Способ рентгенорадиометрического определения содержания элемента в комплексных рудах

Целью изобретения является повышение чувствительности определения содержания элемента в присутствии мешающих элементов с большим, чем уопределяемого, атомным номером, аналитические линии которых энергетически полностью не разрешаются с аналитической линией определяемого элемента. 10На фиг. 1 изображены спектры вторичного излучения при облучении слоистых модельных сред из пластин алюминия 1, алюминия и серебра 2, кадмия3, олова 4, сурьмы 5 гамма-излучением 15нуклида самарий; на фиг. 2 - зависимости 6-9 коэффициента К от положения нижней границы Е второгоподинтервала для соответственно указанных модельных сред 1-5 при определении содержания серебра; на фиг,3 -гистограмма интенсивности характеристического излучения серебра, полученная при прохождении датчика над указанными модельными средами; на фиг.4- 25спектры вторичного излучения при облучении модельных сред из окиси кремния 10, окиси кремния с 103 меди 11,окиси кремния с 107. цинка 12 и свинца 13; на фиг. 5 - зависимости 14-16 30коэффициента К от положения нижнейграницы Е второго подинтервала длясоответственно указанных модельныхсред 10-13 при определении содержания меди; на фиг. б - гистограммаинтенсивности характеристическогоизлучения меди, полученная при прохождении датчика над указанными модельными средами,Сущность изобретения состоит в 40выборе двух энергетических интерваловдля регистрации характеристическогорентгеновского излучения определяемого элемента и мешающих элементов,позволяющем достаточно чисто выщелить .характеристическое рентгеновское излучение определяемого элементана фоне излучений мешающих элементови увеличить чувствительность определения по сравнению с прототипом. Способ осуществляют на выпускаемой промышленностью малоканальной аппаратуретипа РАГ-М, при этом не требуетсярешения системы уравнений.Способ осуществляют следующим 55образом.Перед проведением анализа снимаютспектры вторичного излучения от модельных сред, одна из которых состоит из наполнителя и определяемого эле-. мента, друрие - из наполнителя, а также наполнителя и одного из мешающих элементов (фиг. 1,4). Устанавливают первый (1) энергетический интервал Е Е в области, близкой к максимуму аналитической линии определяемого элемента. Далее устанавливают первый подинтервал Е, Е второго энергетического интервала в области максимума аналитической линии ближайшего к определяемому мешающего элемейта. В этом подинтервале частично регистрируется характеристическое рентгеновское излучение и определяемого, и других мешающих элементов, причем с ростом энергии аналитической линии мешающего элемента ее доля в интенсивности излучения, регистрируемого в этом подинтервале, падает, Поэтому учесть произвольно меняющийся вклад линий мешающих элементов в первый интервал только с помощью интенсивности излучения, регистрируемой в первом подинтервале второго интервала, нельзя.Далее устанавливают верхнюю границу Е второго подинтервала (11 ц) слева от амплитудного распределения аналитической линии определяемого элемента и, меняя положение Е нижней границы этого подиитервала, снимают на модели с 1-м мешающим элементом зависимость коэффициента. К в выражении О=И -К (И, +Од и ).1 (фиг. 2, 5). Как видно из фиг. 2,5, эти зависимости пересекаются в очень узкой области энергий Е, что позволяет выбрать значение коэффициента К, очень близкого к любому значению К.Тем самым выбор расположения1(Е, Е ) второго энергетического подинтервала позволяет компенсировать произвольные изменения содержаний мешающих элементов, линии которых энергетически не разрешены с аналитической линией определяемого элемента.После перечисленных операций установки энергетических интервалов и определения значения коэффициента К производят облучение исследуемой комплексной руды в тех же условиях, что и модельных сред, регистрацию интенсивностей Б, И , Ы,в выбранных интервалах, вычисляют значения аналитического параметра 8 =И - -К(Бш 1 +Нп), по которому находят10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 искомое содержание определяемогоэлемента.