Способ определения содержания элементов и их соединений в материалах на основе эффекта мессбауэра

 

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ЭЛШ ЕНТОВ К ИХ СОЕДИНЕНИЙ В МАТЕ РИАЛАХ НА ОСНОВЕ ЭФФЕКТА МЕССБАУЭРА, состоящий в облучении материала,оп|ределении интенсивностей резонансного взаимсздействующего и не взаимодействующего резонансно с элементом или его соединением гамма-излучения. Проходящего через исследуемый образец , величины эффекта Мессбауэра к нахождении содержания элемента или его соединения по величине эффекта Мессбауэра, отличающийся тем, что, с целью расширения области возможного применения и обеспечения непрерывности измерения ленточных материалов, исследуемую ленту облучают двумя потоками гамма-излучения , проходящими через один и тот же участок ленты, причем один поток составляет с плоскостью ленты угол, обеспечивающий максимальную величину эффекта резонансного поглощения для определяемого соединения,другой угол, обеспечивающий отсутствие резонансного поглощения, а ленту перемещают в плоскости, перпендикулярной плоскости, включающей центры источников и детекторов гамма-излучения.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ н н втотснанн саттттттнНств т

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОЧНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 3456509/25 (гг) 18.06.82 (46) 30.03.91. Бюл. 1Ф 12 (71) Московский инженерно-физический институт (72) Ю.Ф.Бабикова, И.В.Бойдаченко, И.А.Евстюхина, В.П.Филиппов, П. Л.. Груз ин и И. И, 0!т ань (53) 543.5 (088.8) (56) Гольданский В.И., Доленко А.В., Егиазаров Б.Г., Запорожец B.М., Ратников В.M. Гамма-резонансные методы и приборы для фазового анали. за минерального сырья. M. Атомиздат, 1974, с. 5-35, 119-127.

Авторское, свидетельство СССР

В 211624, кл. С 01 М 23/00, 1968. (54)(57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ К ИХ СОЕДИНЕНИЙ В МАТЕРИАЛАХ НА ОСНОВЕ ЭФФЕКТА МЕССБАУЭРА, состоящий в облучении материала,оп ределении интенсивностей резонансного взаимодействующего и не взаимоИзобретение относится к области ядерной физики и может быть использовано для контроля толщины и анализа состава ленточных материалов.

Известен способ гамма-резонансного определения фазового сосч ава, заключающийся в получении гамма-резонансных спектров и их последующей математической обработке, для чего. измеряется интенсивность гамма-излучения, проходящего через образец,который колеблется относительно источ-. ника -квантов. Интенсивность

„,Я0„„1124 6 А 1 (g})g 6 01. Н 23/02

2 действующего резонансно с элементом или его соединением гамма-излучения, проходящего через исследуемый образец, величины эффекта Мессбауэра и нахождении содержания элемента или

его соединения по величине эффекта

Мессбауэра, отличающийся тем, что, с целью расширения области возможного применения и обеспечения непрерывности измерения ленточных материалов, исследуемую ленту облучают двумя потоками гамма-излучения, проходящими через один и тот же участок ленты, причем один поток составляет с плоскостью ленты угол, обеспечивающий максимальную величину эффекта резонансного поглощения для определяемого соединения, другой угол, обеспечивающий отсутствие резонансного поглощения, а ленту перемещают в плоскости, перпендикулярной плоскости, включающей центры источни ков и детекторов гамма-изпучения. излучения, соответствующая некоторому шагу скорости относительно движения поглотителя и источника заносится в определенный канал памяти анализатора или другого считывающего устройства, в результате чего получается гамма-резонансный спектр.

К числу недостатков известного способа относится низкая экспрессность измерений, Наиболее близким техническим pemeнием к изобретению является способ определения содержания химических

И 24696 элементов, изотопов или их соединений в материалах на основе эффекта

Иессбауэра (2j.

В этом способе облучают материал, определяют интенсивности резонансно взаимодействующего No и ие взаимодействующего резонансно Б с элементом или его соединением гамма-излучения, проходящего через исследуемый образец, по величине эффекта Иессбауэра

/ 11 - 1Яо/

В2.

Е N — 1Л ° (1)

00 1 определяют содержание изотопов,элементов или их соединений в образцах, где 11, — интенсивность фона.

Одним из существенных недостатков известного способа является необхо- 20 димость идентичности химического состава источника гамма-излучения и анализируемой пробы, что затрудняет его реализацию и резко сужает область возможного применения. Кроме того, 25 известный способ не позволяет осуществлять непрерывные и экспрессные измерения содержания изотопов или элементов. Измерения могут проводиться только на дискретных образцах определяемого, состава.

