Устройство для рентгенофлуоресцентного анализа состава вещества

 

УСТРОЙСТВО ,Ф1Я РЕНТГЕНОФЛУОРЕСЦЕНТНОГО АНАЛИЗА СОСТАВА ВЕЩЕСТВА, содержащее источник гаммаили рентгеновского излучения, рассеийатель, предназначенный для поляризации излучения источника, держатель образца анализируемого вещества, защитный экран, расположенный между источн1-гком и держателем образца, детектор излучения с коллиматором, направленным на держатель образ.ца, и регистрирующую аппаратуру, вход которой соединен с выходом детектора, отличающееся тем, 4to, с целью увеличения светосилы устройства, рассеиватель выполнен в виде части сферической поверхности, внутри которой помещены одна или несколько перегородок, непрозрачных для излучения источника, плоскости которых перпендикулярны одной и той же плоскости большого круга сферы и имеют с его окружностью общу1б точку пересечения, где размещен (Л источник излучения, а в диаметрально противоположной точке этой окружносс ти - детектор излучения, причем в рассеивателе вдоль указанной окружности выполнена сквозная щель для размещения на ней держателя образца, а в перегородках также выполнены сквоз ные щели для пропускания излучения со от образца на детектор через отверстие в коллиматоре. 00 о

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51) 4

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3715696/24-25 (22) 27.03.84 (46) 15.09.85. Бюл. Р 34 (72) Е.С.Солодовников и Ю.А.Цибульников (71) Научно-исследовательский институт ядерной физики электроники и автоматики при Томском ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового

Красного Знамени политехническом институте им. С. M. Кирова (53) 539. 1. 06 (088. 8) . (56) Кохов Е.д. Развитие рентгенофлуоресцентного метода анализа с использованием полупроводниковых детекторов. Атомная техника эа рубежом.

1976, Р 2, с. 33-43.

Авторское свидетельство СССР

У 1045094, кл. G 01 N 23/223, 1981. (54)(57) УСТРОЙСТВО для РЕНТГЕНОЫуОРЕСЦЕНТНОГО АНАЛИЗА СОСТАВА ВЕЩЕСТВА, содержащее источник гамма- или рентгеновского излучения, рассеивательр предназначенный для поляризации излучения источника, держатель образца анализируемого вещества, защитный

„„SU„„1179180 A экран, расположенный между источником и держателем образца, детектор излу- чения с коллиматором, направленным на держатель образца, и регистрирующую аппаратуру, вход которой соединен с выходом детектора, о т л и ч аю щ е е с я тем, чтой с целью увеличения светосилы устройства, рассеиватель выполнен в виде части сферической поверхности, внутри которой помещены одна или несколько перегородок, непрозрачных для излучения источника, плоскости которых перпендикулярны одной и той же плоскости большого круга сферы и имеют с его окружностью общую точку пересечения, где размещен источник излучения, а в диаметрально противоположной точке этой окрржиооти — детектор излучения, причем в рассеивателе вдоль указанной окружности выполнена сквозная щель для размещения на ней держателя образца, а в перегородках также выполнены сквоз- рй ные щели для пропускания излучения от образца на детектор через отверс- 1© тие в коллиматоре. leeeL

1 .1179

Изобретение относится к рентгеноспектральным методам анализа элементного состава вещества, в частности к рентгенофлуоресцентным методам анализа с иснользованием полупроводни-. ковых детекторов.

Целью изобретения является повышение светосилы устройства.

На чертеже представлена схема устройства. !О

Устройство состоит из источника

1 гамма-квантов, рассеивателя 2, защитного экрана 3, препятствующего прямому попаданию излучения источника 1 на образец 4 в держателе. Внут- ри рассеивателя 2 помещены одна или несколько перегородок 5 со сквозными щелями, через которые излучение от поверхности образца 4 попадает на детектор 6, снабженный коллиматором

7. Импульсы с детектора 6 поступают на регистрирующую аппаратуру 8. Рассеиватель 2 выполнен в виде части сферической поверхности с центром в точке О, радиусом АО, ограниченной лилиниями пересечений с ней плоскостей

AB И AD и поверхности GF. Плоскости

AB и AD, как и плоскости перегородок

5 (на чертеже плоскость АС), перпендикулярны одной и той же плоскости большого круга с окружностью ABD.

Причем плоскости перегородок 5 пересекаются с окружностью ABD в одной точке A с которой совмещен источник

1, а с диаметрально противоположной точкой Е совмещен детектор 6. В рассеивателе 2 вдоль окружности ABD выполнена сквозная щель, в которой с помощью держателя помещен образец

4. Защитный экран 3 не позволяет

40 излучению источника непосредственно попасть на образец. Секущая поверхность GF может быть сферической с центром в точке А. Тогда ее радиус выбирается таким минимально возмож45 ным, при котором защитный экран 3 все еще не препятствовал бы с места положения образца 4 "видеть" всю поверхность рассеивателя 2. Перегородка 5 делит сферический рассеиватель

S0

2 на секции. Толщина материала, перегородок должна быть такой, чтобы излучение из одной секции рассеивателя

2 через материал перегородки 5 не по55 падала в другую его секцию.