В области малых содержаний определяемого элемента чувствительность ы,определения элемента численно равнапараметру 3 при содержании 17 3 (17).3+11 КА +ф 1 й ) эээ Огде Н , М, - интенсивность характеристического рентгеновского излучения определяемого элемента ссодержанием 1 Е соответственно в первом и втором энергетических инУтервалах;, МБ, Ы - интенсивность характеристического рентгеновского излучения мешающих элементов соответственно в первом ивтором энергетическихинтервалах.Следовательно,мК= - сопвй.1,1 мПоэтому ос =Р(1 Ж) =Яд-КМВвиду того, что в известном способе второй энергетический интервалцеликом включает в себя первый и внесколько раз шире его, величина0КН для прототипа оказывается в несколько раз больше, чем для предложенного способа, Поэтому чувствительность Ы предложенного способа суще,ственно больше, чем чувствительностьпрототипа,Сущность способа поясняется примером его апробации на модельных средахприменительно к анализу серебряныхруд при наличии мешающего влияниякадмия, олова и сурьмы.Все измерения выполнены с помощьюрентгенорадиометрического каротажногоананизатора РАГ-М, позволяющегореализовывать параметр о =Н -К(М ++И 1 и ), в комплекте со.скважиннымприбором ПРС. Источником первичного излучения служил нуклид самарий(38,7 кэВ) активностью 3,7 кф 10 Бк. В качестве детектора использовалипропорциональный счетчикСРМ(Хе) с разрешением по линииАяКО равным 2,6 кэВ, Модели рудпредставляли собой вертикально-слоистые среды, состоящие из пластиналюминия и рудных элементов,Выбор положения границ энергетических интервалов проводили по спектрам, вторичного излучения, полученным при единичной ширине окна анализатора РАГ-М, на следующих модельных средах (фиг. 1):1-А 1, 2-А.1.+1,4 мм АВ; 3-А 1+2,0 мм Сс 1;4-АТ+2,2 мм Бп; 5-А 1+1,5 мм БЪ.Границы первого интервала были установлены в области аналитического пика серебра равными Е, =20,3 кэВ, Е=21,8 кэВ, Первый подинтервап второго интервала установлен,в области максимума К - линии кадмия: Е= =22,5 кэВ Е =23,5 кэВ, В соответствии с укаэанной методикой нижняя граница Ез второго подинтервала установлена в области пересечения зависимостей К=Г(Е):Е. =12,8 кэВ, а верхняя Ецэ=15,0 кэВ (фиг. 1,2). Избирательность и чувствительность измерения содержания серебра иллюстрируется фиг, 3. Сравнение с прототипом показывает, что чувствительность определения серебра увеличилась в два раза.Возможности предложенного способа при определении элементов с меньшим атомным номером иллюстрируются примером определения содержания меди в присутствии цинка и свинца.Измерения проводили с использованием анализатора РАГ-Ми блока облучения и детектирования БВД-ПС источником кадмийактивностью 1,8 10 Бк и счетчиком СИ 11 Р(наполнение Хе+103 СН 4, давление О, 80 кгс/см),Геометрия измерения - центральная. Выбор положения границ энергетических интервалов проводился по спектрам вторичного излучения, полученным при единичной ширине окна анализатора РАГ-М, на следующих модельныхсредах (фиг. 4): 14 - БдО, 15- Б 10 +103 Сп; 16-Б 1.0 +1 О/ Еп; 17- 1002 РЪ.Положения границ Е, и Е, первого энергетического интервала в области аналитического пика меди (Е =7,3 кэВ,Iф Ес 7,9 кэВ) определяли в соответствии с известной схемой оптимизации по минимуму статистической погрешности. 1Верхнюю границу Е подпнтервала ТТ устанавливали в области максимума КИ - линии цинка (Еэ 8,7 кэВ).Нижняя граница Е,интервала 11",исходя из заданной чувствительностианализа, может соответствовать люНому значению Е, заключенному в интервале ЕсЕСЕ , В предлагаемомпримере Е,: 8,3 кэВ.Верхнюю границу Е энергетическоНго интервала 11 устанавливали у левого края амплитудного распределения 10 .аналитической линии меди (Е:6,9 кэВ),Положение нижней границы Е этого интервала (Ер 5,8 кэВ) при указанныхзначениях (Е,ЕЕ,Е й Е ) определялипутем исследования зависимости коэффициентов К от положения Ез этой3границы на энергетической шкале, полученных по результатам измеренийна модельных средах. За оптимальноепринимали значение Е, при котором 20обеспечиваются минимальные вариациикоэффициентов К припереходе от одной модельной среды к другой. Результаты исследований приведены на фиг.5.