Способ флуоресцентного рентгенорадиометрического анализа

 

Изобретение относится к ядерно-физическим методам анализа. Цель изобретения - повышение точности анализа. Анализируемую, калибровочные и фоновые пробы последовательно облучают гамма-излучением двух источников. Энергия первого совпадает с энергией аналитической линии определяемого элемента, а энергия второго превышает энергию края поглощения определяемого элемента. Измеряют интенсивности излучения в области аналитической линии определяемого элемента и рассеянного излучения первого источника. Аналитическим параметром служит отношение этих интенсивностей. О значении концентрации определяемого элемента судят по значению аналитического параметра и калибровочным зависимостям, полученным на фоновых и калибровочных пробах. 1 ил., 1 табл.

СОЮЗ COBETCHHX

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (g1)g G 01 N 23/223

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

М А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

Il0 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

llPH ГКНТ СССР

1 (21) 4498009/31-25 (22) 25.10.88 (46) 07.12.90. Бюл.- М - 45

{71) Институт геофизики Уральского отделения АН СССР (72) И, И. Косякин (53) 620. 179. 152(088.8) (56) Авторское. свидетельство СССР

Р 1022020, кл. G 01 N 23/223, 1983.

Патент Великобритании Ф 2080516, кл, G 01 hI 23/223, 1982. (54) СПОСОБ ФЛУОРЕСЦЕНТНОГО РЕНТГЕНО™

РАДИОМЕТРИЧЕСКОГО АНАЛИЗА (57) Изобретение относится к ядернофизическим методам анализа. Цель изобретения - повышение точности анализа. Анализируемую, калибровочные и

Изобретение относится к ядерно-физическим методам анализа и может быть использовано при поисках и разведке месторождений полезных ископаемых.

Цель изобретения - повышение точности анализа.

На чертеже приведен калибровочный график.

При изменении состава среды (эффективного атомного номера) интенсив ности рассеянного и характеристического излучений изменяются в одну и ту же сторону. Для того, чтобы нормы ровать это изменение интенсивности при неизвестном составе среды следует использовать источник гамма-излучения с энергией, равной энергии аналити-. ческой линии определяемого элемента..

Величина интенсивности рассеянного

„„SU„„1612247 А 1

2 фоновые пробы последовательно облучают гамма-излучением двух источников.

Энергия первого совпадает с энергией аналитической линии определяемого элемента, а энергия второго превьш ает энергию края поглощения определяемого элемента. Измеряют интенсивности излучения в области аналитической линии определяемого элемента и рассе— янного излучения первого источника.

Аналитическим параметром служит отношение этих интенсивностей. О значении концентрации определяемого элемента судят по значению аналитического параметра и калибровочным зависимостям, полученныя на фоновых и калибровочных пробах. 1 ил., 1 табл. излучения этого источника является некоторым опорным сигналом, который учитывает поглощение в диапазоне регистрируемых энергий (характеристического излучения).

Параметр Iхй/ 51 где I щ интен сивность аналитической линии определяемого элемента, возбуждаемой вторым источником, I gq — интенсивность линии рассеянного излучения от первого источника, является устойчивым к вариациям состава среды.

При возбуждении рентгеновской флуоресценции мешающих элементов с порядковыми номерами большими, чем. у определяемого элемента, в области аналитической линии от этих элементов . возникает дополнительный фон, который в общем случае.без привлечения допол1612247 нительной информации .о содержаниях мешающих элементов определить невоз- можно. Для того, чтобы исключить фон от таких элементов, следует использо5 вать второи источник гамма-излучения, который возбуждает только определяемый элемент и не возбуждает флуорес ценцию мешающих элементов. Обозначим

Х " интенсивность рассеянного излу- 10 чения в области аналитической линии от этого источника.

Ввиду разницы в энергиях излучений применяемых источников интенсивности рассеянного излучения Т, и Т по ,разному меняются в зависимости от со1

:става среды. При возрастании содержа ний элементов с порядковыми номерами меньшими, чем у определяемого, за ,. счет фотопоглощения интенсивность рассеянного излучения I уменьшается в меньшей мере, чем интенсивность Х,.

При возрастании содержания определяемого элемента происходит поглощение рассеянного излучения I, а интенсивность рассеянного излучения Т> растет за счет когерентной составляющей. Такое изменение интенсивностей и I от состава среды определяет связь между отношением г интенсив30 ностей рассеянного излучения второго и первого источников и интенсивностью рассеянного излучения от первого источника, которая количественно описывается формулой:

2+/ где и — постоянные величины. 40

На чертеже изображена зависимость параметра г от интенсивности рассеянного излучения I < (точки - экспериментальные данные, кривая — расчеты по формуле (1) с g,= 1 81 и p=

1, 71 1СГ ) .

