Установка для определения состава вещества

О П И С А Н И Е ( )27092ИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Ресвублик(45) Дата опубликования описания 30.03.8072) Авторы изобретени Н. Иванов,Мартищенко, В. В, филиппоА. С, Штань 71) Заявитель т",54) УСТАНОВКА ЛЯ ОПРЕД 3,ЛЕЩЕСТВА ИЯ СОСТАВА Изобретенне относится к устройствам для олределения состава вещества, конкретно к устройствам для определения радиоактивных изотопав по их гамма-излучению.Известно, что интенсивность излучения естественных или искусственных радиоизотопов прапорциональна их количеству в образце или конценърации в насыщенном слое полного поглощения. Это обстоятельство используется для количественного определения элементов, лрисутствующих в образце. Облучив образец, например, потоком нейтронов в реакторе, можно затем измерить интенсивность гамма-излучения радиоактивных изотопов и, в конечном счете, апределить концентрацию элемента в образце.Зарегистрираванный спектр является результатом взаимадейслвия,гаммаизлучения с веществом детектора, которое обусловлено в основном фотологлощением, комптоновским рассеянием и образованием пар. Площадь фотапика; которая для определенной геометрии измерений, тил а датчика и знергий гамма-квантов, пропорционалына интенсивности излучения изотопа . и может служить мерой его:количеспва.Для данного детектора и данной энергии гамма-излучения соотношение этих частеи спектра - величина постоянная и поэтому, измерив,площадь фотолика (или всего спектра), можно апределить количественное содержание изотопа в образце 5 (или его,концентрацию в слое полного поглощения). Полное определение количества радлоизотопа ло, фотопнку,возможно лишь в том случае, если в образце присутствует гамма. излучатель. Если же в образце при сутствует два лли более гамма-излучающихизотопа, зарегистрираванный спектр излучения будет иметь сложный вид (на фотапики одних изотапав накладывается комлтоновское распределение, обусловленное гамма-излучением других изотопов). В этом случае пропорциональность между,содержанием изотопа и площадью в области фоталика;в зарегистрированном суммарном спектре нарушается.20 Используя химическое выделение изотолов или различные методические приемы при измерении спектра образца, можно выделить излучение отдельного изотопа. Эти методы. взвесны, но ани громоздки и тре буют длительного времени, что в,ряде случаев, например щри химической обработке смеси кароткоживущих изотопов, вообще не решает поставленной задачи.Известны также ручные способы обра- ЗО ботки спектров. Обработка производится10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 следующим образом. В,памяти установки хранится набор стандартных спектров для чистых изотопов, присутствие которых предполагается в образце. Полученный спектр образца нормируется вычислительным устройством и еще одно устпойство производвт последовательное вычитание стандартных спектров гамма-излучения из анализируемого спектра. Полученные величины фотопииов анализируемого и стандарвнопо апоктров сравниваются, и рассчитывается содержание элементов в образце. Число эпределяемьх элементов ограничиваегся 4 - 5 из-за накэплвния ошибки при последовательном вгячитаиии,Принципиально другой способ нахождения площади фотапика, рааполокенного в области компто нов окэго ра определения апектра изотопа с более высокой энергией гамма-излучения, состоит в том, что из суммарного спектра на участке, занимаемом фотопчком, вычитают составляющую, обусловленную непрерьввным кояптоновским распределением. Известно, что кривая, ограничива 1 ощая площадь спектра, может быть представлена сэвоку 1 пностью отдельных кривых, с достаточным приближением списываемых уравнениями. Задача заключается,в том, чтобы провести анализ участков кривой, рааположенных по обе стороны от анализируемого фотолика. На основе этого анализа вычислить площадь комптоновокого раопределенпя в энергетическом интервале, на котором раоположен фото-, пик, и затем вычесть полученную площадь комптэнэвского распределения из общей площадки на участке, занимаемом фотопиком. Для этого интервал спектра, содержащий только анализируемый фотэпик и не содериащий других фотопиков, разбивается на 3 участка, гран 1 ицы которых могут цримыкать друг к другу или могут отстоять друг от друга на определенном расстоянии. Фотопяк находится,на участке, который является оснэвным, а боковые участки - вспомогательные, По площадям, боковых учаспков рассчитывается, величина площади, пропорциональной коыптоновокому,распределению в основном учаспке, которая затем вычитается из суммарной площади, прэпорциональной интенсивноси излучения, зарегистрированного в оснавном участке, Разность представляет собой площадь фоюпииа.Известны устройства, в которых этот снособ реализован, например установка, описанная в патенте Англии Мо 1038042.