Сорбционный гамма-резонансный детектор

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 9) (и) ИСАНИЕ ИЗОБРЕТ К АВТОРСК СВИД СТВУ ий,сов,174, СССР (про 2. Детектор по п ющийся те да и вывода уста работы детектор ционального счет 1, о т что наовлены в в режимика. анал тили вво п ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ(56) 1, Уц. 7. Ма)сяшоч еС. а 1. ОЬяегчаС 1 оп оГ МояяЬацег ЯресСга оГ 8 еСегодепеоия саСа 1 уяея йцг 1 п 8 СЬе Са+а 1 уС 1 с геасС 1 оп.-"СЬеш, РЬу ЕеСС.", 1975, 34, Р 1, р, 1722. Авторское свидетельство Р 915125,кл. 0 01 Т 1/18,1980 тотип).(54)(57) 1, СОРБЦИОННЫЙ ГАММА-РЕЗОНАНСНИЙ ДЕТЕКТОР, содержащий цилиндрическую камеру с каналами ввода и вывода газовой смеси, приемник излу(5 И 0 01 Т 1/18; 0 01 И 23/00. чения в виде электродной системыанод-катод, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью обеспечения воэможности анализа газа, по образующей внутренней стенки камеры выполнена кольцеобразная канавка, катодвыполнен в виде кюветы с расположенным в ней гамма-резонансным сорбентом, закрытым токопроводящей сеткой,а в корпусе кюветы выполнены сквозные отверстия, находящиеся в контакте с кольцеобраэной канавкой камеры, соединенной с каналом вывода гаИзобретение относится к гамма-ре эонансным детекторам и к спектральным исследованиям газовых смесей, а точнее к сорбционно-гамма"резонансному методу газового анализа и устройствам для его реализации, и может быть использовано для идентификации и количественного определения продуктов взаимодействия различных компонентов газовой смеси, вступающей в химическую реакцию с сорбентом, в качестве детектора для гам" Ма-резонансной Г-Р) спектроскопии Применительно к лабораторному и проМышленному газовому анализу в химиЧеской, нефтехимической и в других отраслях промышленности, а также дляисследования механизмов работы и состояния промышленных катализаторов, содержащих Мессбауэровские ядра (ГЭ, б, Гц и дрЛ2 ОИзвестно устройство, содержащее реакционную камеру с сорбентом, соДержащим гамма-резонансные Мессбауэровские) ядраКамера выполнена в виде стеклянного цилиндра с торцовыми окнами толщиной 100-200 мк и с кана.лами ввода и вывода анализируемой смеси,Устройство фчнкционирует в схеме устайовки для Г-Р исследований образцов в комплекте с приемником излучения в виде фотоэлектронного умножителя (ФЭУ) со сцинтилляционным кристаллом.Работа устройства основана на поглощении из анализируемой пробы из меряемого газового компонента гамма-резонансным сорбентом с одновременным или последующим получением гамма-резонансного спектра поглощения, т.е; определением качественно го и количественного состава анализируемой смеси по положению и интенсивности линий поглощения гамма-резонансных спектров 11Однако устройство регистрирует изменения,связанные с поверхностью,нафоне неизменного состояния внутреннихатомов, а поскольку в абсорбционной спектроскопии спектр от поверхностных атомов выделяется на фоне в десятки тысяч раз превосходящего спектра внутренних атомОв, это снижает чувствительность в десятки и сотни раз.Наиболее близким техническим решением к изобретению является сорб" ционный гамма-резонансный детектор, содержащий цилиндрическую камеру с каналами ввода и вывода газовой смеси, приемник излучения в виде электродной системы анод-катод, который 6 О позволяет исследовать процессы, происходящие только на поверхности сорбентов, так как регистрирует вылетающие электроны с поверхности до2000 Л Ы . Известный детектор не обеспечива-ет возможности анализа газа, поскольку поглощает исследуемый гаэ.Цель изобретения - обеспечениевоэможности анализа газа.Для достижения поставленной целив сорбционном гамма-резонансном детекторе, содержащем цилиндрическуюкамеру с каналами ввода и вывода газовой смеси, приемник излучения ввиде электродной системы анод-катод,по образующей внутренней стенки камеры выполнена кольцеобразная канавка, катод выполнен в виде кюветы срасположенным в ней гамма-резонансным сорбентом, закрытым токопроводящей сеткой, причем в корпусе кюветывыполнены сквозные отверстия, находящиеся в контакте с кольцеобраэнойканавкой камеры, соединенной с каналом вывода газа.,Кроме того, на каналах ввода и вывода могут быть установлены вентилидпя работы детектора в режиме пропорционального счетчика.