Вторичное излучение пробы последовательно возбуждают с помощью изотопных источников кадмий-109 и самарий-145, активность каждого источника 3,7 ° 10 Бк. Источники по отдель7 ности экранируют свинцовыми пласти-„. нами толщиной 1 см. Вторичное излучение пробы регистрируют ксеноновым пропорциональным счетчиком (СИ 11

P-3) с энергетическим разрешением

2,4 кэВ на линии 22,2 кэВ.

Амплитудный анализ осуществляют

256«канальным анализатором. Информао цию выводят по участку спектра, соответствующему аналитической линии серебра. Высота расположения счетчика над поверхностью пробы 3 см.

Для экспериментальной проверки формулы (1) формируют выборку фоновых проб в 50 шт из метасоматических гранитодов с вольфрамовой минерализацией, в которых содержание серебра меньше порога обнаружения измерительной аппаратуры (6 1 10 1Х). Состав матрицы этих проб меняется в интервале изменения эффективного атомного номера от 13,6 (гранит) до 64 (шеелит) .

На каждой пробе проводят по 10 измерений от каждого источника. По измеренным значениям интенсивностей рассеянного излучения от первого и второго источников определяют среднее значение и дисперсию параметра r. По дисперсии и количеству измерений рас= считывают значение доверительного интервала для среднего значения фонового параметра r при уровне значимости

0,01. Значение доверительного интервала по выборке проб варьируют от

0,002 до 0,0026. По методу наименьших квадратов рассчитывают значения коэффициентов С(и Р формулы (1), которые соответственно равны 1,81 и 1,71 10

Коэффициент множественной корреляции между экспериментально измеренными значениями параметра r и моделью (1) с о = 1;81 и P = 1,71 ° 10 равен

0,989.

Сравнение экспериментальных данных с расчетами по формуле (1) с 06 = 1,81 и р = 1,71 10 свидетельствует о том, -Ф что большинство значений параметра r в пределах доверительного интервала укладывается в зависимости (1) при изменении интенсивности рассеянного излучения I в два раза. Таким-образом, измеренйя фона (отн. ед.) в аналитической области серебра можно аппроксимировать зависимостью (i) с надежностью 0,99.

Для осуществления способа необходимо наличие двух источников гаммаизлучения со следующими энергиями: энергия излучения одного источника должна быть равной энергии аналитичес-.. кой линии определяемого элемента, а другого — возбуждать аналитическую линию, но не возбуждать характеристическое излучение мешающего (мешающих) элемента с атомными номерами

2247 6 где К и n — постоянные величины.

Поэтому по известным содержаниям

С градуировочных проб и определенным по этим пробам значениям параметра Ь

5 рассчитывают значения коэффициентов

К и и формулы (3) .

Пробу с н еизве с тным содержанием анализируемого элемента облучают пер10 вым источником и измеряют интенсивность фотопика рассеянного из. учения источника, затем эту пробу облу51 чают источником 2 и измеряют в области аналитической линии интенсивность а

15 суммарного излучения I <. а

По измеренным значениям I; и I . вычисляют значение аналитического параметра Ь с использованием зависимо1 сти (3) определяют содержание С элемента в пробе.

Проверку способа осуществляют по серебру с применением изотопных источников кадмий-109 и самарий-145 и . ксенонового пропорционального счетчика; Лктивность каждого источника

7,8 107 Бк. Энергетическое разрешение детектора 2,4 кэВ, на линии—

22,2 кэВ. Экспозиция одного измерения

1 мин.

30 По градуировочным пробам (фоновым и с известным содержанием серебра) найдены значения коэффициентов o(, =

1,295; = 2,965-10 ; К = 0,58; n =

1,2.

Измерения концентраций серебра про35 водят на пробах, отобранных с вольфрамового рудопроявления по следам серебряной минерализации. Состав матрицы этих проб меняется в интервале

40 изменения эффективного атомного номера от 13,8 до 46,3. Измерения серебра дублируются химическим анализом.

Результаты сведены в таблицу ХАхимический анализ, РРЛ вЂ” рентгенорадиометрический анализ.

