сфере, источник или фокус рентгеновской трубки расположен на упомянутой сфере, в обоих каналах коллиматоры выполнены с входной и выходной щелями, при этом в первом аналитическом канале выходная щель проходит через диаметрально противоположную источнику точку сферы перпендикулярно плоскости осей пучков, а входная щель расположена в плоскости осей пучков между держателем образца и выходной щелью, второй канал предназначен для анализа тория-урана, при этом входная щель расположена в плоскости осей пучков, а выходная щель расположена на упомянутой сфере перпендикулярно входной щели под углом рассеяния выше 140°, кроме того, предусмотрена возможность либо перемещения и установки устройства детектирования под пучки на выходе обоих каналов, либо использования в канале тория-урана второго устройства детектирования.
Предпочтительно использовать рентгеновскую трубку с выходом излучения с ее торца и совместить ось пучка электронов с входной щелью первого канала.
Предлагаемый анализатор представлен схематически:
на фиг. 1 - схема анализатора в плоскости осей пучков и входных щелей;
на фиг. 2 - поперечные разрезы по оси коллиматоров вторичных пучков.
Анализатор содержит в качестве источника 1 рентгеновскую трубку или источник гамма-излучения, например, изотоп Со57.
Устройство 2 детектирования содержит расположенные в ряд детекторы 3 и регистрирующую аппаратуру 4, подключенную к выходам детекторов.
В держателе 5 образца установлена кювета 6 с образцом 7.
Держатель образца выполнен с возможностью установки образца с плоской или вогнутой по сфере рабочей поверхностью на сфере.
Источник 1 или фокус рентгеновской трубки расположен в точке F1 сферы.
Анализатор содержит коллиматор 8 и фильтр 9 первичного пучка.
Первый (основной) аналитический канал содержит коллиматор 10 и фильтр 11. Коллиматор 10 выполнен с входной 12 и выходной 13 щелями.
В первом аналитическом канале выходная щель 13 коллиматора 10 проходит через диаметрально противоположную источнику точку F2 сферы перпендикулярно плоскости осей пучков.
Входная щель 12 расположена в плоскости осей пучков (в плоскости фиг. 1) между держателем 5 образца и выходной щелью 13.
Второй канал предназначен для анализа тория-урана с повышенной чувствительностью и содержит коллиматор 14 и фильтр 15. Коллиматор 14 выполнен с входной 16 и выходной 17 щелями.
При этом входная щель 16 коллиматора 14 расположена в плоскости осей пучков. Выходная щель 17 расположена на упомянутой сфере под углом рассеяния θs выше 140° перпендикулярно входной щели 16 (и проходит через точку F4 сферы под углом θs).
Кроме того, предусмотрена возможность либо перемещения и установки устройства 2 детектирования под пучки на выходе обоих каналов, либо использования и размещения в канале тория-урана второго устройства 18 детектирования с детекторами 19.
Во втором случае можно использовать регистрирующую аппаратуру 20, подключенную к детекторам 19.
В качестве источника 1 предпочтительно использовать рентгеновскую трубку с выходом излучения с ее торца. При этом ось F1F пучка электронов в рентгеновской трубке совмещена с входной щелью 12 первого канала.
На схемах не показаны узлы смены проб, фильтров и другие детали.
Выходные щели 13 и 17 коллиматоров 10 и 14 можно сместить внутрь сферы и разместить детекторы на линиях, проходящих через точки F2 и F4.
В поперечных сечениях вторичные пучки сужаются во входных щелях 12 и 16 коллиматоров 10 и 14 и далее расширяются (фиг. 2).
Устройство 2 детектирования можно выполнить с возможностью поворота вокруг оси, проходящей через точку F5 окружности, равноудаленной от детекторов и осей каналов.
В первом канале использован фильтр 11 из элементов с K-краем поглощения выше энергии линии, контрастность которой необходимо увеличить. В канале тория-урана фильтр 15 выполнен из слоев свинца и ниже.
Выбор угла θs в канале тория-урана зависит от габаритов узлов и толщины защиты между ними. Угол θs возрастает при удалении точки F1 от F3.
Толщина защиты из тяжелых элементов должна быть выше 1-2 см для поглощения излучения с большой проникающей способностью.
Анализатор тяжелых элементов работает следующим образом.
Образцы облучают и по спектру судят о содержании элементов. Анализ ведут в автоматическом режиме. Расчет концентраций производят известными методами.
Существенно, что образцы осесимметричны и позволяют усреднить возможные неоднородности путем вращения образца.
При выполнении анализатора радиус сферы можно выбрать 4-10 см. Можно использовать рентгеновскую трубку на 150 кВ мощностью 2-3 кВт.