Устройство работает следующим образом.

1Н0 г

Пусть, например, гамма-кванты источника 1 через входное отверстие GFi в рассеивателе 2 попадают на его внутреннюю сферическую поверхность, ограниченную плоскостью АВ и перегородкой АС. На атомах рассеивателя 2 гамма-кванты источника рассеиваются и поглощаются за счет фотоэффекта.

Рассеянный гамма-квант попадает на образец 4, если угол однократного рассеяния первичного гамма-кванта будет близок к 90, угол между о плоскостями АВ и АС достаточно мал.

Используется следующее свойство окружности: любой вписанный в окружность угол, опирающийся на диаметр, о равен 90 . Гамма-кванты, попавшие на образец 4 после однократного рас сеивания на атомах рассеивателя 2, будут линейно поляризованы в плоскости, в которой они распространяются до и после рассеяния.

Это означает, что эти гамма-кванты не могут попасть на детектор б в результате рассеяния на образце 4, поскольку угол такого рассеяния, как это следует из чертежа, был бы также близок к 90 : этот угол вписан в окружность ABD он опирается на диаметр этой окружности АЕ. В то же время характеристическое излучение образца 4 свободно падает на детектор

6 через сквозные щели в рассеивателе

2 и перегородке 5, Точно такая же ситуация наблюдается, если гаммакванты источника 1 попадут на внутреннюю сферическую поверхность рассеивателя любой другой секции. При этом перегородки между секциями препятствуют проникновению излучения источника 1 из одной секции в другую.

Работа каждой отдельно взятой секции сферического рассеивателя эквивалентна работе всего рассеивателя устройства-прототипа. Коэффициент поляризации будет тем ближе к 1, чем на большее число секций будет разбит рассеиватель 2. В остальном устройство работает Также, как и устройство-прототип. Для исключения прямого попадания гамма-квантов источника на образец устройство снабжено защитным экраном 3. На образец падает линейно поляризованное излучение источника и характеристическое рентгеновское излучение атомов рассеивателя. Детектор регистрирует характеристическое излучение образца

ЗО

Анодное напряжение трубки, кВ

24

Ток анода трубки, мА

Время измерения, мин з 1179 и если рассеиватель выполнен не из материалов с малым атомным номером, рассеивателя.

В качестве примера было испытано устройство,в котором рассеиватель выполнен в виде части сферической поверхности с перегородкой, как показано на чертеже. Диаметр AE равен

11 см, дуга BD равна 20 . Рассеиватель, перегородка и защитный экран 10 выполнены из кадмия. Толщина стенки рассеивателя равна О, 1 см, перегородки — 0,4 см. Излучение регистрировалось SiLi полупроводниковым детектором БДРК-1 с разрешением 340 эВ по линии К Мп. Регистрирующая аппаратура включала в себя предусилитель, усилитель и многоканальный амплитудный анализатор NTA-102А. В качестве источника гамма-квантов использовалась рентгеновская трубка 5БХВ-6 (W) при анодном напряжении 5-36 кВ и анодном токе 5-15 мА. Проведены анализы на содержание железа в крови по методике измерений в тонких слоях. 25 .В таблице приведены результаты анализа пробы крови на железо предлагаемым устройством и прототипом.

180

Продолжение таблицы

Площадь пика аналитической линии, имп. 9893 20931

Концентрация железа, мас.7 1,1 10 1,1 10-

Фон, на котором проявляется аналитический пик, имп.

1012 2319

Статистическая ошибка при доверительной вероятности 0,95, отн. 7

f2,2 +1,5

Предел определения; мас.Е

1,0,.10 7,6 10

Из таблицы видно, что при одном и том же режиме работы площадь пика аналитической линии в предлагаемом устройстве в 2;1 раза больше, чем в прототипе, а фон возрос примерно в

2,3 раза. Это привело к соответствующему снижению погрешности анализа и предела определения элементов. Такие результаты стали возможны благодаря тому, что телесные углъ, в которых просматривается рассеиватель источником и образцом, примерно в

2 раза больше соответствующих телесных углов базового объекта. Светосилу устройства можно еще более повысить, если к описанному в примере рассеивателю добавить несколько новых секций, разделенных перегородками.

Составитель M.Âèêòoðoâ

Редактор Т.Веселова Техред Т.Дубинчак КорректорМ.Розман

Заказ 5655/43 Тираж 897 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r.Óæãoðoä, ул.Проектная, 4