Ъ= — -I 1 (2)

I ++pl I«45 при разных содержаниях определяемого элемента. Поскольку с ростом содержания С определяемого элемента и оисхо дит концентрационное вырождение интенсивности аналитической линии и уве55

С =К.Ь

1 (3) 5 16! больше, чем у определяемого, При использовании способа двухступенчатого возбуждения и двух мишеней из определяемого и мешающего (мешающего с наименьшим краем поглощения) элементов указанное условие выполняется и не создает трудностей принципиального характера.

Способ осуществляют слецующим образом.

Вторичное излучение пробы последовательно возбуждают двумя источниками гамма-излучения с разными энергияии.

Энергию излучения первого источника выбирают равной энергии аналитической линии определяемого элемента, а второго источника — такой, чтобы возбудить аналитическую линию, но меньшей энергии краев поглощения мешающих элементов с порядковыми номерами большими, чем у определяемого элемента.

По представительной, т.е. отражающей возможные вариации вещественного состава, совокупности фоновых проб измеряют интенсивности фотопика рассеянного излучения от первого источника и в области аналитической линии рассеянного излучения от второго источника. По результатам измерений фоновых проб получают значения коэффициентов и Р формулы (1).

В заданном классе содержаний определяемого элемента по градуировочным пробам с известным количеством этого элемента измеряют интенсивности фотопика рассеянного излучения 1 „ от первого источника и в области аналитической линии суммарного излучения

Х от второго источника. llo результатам измерений градуировочных проб получают значения аналитического параметра личение интенсивности рассеянного излучения 1, то зависимость С от значений Ь нелинейная. Эту нелинейность учитывают возведением в сте )GHEE п значений аналитического параметра и в этом случае связь между С и Ь имеет вид:

Фоновые пробы — пробы метасоматических гранитоидов с вольфрамовой минерализацией, в которых содержание серебра не более 1 10 Х. Калибровочные пробы — стандартные образцы предприятия с содержанием серебра 0,01

1Х.

Из сопоставления данных таблицы следует, что различие между результа- тами PPA (при однократном определении) и ХА не значимо при уровне значимости 0,05, относительная погрешность PPA относительно ."Л для проб с

1612247 где К, п

12

26

41

57

78

98

212

1705

224320

13

39

72

91

208

776

1698

3il540

108840

13,8

25,0

37,9

29,2

46,3

29,6

15 4

17,2

14,8

2

4

6

8

K0нцентрациями серебра свыше 2,6 х х 10 % не превышает 8%, пороговая чувствительность PPA не хуже 7 10 %.

Таким образом достигается повышеФ

5 ние точности PPA горных пород и руд„ в которых состав матрицы и содержание определяемой компоненты изменяются в пп роком диапазоне. формула изобретения 10

Способ флуоресцентного рентгенорвдиометрического анализа горйых порЬд и руд, включающий последовательное облучение анализируемой и калибровочных проб гамма-излучением двух источников, первый из которых испуск ает гамма-кванты с энергией, равной энергии аналитической линии определяемого элемента, а второй - с энергией, болЬшей энергии края поглощения с пределяемого элемента, но меньшей энергии краев поглощения мешающих лементов с порядковыми номерами большими, чем у определяемого элемента, 25 и измерение интенсивности вторичного йзлучения,в области аналитической линии определяемого элемента при обЛучении проб гамма-излучением второго источника, . отличающийся 3р тем, что, с целью повышения точности анализа, дополнительно измеряют интенсивность рассеянного пробами излучения первого источника, формируют комплект фоновых проб, отражающих воз" можные вариации вещественного состава наполнителя анализируемой пробы, про .водят облучение фоновых проб последовательно излучением обоих источников и измеряют интенсивности тех же излучений, что и от анализируемой пробы, а концентрацию - с определяемого элемента определяют по формуле калибровочные коэффициенты, определяемые по измерениям на калибровочных пробах; интенсивность вторичного излучения в области аналитической линии определяемого элемента при облучении анализируемой пробы излучением второго источника; интенсивность рассеянного пробой излучения первого источника при облучении анализируемой пробы излучением этого источника; калибровочные коэффициенты, определяемые по измерениям на фоновых пробах.

1612247

0I0

Составитель А. Колесников

Редактор M..Áëàíàð Техред JI.0åðäþêîâa Корректор М. Пожо

Тираж 493

Заказ 3828

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 1 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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

T олиеЮ

020

ГФ ГЕ ГВ ХО ХГ

Хх/ 10ФФФаг

РОс