Шифр зависимостей К=Г(Е ) соответствует следующим модельным средам:14-ЫО , 15-МОМУ+10% Еп, 16-100 Х РЪ.Как видно, минимальные вариации коэффициента К при переходе от одноймодели к другой наблюдаются при значении границы Е :5,8 кэВ, котороеи является оптимальным, При этом вариации величины К относительно егосреднего значения К=0,341 отн.ед.при переходе от одной модели к другой не превышает + 0,012 отн. ед. или+3,57.Приведенные на фиг, 6 значенияспектральной разности 1 =И -0,341(Нл,++Б и) на модельных средах по 40г 1результатам измерений интенсивностейв энергетических интервалах 1 и 11==11 +11, при указанных положенияхграниц этих интервалов (фиг. 4), показывает, что предлагаемый способ 45позволяет эффективно компенсироватьмешающее влияние амплитудных распределений К,-линии цинка и Ьо,-линийlсвинца и тем самым однозначно выделять в виде параметра 3 К -линию меЫди. При этом флуктуации значений параметра 3 на рудовмещающих средах(ч С=07.) при максимально возможномвпйянии мешающих элементов (100 Х РЪ)не превышают 0,093 Са, что существенно меньше требуемого в настоящеевремя порога чувствительности на этотэлемент в пределах указанных оНластеи применения способа,Предлагаемый способ позволяет повысить достоверность и точность получаемых данных при решении геологической задачи определения содержания элемента в рудах на фоне мешающих амплитудных распределений линии элементов с большим атомным номером.Формула изобретенияСпособ рентгенорадиометрического определения содержания элемента в комплексных рудах, заключающийся в облучении исследуемой руды рентгеновским или гамма-излучением, регистрации сумм интенсивностей Ни Н рентгеновского излучения определяемого и мешающих элементов в двух энергетических интервалах спектра вторичного излучения, первый из которых располагают в области максимума амплитудного распределения аналитической линии определяемого элемента, а второй - в области амплитудных распределений линий мешающих элементов, вычисляют интенсивность О аналитической линии определяемого элемента по формуле 3=3 -КИ, где К - постоянный коэффициент, и судят по ней о содержании определяемого элемента, причем границы второго интервала выбирают на основании результатов измерений модельных сред, не содержащих определяемого элемента и содержащих каждая только один 3-й мешающий элемент, так чтобы отношение К интенсивностей Ии И , зарегистрированных в первом иФвтором интервалах, оставалось посто-, янным при изменении в этих пробах содержаний мешающих элементов, о т - л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения чувствительности определения содержания элемента в присутствии мешающих элементов с большим, чем у определяемого, атомным номером, аналитические линии которых энергетически полностью.не разрешаются с аналитической линией определяемого элемента, второй энергетический интервал выбирают состоящим из двух подинтервалов, первый из которых располагают в области максимума аналитической линии ближайшегок определяемому мешающего элемента, а второй - вне амплитудного распределения аналитической линии определяемого элемента слева от него, причем на указанных модельных средах9 4816531 Онаходят зависимости коэффициента К границу второго подинтервала в обот положения нижней границы второго ласти пересечения этих. зависимостей, подинтервапа при выбранных положениях а значение коэффициента К берут равего верхней границы и ширинах перво- ным среднему значению всех К со 5У го интервала и первого подинтервала ответствующих выбранной нижней гравторого интервала и выбирают нижнюю нице второго подинтервала.481653О ЗПО ВОО Г,с 5 3 К ко е еГ 6 гб ю О Составитель М.андор Техред М. Дидык Обруча торов оррек едакт 790 Подписи 44 Тираждарственного к 113035, М КНТ СССР Производственно-издатель Заказ 2680ИНИИПИ Го митета по изобретениям и. открытква, Ж, Раушская наб д. 4 омбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 10