Устройство для экспрессного определения содержания олова

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

«i>533263

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 12.02.76 (21) 2317476/25 с присоединением заявки— (23) Приоритет— (43) Опубликовано 15.12.81. Бюллетень №46 (45) Дата опубликования описания 15.12.81 (51) М. Кл. С 01 N 24/ОО

Государственный комитет

СССР ло делам изобретений и открытий (53) УДК 538.69.083 (088.8) (72) Авторы изобретения

И. Я. Гарзанов, В. Г. Лабушкин и Е. Ф. Макаров (71) Заявитель (54) УСХРОИСТВО ДЛЯ ЭКСПРЕССНОГО

ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ОЛОВА

Изобретение относится к радиационной технике, а более конкретно к приборам, определяющим содержание олова в порошковых пробах и горных выработках с помощью эффекта Мессбауэра, и может быть использовано при разведке, добыче и переработке оловянных руд.

Известно устройство для экопрессного определения содержания олова в пробах с помощью эффекта Мвсобауэра, содержащее источники резонаБсного (меосбауэровсхого) излучения, систему, задающую движение источников относительно исследуемой пробы, и измерительную часть, состоящую из детектора излучения, усилителя, блока управления и регистрации (1).

Недостатками такого устройства являются малая пороговая чувствительность и большая погрешность анализа из-за невысокой разрешающей способности обычных спектрометрических детекторов (сцинтилляционных, пропорционалыных и т. д.).

Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для экспрессного определения содержания олова в пробах с втомощью эффекта Мессбауэра, содержащее источники резонансного излучения, систему, задающую движение источников относительно исследуемой пробы, резонансную ионизационную камеру, электрометрический усилитель (ЭМУ) (2).

В этом устройстве резонансная ионизационная камера, регистрирует только проходящие через исследуемую лробу о-кванты.

Конструктивно сама камера вылолнена в .виде цилиндрической резонансной камеры, внутри которой нормально к ее оси расположены слюдяные пластинки, покрытые с обеих сторон слоем резонансного вещества (SnOg, обогащенного изотолом Sn " до

85%) .

Этому устройству свойственна невысокая пороговая чувствительность, связанная с геометрическим расположением источника, пробы и детектора, при котором резонансная ионизационная камера регистрирует только прошедшее через исследуемую пробу у-излучение, что приводит к необходимости анализировать сравнительно слабый полезный сигнал на большом фоне. Конструкция детектора в виде цилиндрической резонансной ионизационной камеры (внутри камеры расположены слю25 дяные пластинки, покрытые с обеих сторон слоем резонансного радиатора), обладающая повышенной чувствительностью к вибрационным помехам и малой величиной эффекта на самой камере, также снижает пороговую чувствительность устройства.

533263

Использование для измерения тока электрометрического усилителя со стрелочной индикацией увеличивает погрешность анализа при измерении малых эффектов.

Целью изобретения является повышение пороговой чувствительности устройства.

Цель достигается тем, что резонансная ионизационная камера выполнена в виде плоского многослойного конденсатора и установлена с возможностью регистрации у-квантов, рассеянных под углами 90 (150 .

Электродные пластины многослойного конденсатора помещены в кольцевые пазы между изоляторными кольцами, набраны в кассеты и закреплены в каркасе из металлического стакана, внутренний диаметр которого равен внешнему диаметру изоляторных колец, а резонансный радиатор нанесен с одной стороны электродных пластин, обращенной к источнику излучения.

Для повышения точности и удобства отсчета камера подключена к интегрирующему электрометрическому усилителю, к выходу которого последовательно подключены нуль-орган, триггер, управляемый им мультивибратор и счетчик импульсов.

1-1а фиг. 1 изображена функциональная схема устройства; на фиг. 2 — резонансная ионизационпая камера, разрез.

Устройство содержит источники 1 резонансного излучения, свинцовые коллпматоры 2, рассеивающую пробу 3, резонансную ионпзационную камеру (РИК) 4, систему 5, задающую движение источников относительно исследуемой пробы, электрометрический усилитель 6, к выходу которого последовательно подключены нуль-орган 7, триггер 8, управляемый мультивибратор 9 и счетчик 10 импульсов, электродные пластины 11 из бериллия, установленные в кольцевых пазах между изоляторами, изоляторные кольца 12, металлический стакан 13, металлическое кольцо 14 для фиксации, паз 15 для подключения электродов камеры к ЭМУ, резонансный радиатор 16.

Источники 1, рассеивающая проба 3 и

РИК 4 установлены с возможностью регистрации 7-квантов, рассеянных под углами 90 < а< 150 .