На фиг,1 схематически изображенопредлагаемое устройство, на фиг.2Д на фиУстройство содержит корпус 1, выполненный, например, из алюминиевогосплава, реакционную камеру 2, напри 1 мер, из оргстекла, анод 3 с контактом 4, установленные в реакционнойкамере 2, Контакт 4 герметично выведен из реакционной камеры 2 и изолирован от корпуса 1 втулкой 5 для присоединения к радиочастотному коакскальному соединителю не показан).Из реакционной камеры 2 выведеныканалы 6 и Р ввода и вывода газа.Цля работы устройства в режиме пропорционального счетчика при гереключении подачи реакционной смеси нагазовые каналы 6 и 7 перекрываютсясоответственно вентилями 8 и 9.В реакционной камере 2 параллельно аноду 3 под ним установлен чувствительный элемент-катод, выполненныйв виде кюветы 10, например, из алюминия, во внутренней полости которой расположен гамма-резонансный сорбент 11, защищенный токопроводящейсеткой 12, Внутренняя полость кюветы 10 соединена с внешней ее образующей отверстиями 13, ориентированнымипо всему диаметру на кольцевую канавку 14, выполненную в реакционной камере 2 и соединенную с каналом 7 вывода. Для регулирования расстояния между чувствительным элементом - катодом, т.е, сорбеятом 11 и анодом 3, тем сава обеспечения возможности варьировать толщиной слоя сорбента кюэета 10 соединена с микрометрическим винтом 15 и фиксированной наклад.";ой 16, заземленной с корпусом 1;1120260 Составитель В,ФилипповТехред Т.Маточка Корректор И,Муска Редактор Р.Цицика Заказ 7734/33 Тираж 710 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035 Москва ЖРа нская наб. . 4 5Р Ууэ дФилиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Реакционная камера 2 сверху и снизу герметизирована соответственномайларовой пленкой 17 и уплотнительным кольцом 18 чувствительного элемента-катода.Для уменьшения фона рассеянногоизлучения-квантов на корпусе 1сверху установлен коллиматор 19, выполненный в виде свинцовой пластиныс отверстием 20, соосным с реакционной камерой 2, а сбоку в корпусе 1 1 Оустановлен винт 21 заземленияУстройство функционирует в схемеустановки для гамма-резонансных исследований образцов в режиме детектора конверсионных электронов и работает следующим образом.Гамма-кванты от источника 22 излучения, проходящие через отверс".тие 20 коллиматора 19 и пленку 17,резонансно поглощаются на сорбенте 11, что сопровождается рассеиванием электронов внутренней конверсии, вызывающих разряд в реакционной камере 2 между анодом 3 и чувствительным элементом-катодом, расстояние между которыми регулируетсявинтом 15 с накладкой 16, сохраняягерметичность реакционной камеры 2с помощью кольца 18, Импульсы напряжения регистрируются с помощью подачи напряжения около 2 кВ на кон- . Зотакт 4 втулку 5 и через сопротивление порядка 10 МОм на винт 21 заземления по известной для детекторов схеме,Регистрируются в основном только 35электроды внутренней конверсии, ковторые испускаются только после резонансного поглощения-квантов в Г-Р сорбенте, содержащем Мессбауэровские ядра, например Ге. Настройка в резонанс осуществляется в Г-Р спектроскопии с помощью перемещения источника Мессбауэровского излучения с данной скоростью движения. Перед анализом газовой смеси необходимо получение либо исходиого спектра Г-Р сорбента, либо данных об интенсивности спектра в выбранных точках.Затем происходит продув анализируемой газовой смесья необходимое время. Анализируемая газовая смесь при открытых вентилях 8 и 9 проходит по каналу 6, вступает в химическую реакпию с сорбентом 11 и через отверстия 13, кольцевую канавку 14 выводится в канал 7.После хемосорбции и изменения сос.тояния Мессбауэровских ядер производится продув реакционной камеры 2 смесью 8 е +4% СН, и записывается анализируемый спектр или изменения интенсивности счета в данных точках.Кроме анализа поверхностей катализаторов и исследования процессов сорбции, устройство может быть применено для исследования начальных стадий коррозии, цементации и других пРоцессов, связанных с поверхностью твердого тела глубиной до 0,2 мк, что расширяет диапазон его использования, а также создает возможность разрабатывать малогабаритные переносного типа устройства газового анализа.