Способ рентгенорадиометрического определения содержания элемента в трехкомпонентных комплексных рудах

и 868502 ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(53 ) М. Кл. 6 01 Й 23/22 С 01 Ч 5/00 3 Ьвударстеекный кемтет ФСТР пе да ем зебретеннй еткрытий(54)СПОСОБ РЕНТГЕНОРАДИОМЕТРИЧЕСКОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ЭЛЕМЕНТА В ТРЕХКОМПОНЕНТНЫХ КОМПЛЕКСНЫХ РУДАХ Изобретение относится к рентгенорадиометрическому анализу элементов в комплексных рудах, в частности к анализу элементов с близкими (соседними) атомными номерами, когда их аналитические линии, возникая одновременно, разделяются неполностью во вторичных гамма-спектрах из-за конечного энергетического разрешения детекторов. Изобретение может быть использовано нри рентгенорадиометричес 10 ком опробовании обнажений, горных выработок и каротаже скважин.Известны способы рентгенорадиометрического анализа многокомпонентных сред по изменению потоков кван 1 тов характеристического рентгеновского излучения элементов с применением полупроводниковых детекторов, обладающих высоким энергетическим разрешением 1 1.Однако энергетическое разрешение таких детекторов не всегда достаточно для полного разделения аналитичес ких линий элементов с близкими соседними) атомными номерами, что затрудняет реализацию способа. Кроме того, их аппаратурно-техническое оформление громоздко, затрудняет применение в полевых и шахтно-рудничных условиях.Известен также способ рентгенорадиометрического анализа с помощью дифференциальных фильтров, позволякицих выделить аналитическую линию определяемого элемента на фоне мешающих излучений, в том числе на фоне рассеянного излучения источника и характеристического рентгеновского излучения других элементов 121.Недостаток этого способа состоит в том, что по мере увеличения концентрации определяемого элемента в исследуемой среде происходит так называемое вырождение чувствительности, которое проявляется в нелинейности аналитического графика. Кроме того, в способе дифференциальных3 8 б 8502 фильтров для выделения аналитичес- т кой линии определяемого элемента тре- ч буется два измерения, проводимых по- в очередно с пропускающим и поглощаю- г щим фильтрами, что существенно огт раничивает область его применения и м увеличивает время измерения. гНаиболее близким к предлагаемомут является способ рентгенорадиометри- л ческого анализа, заключающийся в10 облучении среды потоком рентгеновско- г го излучения и измерении характеристического рентгеновского излучения г определяемого элемента по результатам измерений потоков излучения в двух15 энергетических интервалах спектра вторичного излучения, соответствующихт аналитической линии определяемого элемента и области стандарта-фона. С помощью этого способа удается выделить аналитическую линию определяемо 20 го элемента на фоне однократно рассеянного излучения источника или характеристического излучения мешающего элемента, если максимумы их амплитуд 25 .ных распределений во вторичном гамма- спектре четко разделены между собой или с областью, выбираемой в качестве внутреннего стандарта- фона 3Недостатком данного способа является низкая достоверность и точность определений в тех случаях, когда в исследуемой среде одновременно присутствуют элементы с соседними атомными номерами, различающимися на единицу (например железо, медь, цинк 35 железо, медь и никель и т,д.), а также когда Пик однократного рассеяния сливается с аналитической линией 45 определяемого элемента.Цель изобретения - повышение достоверности измерения за счет однозначного выделения аналитической линии определяемого элемента, не полнос-тью разрешенной с аналитическими линиями мешающих элементов,Поставленная цель достигается тем, что в способе рентгенорадиометрического определения содержания элемента, заключающемся в облучении среды пото/ком рентгеновского излучения и измерении потока характеристического рентгеновского излучения определяемого элемента по результатам измерений потоков излучения в двух энергетических интервалах спектра вторичного излучения, выбирают первый энергетический интервал спектра вторичного излучения так, чтобы он полнос 4ью захватывал спектры характеристиеского рентгеновского излучениясех трех элементов, верхнюю и нижнююраницы второго энергетического инервала выбирают в области максимуов спектров характеристического. рентеновского излучения мешающих элеменов так, чтобы в отсутствии опредеяемого и одного из мешающих элеентов скорость счета во втором энеретическом интервале была вдвоеменьше скорости счета в первом энеретическом интервале, а о содержании определяемого элемента в исследуемой среде судят по значению разности б = 2 й 1, - й 1, если его аналиическая линия расположена междулиниями других элементов, или поначению разности 12 = й 1 -2 й 1, длявсех других случа где й 1 й-скорости счета излучения соответственно в первом и втором энергетическоминтервале,На фиг. 1 показаны аппаратурныеспектры, полученные на моделях железной (1), цинковой (2), медной 3)руды и пустой породы 4) и выборинтервалов 1 и 11 во вторичном спектре при определении меди; на фиг. 2то же, при определении цинка; нафиг. 