Установка содержит детектор гамма. излучевия, усилитель импульсов, трехканальный амплитудный анализатор, вычислительное устройсвво и регистратор. Анализ участков слектра в устройстве нро- водипся с помащью трехжанального анализатора. В оснавном канале регистрируется фогэпвк и хомптонэвское,распределение,в боковых, смежных с оснэвным, каналах регисгрируется только комптоновское распределвние. Определение величины комнтоновокопо раапрсделения в основном канале производится с помощью вычислительного устройспва дискретного типа путем суммирования импульсэв в боковых каналах с последующим делением на два. Это лозволяет реализовать функцию вида, т, е. линейную функцию. Замена реальной функции вида на линейную вносит существенные пэпрешностп в результат. Кроме того, подобное устройство может быть иопользовано только в сочетании с полупроводниковым детектором, обладающим высокой .разрешающей споаобностью.Недостатком упомянутого устройства является,необходимость выбора ширины каждого из боковых,каналов равной ширины среднего, канала (аргумент Х), что не позволяет более полно использовать лолученную инфэрмацию и, в псэнечном итоге,снижает точность результатав измерения.Целью изобретения является разработка установки, позволяющей с достаточной точностью прэводить определение,количественного состава смеси изотодов и иапользовать для работы детекторы различных типов. Для этого установка снабжена аналоговым вычислительным устройством, основой,которого являются блоки для воспроизведения экапоненциальной функции и блок. для воопроизведения логарифмической функции. Между выходом вычислительного устройства и одного из ьапомогательных каналэв предусмотрена обратная связь.Устанэвка,позволяет применять сцинтилляционные и иэнизационные детекторы излучения. Преимущество предлагаемой установки закл 1 эчаетея и в том, что анализируемый интервал спектра не обязательно должен быть разбит на три участка одинаковой ширины, Боковые участии должны быть равными,по ширине (ширина участка предста(вляет собой аргумент Х). Ширина же среднето учаспка может быть кратной ширине бакавэго участка. Раостояние между участниками, если они не примыкают друг к другу, также должно быть кратным ширине белкового учаспка.На чертеже,пэказана блок-,схема предложенной уста новии.Устанаака работает слвдующим образом.В завиаимэсти от требуемой точности выбирают ширину канала. Рассмотрим работу устанааки для случая, когда ширина всех трех каналэв установлена одинаковой, При работе устанэвк 1 и импульсы с детекторагаммаизлучения через импульсный усилитель 2 поступают на трехканальный анализатор 3 и в течение времени Т набирается,спектр гамма-излучения. По окончании набора по сигналу выдачи ин-охе А 25 формации импульсы поступают на аналоговое вычислительное устройство 4. Коэффициенты С и В находятся путем решения системы уравнения: где индексы А и В относятся к первому ц третьему каналам. Величины Х 4 и Хв заранее задаются с помощью переменных сопротивлений, а величины УА и Ув представляют собой информацию, 1 полученную в перовом и третьем каналах. Решая систему уравнеяий (1), получаем Эти операции автоматически выполняются вычислительным устройством 4 с помощью имеющихся в нем блоков. После опеределения коэффициентов С и В с помощью блоков вычисляется площадь комптоновского раапроделения во втором канале. Коэффициенты ХА, Хь, Хв задаются оператором с помощью магазина сопротивлений на основаняи выбранной кратности ширины участков. В дальнейшем, с помощью блока вычитания находится площадь фотоцика 5 во втором канале,Так как пз-за маисимума комптоновского распределения число импульсов 5, пика: - пика компт) во втором канале будет несколько завышено, то его необходимо уточнить. Для этого вводится обратная связь на вход Ул. В устройстве 5 производится сравнение найденной площади фотопика с площадью фотопика эталонного образца, полученной с помощью блоков б, 7, 8 б - детектор, гамма-излучения, 7 - импульсный усилитель, 8 - однака налыный,анализатор). На выходе получается сигнал, характерцзующий содержание данного элемента в образце, Показания фиксируются регистрирующим устройстзом 9, которым может служить стрелочный прибор, цифропечатающее устройство цлц перфоратор. Аналогичным образом работает установка, если каналы це равны между собой по ширине, В этом случае аргумент Х задается в зависимости от выбранного расстояния межд каналами. У,".тановка может быть использована как 20 прц анализе смеси изотопов, так ц приактцваццонном ацалцзе образцов относительным методом. Фор мула изобретечц я Установка для определеция состава вещества путем сравнения с эталоном по площади фотопика спектра гамма-излучегц, содержащая детекторы, усилители, 30 амплитудный анализатор, вычислительныец регистрирующие устройства, отличающ а я с я тем, что, с целью повышения точности определения количества изотопов в смеси, в ней вычислительное устроцство 35 снабжено блокамц экопоненциальцой ц логарифмической функции, входы которых соединены с основным и вспомогательными каналами трехканального анализатора, в выходы - через блоки умножения и вычц тания - с входом сравнивающего устройства.27 О 912 Составитель И. Трофимоватор Е. Месрепова ТехредВ. Серякова Корректор С. файн и. Харьк. фнл, пред. Патент Заказ 228/331 Изд, М 229 Типаж 1033НПО Поиск Государственного комитета СССР по делам изобретени113035, Москва, Ж, Рауюская наб., д. 4/5 одписноеоткрытий