В разные каналы можно установить одинаковые или разные детекторы. Например, в первом канале можно установить 4-12 детекторов из германия толщиной до 5 мм, а в канале тория-урана - столько же детекторов из теллурида кадмия толщиной 1,8-2,5 мм.
В компактном варианте можно использовать изотопный источник, например, Со57 активностью 100-500 мкюри (ТУИ-107-69).
Излучение изотопного источника не поляризовано, но схема обеспечивает регистрацию излучения в минимуме сечения под 90°.
В случае монохроматического источника фильтр 9 можно исключить.
В первом канале контрастность линий элементов легче висмута повышена с учетом поляризации и за счет регистрации излучения в минимуме сечения рассеяния под 90°.
Под большими углами рассеяния роль поляризации в снижении фона мала. Существенно то, что во втором канале пик (максимум) рассеянного на большие углы излучения отодвигается от Kα-линии тория и урана. Излучение меньшей энергии легче подавить фильтром-поглотителем 15.
При потенциале 125 -135 кВ фильтр 9 из олова толщиной 4-5 мм пропускает излучение с максимальной интенсивностью в районе 115-120 кэВ.
В первом канале пик рассеянного на 90° излучения расположен в районе 93-100 кэВ и совпадает с Kα-линиями тория и урана с энергиями 93,34 и 98,44 кэВ (табл. 1). Торий и уран можно определять и в первом канале по слабым Kβ-линиям, но это требует в 4-5 раз больше времени.
В канале же тория-урана пик комптоновского рассеяния сдвигается в район 83 кэВ и контрастность всех линий K-серии тория-урана и чувствительность анализа повышается.
Таким образом, обеспечена возможность анализа с повышенной чувствительностью тория и урана наряду с элементами легче висмута, увеличена производительность анализов.
Заявляемый анализатор тяжелых элементов может быть востребован в геологии, экологии, горнорудной и других отраслях науки и производства.
Claims (2)
1. Анализатор тяжелых элементов, содержащий рентгеновскую трубку или источник гамма-излучения, коллиматор первичного пучка, держатель образца, два аналитических канала с коллиматорами и фильтрами вторичного излучения, устройство детектирования с рядами детекторов и регистрирующую аппаратуру, подключенную к выходам детекторов, отличающийся тем, что держатель образца выполнен с возможностью установки образца с плоской или вогнутой по сфере рабочей поверхностью на сфере, источник или фокус рентгеновской трубки расположен на упомянутой сфере, в обоих каналах коллиматоры выполнены с входной и выходной щелями, при этом в первом аналитическом канале выходная щель проходит через диаметрально противоположную источнику точку сферы перпендикулярно плоскости осей пучков, а входная щель расположена в плоскости осей пучков между держателем образца и выходной щелью, второй канал предназначен для анализа тория-урана с повышенной чувствительностью, при этом входная щель расположена в плоскости осей пучков, а выходная щель расположена на упомянутой сфере перпендикулярно входной щели под углом рассеяния выше 140°, кроме того, предусмотрена возможность либо перемещения и установки устройства детектирования под пучки на выходе обоих каналов, либо использования в канале тория-урана второго устройства детектирования.
2. Анализатор по п. 1, отличающийся тем, что использована рентгеновская трубка с выходом излучения с ее торца, при этом ось пучка электронов в трубке совмещена с входной щелью первого канала.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015148324A RU2612051C1 (ru) | 2015-11-10 | 2015-11-10 | Анализатор тяжелых элементов |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015148324A RU2612051C1 (ru) | 2015-11-10 | 2015-11-10 | Анализатор тяжелых элементов |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2612051C1 true RU2612051C1 (ru) | 2017-03-02 |
Family
ID=58459627
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015148324A RU2612051C1 (ru) | 2015-11-10 | 2015-11-10 | Анализатор тяжелых элементов |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2612051C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP3692347A4 (en) * | 2017-10-06 | 2021-09-22 | Bio-Rad Laboratories, Inc. | PROTEIN QUANTIFICATION DEVICE |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3624394A (en) * | 1969-05-02 | 1971-11-30 | Atlantic Richfield Co | Automatic sample changer for x-ray fluorescence spectrometer |
SU1045094A1 (ru) * | 1982-05-04 | 1983-09-30 | Научно-исследовательский институт ядерной физики при Томском политехническом институте им.С.М.Кирова | Устройство дл рентгенофлуоресцентного анализа вещества |