Целью изобретения является расширение области возможного применения и обеспечение непрерывности измере— ния ленточных материалов.

Поставленная цель достигается тем, что при определении содержания элементов и их соединений в материалах на основе эффекта Иессбауэра,состоящем 40 в облучении материала, определении интенсивностей резонансно взаимодействующего и не взаимодействующего резонансно с элементом или его соедиНрНННМН Гамма излучения величины эф 45 фекта Иессбауэра и нахождении содержания элемента или его соединения по величине эффекта 1мессбауэра,исследуемую ленту облучают двумя потоками гамма-излучения, проходящими через один и тот же участок ленты,причем один поток составляет с плоскостью ленты угол, обеспечивающий максимальную величину эффекта резонансного.поглощеиия для определяе— мого соединения, другой — угол,обеспечивающий отсутствие резонансного поглощения, а ленту перемещают в плоскости, перпендикулярной плоскости, включающей центры источников и детекторов гамма-излучения.

Данный способ был реализован в устройстве определения толщины

Nb-3п-покрытий ленты на основе эффекта Иессбауэра.

Схема устройства изображена на чертеже.

Гамма-кванты неподвижных источниКоВ 1 и 2 коллимируются коллиматором 3, фильтруются фильтром 4 (например Pd - фольга в случае использования изотопа Sn1 9 ) и проходят через -исследуемую пробу 5, которая перемещается со скоростью v относительно источника 2 -квантов и регистрируются детекторами 6 и 7,причем детектор 6 регистрирует -кванты, резонансно взаимодействующие с исследуемым элементом или его соединением, а детектор 7 — нерезонансное излучение. Импульсы с детекторов усиливаются соответствующими усилителями 8, фотопики выделяются дискриминаторами

9,формирователи !О формируют сигналы по форме и амплитуде. Аналоговые сигналы с выхода интенсиметров 11 поступают на схему вычитания и деления 12, а затем на самописец 13. Как известно, Nb-Sn-покрытия лент, получаемые методом жидкофазной диффузии, имеют значительные неоднородности слоя

Nb Sn по длине ленты, что обусловле— но особенностями технологии получе ния. Одним из основных параметров получаемых промьпяленно сверхпроводящих лент с Nb Sn-покрытием является э критическая плотность тока, которая существенно зависит от толщины

ЫЬ Яп-слоя по длине ленты. Поэтому важно определять содержание Nb Sn в Nb-Sn-покрытии лент непосредственно в процессе производства. Данный способ позволяет определять содержание фазы ИЬ Sn в ленте без разру3 щения образца и характеризуется высокой экспрессностью, точностью измерений. В устройстве использовалиеь: источники -излучения типа ЯГР—

МАК Ш SnO диаметром b = 35 мм активностью 1 10 1БК, сцинтилляционный детектор $ -излучения с кристаллом NaI(T1) диаметром а = 30 мм;диаметр детектора d = 74 мм. Лента с

Nb-Sn-покрытием шириной 1О мм,длиной

50 м, средняя толщина Nb Sn""ïoêðûòHÿ ! по длине ленты составляла 10,3 «+

+0,4 мкм.

112

Техред А.Кравчук Корректор Н.Ревская

Редактор С.Титова

Заказ 1062 Тираж 405 Подписное

BHHHIIH Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Условие -резонанса для фазы

Hb Sn имеет вид:

«ф

9. мм чtcosg = О gg c = 1 75 — — (2)

Я с где 3Nb < изомерный сдвиг Nb Sn

П 9 относительно SnO . - мм

Для I v = 4 — -- получаем: « .

С

ИЬ. Яп 0

М = arccos — =- - 64, (3) (ч(Точность определения содержания

Nb>Sn в ленте зависит главным образом от погрешности определения величины эффекта Иессбауэра, вклада в величину эффекта других фаз,содержащихся в ленте, конечной точности соблюдения геометрических размеров устройства, точности самописца и эффекта Допплера второго порядка.Точность определения толщины Nb3Sn-пок4696 6 рытия ленты составляла 197.. Чувствительность измерений составляла

1 4 мкм и определялась статистикой измерений.

Предлагаемый способ по сравнению с прототипом, который одновременно является базовым объектом, обладает следующими преимуществами:

1 ° He требуется идентичности химического состава источника и исследуемого образца.

2. Иеняя угол между вектором скорости движения ленты и направлением пучка резонансных Ir -квантов, можно определить содержание любых элементов и соединений, на которых наблюда> ется эффект Иессбауэра, 3. Определение содержания элементов и соединений происходит непрерывно по длине исследуемой ленты.