Предлагаемое устройство работает сле,,ующим образом. При покоящихся источниках 1 резонансные ядра Sn "Î, входящие в состав касситерита в исследуемой пробе 3, поглощают резонансные у-кванты источника, что увеличивает интенсивность рассеянного резонансного g-,излучения под углами 90 < <150 . Резонансные радиаторы

16,поглощают эти рассеянные резонансные у-кванты, после чего испускают электролы конверсии, которые ионизируют газ в ка.Еере. При наличии между пластинами камеры электрического поля в камере возни10

Зо

55 бО кает ток, который подают на вход электрометрического усилителя 6. Когда напряжежепие на выходе усилителя 6, которое изменяется по линейному закону, достигает первого уровня дискриминации UE, последовательно срабатывают нуль-орган 7,триггер 8, управляемый им мультивибратор 9, и на счетчик 10 начинают поступать импульсы с фиксированной частотой fp. Когда .напряжение на выходе усилителя 6 достигает второго уровня дискриминации U, опять срабатызают нуль-орган 7, триггер 8, управляемый мультивибратор 9, и импульсы прекращают поступать на счетчик 10, wà котором фиксируют число Np. При движении источников 1 уменьшают интенсивность рассеянного под углами 90 - a. <

150 у-излучения, и следовательно, уменьшают ток в камере, и на счетчике 10 фиксируют число импульсов Л . После этого вычисляют величину е = f (c)

N,.

= (- — 1) 100%, которую называют эф(| фектом резонансного рассеяния и которая зависит от содержания касситерита в исследуемой пробе, сопоставляют с результатами калибровки и определяют содержание олова (с), Так как рассеянное исследуемой пробой излучение состоит из ядерных резонансных у-лучей, испускаемых без отда EEE и с отдачей, а также рэлеевского (упругого) и комптоновского (неупругого) рассеянных у-лучей, которые дают основной вклад в фоновое излучение, возникает необходимость в их существенном уменьшении. Более того, при работе с резонансными детекторами имеется особенность, связанная с тем, что изменение счета N.— Л о будет результатом не только резонансного ядерного рассеяния на ядрах олова, но и результатом рэлеевского рассеяния на связанных электронах исследуемой пробы.

Располагая резонансную ионнзационпую камеру так, чтобы она регистрировала только 7-кванты, рассеянные под углами

90 - я <150, мы существенно снижаем вклад в величину в рэлеевского рассеяния, а также фонового комптоновского рассеяния, что позволяет анализировать малые полезные сигналы на малом фоне, что значительно увеличивает (— в 10 раз) величину е и связанную с ней пороговую чувствительность устройства.

Предлагаемая конструкция резонансной ионизационной камеры в виде плоского многослойного конденсатора, в котором электродные пластины установлены в кольцевых пазах между изоляторными кольцами, набраны в кассеты и закреплены в металлическом каркасе, значительно повышает жесткость и устойчивость конструкции к вибрационным помехам, что позволяет увеличить диаметр электродных

533263

Формула изобретения

« гггг. г

I (rS а,,г

Техред А. Камышникова Корректор С. Файн

Редактор Л. Павлова

Заказ (б24/1229 Изд. № 604 Тираж 915 Подписное ((ПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Тип. Харьк. Фил. пред. «Патент» пластин до 60 и более мм и с успехом использовать камеру в полевых и лабораторных (приборах. Расположение резонансных слоев с одной стороны электродных пластин, обращенной к источнику, позволяет увеличить отношение полезный сигнал/фон, который характеризует качество детектора, что приводит к повышению точности и чувствительности анализа. Измерение тока резонансной ионизационной камеры с помощью интегрирующего электрометрического усилителя, к выходу которого последовательно подключены нуль-орган, триггер, управляемый им мультивибратор и счетчик импульсов, позволяет повысить точность анализа, поскольку применение интенсиметра при малых значениях измеряемых эффектов не может обеспечить необходимой точности измерения.

1. Устройство для экспрессного определения содержания олова в пробах с .помощью эффекта Мессбауэра, содержащее источники резонансного излучения, систему, задающую движение источников относительно исследуемой пробы, резонансную ионизационную камеру, электрометрический усилитель, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения пороговой чувствительности, резонансная ионизационная камера выполнена в виде плоского многослойного конденсатора и установлена с возможностью регистрации у-квантов, рассеянных под углами 90 . а (150 .

2. Устройство по п. 1, отл и ч а ю щ еес я тем, что электродные пластины многослойного конденсатора помещены в кольцевых пазах между изоляторными кольцами, набраны в кассеты и закреплены в кар15 касе из металлического стакана, внутренний диаметр которого равен внешнему диаметру изоляторных колец, а резонансный радиатор нанесен с одной стороны электродных пластин, обращенной к ис20 точнику излучения, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР

25 № 231031, кл. G 01 N 23/00, 1968.

2. Praceeding of the Conference on

Mossbauer Spectrometry. Dresden, 1971, V. 2, р. 610.