US5020084A (en) * | 1986-09-12 | 1991-05-28 | National Research Development Corporation | Ore analysis |
RU2130604C1 (ru) * | 1997-03-27 | 1999-05-20 | Геологический институт СО РАН | Устройство для рентгенофлуоресцентного анализа |
US20030053589A1 (en) * | 2001-09-18 | 2003-03-20 | Akihiro Ikeshita | Sample preprocessing system for a fluorescent X-ray analysis and X-ray fluorescence spectrometric system using the same |
RU2397481C1 (ru) * | 2009-07-22 | 2010-08-20 | Геологический институт Сибирского отделения Российской Академии Наук | Рентгеновский спектрометр |
-
2015
- 2015-11-10 RU RU2015148324A patent/RU2612051C1/ru active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3624394A (en) * | 1969-05-02 | 1971-11-30 | Atlantic Richfield Co | Automatic sample changer for x-ray fluorescence spectrometer |
SU1045094A1 (ru) * | 1982-05-04 | 1983-09-30 | Научно-исследовательский институт ядерной физики при Томском политехническом институте им.С.М.Кирова | Устройство дл рентгенофлуоресцентного анализа вещества |
US5020084A (en) * | 1986-09-12 | 1991-05-28 | National Research Development Corporation | Ore analysis |
RU2130604C1 (ru) * | 1997-03-27 | 1999-05-20 | Геологический институт СО РАН | Устройство для рентгенофлуоресцентного анализа |
US20030053589A1 (en) * | 2001-09-18 | 2003-03-20 | Akihiro Ikeshita | Sample preprocessing system for a fluorescent X-ray analysis and X-ray fluorescence spectrometric system using the same |
RU2397481C1 (ru) * | 2009-07-22 | 2010-08-20 | Геологический институт Сибирского отделения Российской Академии Наук | Рентгеновский спектрометр |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP3692347A4 (en) * | 2017-10-06 | 2021-09-22 | Bio-Rad Laboratories, Inc. | PROTEIN QUANTIFICATION DEVICE |
US11435285B2 (en) | 2017-10-06 | 2022-09-06 | Bio-Rad Laboratories, Inc. | Protein quantitation device |
US11808697B2 (en) | 2017-10-06 | 2023-11-07 | Bio-Rad Laboratories, Inc. | Protein quantitation device |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN105651801B (zh) | 一种矿浆矿物在线分析方法 | |
JPS62115351A (ja) | 物質分析系 | |
US7092843B2 (en) | Apparatus and method for suppressing insignificant variations in measured sample composition data, including data measured from dynamically changing samples using x-ray analysis techniques | |
Alnour et al. | New approach for calibration the efficiency of HpGe detectors | |
RU2612051C1 (ru) | Анализатор тяжелых элементов | |
Carson et al. | Novel scintillators for logging while drilling | |
EA202092221A1 (ru) | Устройство и способ определения элементного состава материалов методом меченых нейтронов | |
RU2611726C1 (ru) | Рентгеновский спектрометр | |
Onorati et al. | Gamma background characterization on VESUVIO: Before and after the moderator upgrade | |
Török et al. | Comparison of nuclear and X-ray techniques for actinide analysis of environmental hot particles | |
RU2614318C1 (ru) | Рентгеновский анализатор золота и тяжелых элементов | |
Akkaya et al. | Determination of manganese content in some commercial manganese ores in Turkey k0-NAA standardization method using 241Am–be isotopic neutron source | |
Rey-Ronco et al. | A neutron activation technique based on deferred gamma rays applied to the quantification of fluorine in fluorspar mining samples | |
RU2615711C1 (ru) | Многоканальный рентгеновский анализатор | |
Kunzendorf et al. | Determination of rare-earth elements in rocks by isotope-excited X-ray fluorescence spectrometry | |
RU2611713C1 (ru) | Рентгеновский анализатор | |
RU2490617C2 (ru) | Устройство для рентгенофлуоресцентного анализа вещества | |
Karivai et al. | A method for the determination of some rare earth elements and their correlation with thorium using X-ray fluorescence | |
Yücel et al. | U isotopic characterization of natural and enriched uranium materials by using multigroup analysis (MGA) method at a defined geometry using different absorbers and collimators | |
Liu et al. | Experimental research on detecting explosives by pulsed fast thermal neutron analysis | |
Gméling et al. | Boron concentration measurements by prompt gamma activation analysis: Application on miocene-quaternary volcanics of the Carpathian-Pannonian Region | |
Rusnok et al. | Experimental study of three-nucleon dynamics in proton-deuteron breakup reaction | |
Iles et al. | The new single-crystal neutron Laue diffractometer in Berlin | |
Enik et al. | Preparation for Testing Experiment on IREN Neutron Beam | |
RU2494382C1 (ru) | Энергодисперсионный поляризационный рентгеновский спектрометр |