3 - пример выделения медногопрожилка мощностью 1 см при рентгенорадиометрическом профилированиина рудной модели, состоящей изпрослоев стекла, цинка и железа в различных сочетаниях, имитирующих комплексную трехкомпонентную руду.ФСпособ осуществляют следующим образом,С помощью двухканального дифференциального гамма-спектрометра, в котором предусмотрены измерение спектральной разности и плавная регулировка положения уровней дискриминации и ширины окон, регистрируютспектры вторичного излучения от трехмоделей, каждая из которых содержиттолько один элемент и не содержитдвух других. Если мешающим является цик однократного рассеяния, товместо рудной модели с мешающим элементом, имеющим наибольшую энергиюхарактеристического излучения, берут модель, имитирующую пустую породу, т,е. не содержащую определяемого и мешающего элементов. По спектрам моделей выделяют 1 и111 энергетические интервалы.868502. 1 О 15 20 25 30 35 40 50 55 Д,1 ,1 1-2 К1 В г ЪТаким образом, в этом случае значение спектральной разности К обусловлено характеристическим рентгеновским излучением определяемого элемента (цинка), заштрихованная частькоторого (фиг. 2) характеризует чувствительность метода.Если линия определяемого элементажелеза находится левее обеих линиймешающих излучений (меди и цинка),то этот случай аналогичен второмуварианту с той лищь разницей, чтосхема расстановки границ интерваловявляется зеркальным отображением ееотносительно оси ординат.Как следует из формул (3), (5),(7) и (9), во всех случаях при отсутствии определяемого элемента независимо от состава исследуемой среды величина спектральной разности бравна нулю, Измерения (фиг, 3) проведены с аппаратурой РРКи БВД-П.Как видно из результатов измерений,медный прожилок, независимо от вмещающей среды, четко и однозначновыделяется аномалиями, которые по амплитуде и площади одинаковы с точнос тью до погрешности измерений. В то жевремя ложные аномалии над прожилкамицинка или железа отсутствуют. Аналогичные результаты получаются и при выделении железного или цинкового прожилков, Как известно, по форме аномалий определяется положение и мощность рудного тела, а по их площади -среднее содержание определяемого элемента в рудном контуре,Если при реализации предлагаемогоспособа в качестве одной из мешающихлиний выступает пик однократного рассеяния источника, то учет его влиянияна результаты измерений осу 1 ествляетсяфтак же, как и,пинии мешающего элемента, однако количество элементовв комплексной среде в этом случаепонижается до двух, из которых одинявляется определяемым, а другой -мешающим,Предлагаемый способ обеспечивает однозначное получение данных о мощности рудных тел и содержании в них определяемого элемента при опробовании обнажений, горных выработок и при каротаже скважин на месторождениях комплексных руд, содержащих три элемента с соседними атомными номерами,различающимися на единицу и более.Формула изобретенияСпособ рентгенорадиометрическогоопределения содержания элемента втрехкомпонентных комплексных рудах,заключающийся в облучении среды потоком рентгеновского излучения и измерении потока характеристического излучения определяемого элемента порезультатам измерений потоков излучения в двух энергетических интервалах спектра вторичного излучения,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения достоверности измерения за счет однозначного выделения аналитической линии определяемого элемента, не-полностью разрешенной с аналитическими линиями мешающих элементов, выбирают первый энергетический интервал спектра вторичного излучения так, чтобы он полностью захватывал спектры рентгеновского излучения всех трех элементов,нижнюю и верхнюю границы второгоэнергетического интервала выбираютв области максимумов спектров характеристического рентгеновского излучения мешающих элементов так, чтобы.в отсутствии определяемого и одногоиз мешающих элементов скорость счетаво втором энергетическом интервалебыла вдвое меньше скорости счета впервом энергетическом интервале, ао содержании определяемого элементав исследуемой среде судят по значе -нию разности . 6 = 2 й и -й 1, еслиего аналитическая линия расположенамежду линиями других элементов, илипо значению разности 6 = й 1 28 1,для всех других случаев, где Й 1,Й 11 - скорости счета излучения соответственно в первом и втором энергетическом интервале.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Мамиконян С.В, Аппаратура иметоды флуоресцентного рентгенорадиометрического анализа. М Атомиздат, 1976, с. 19 Я,2, Якубович А,Л. Зайцев Е.И.Пржиялговский С.М. Ядерно-физическиеметоды анализа минерального сырья,М., Атомиздат. 1973, с. 227,3. Гамма-методы в рудной геологии.под ред. Очкура А.П. Л "11 е.ра",1976,с. 159-160 (прототип),868502 имп 10 д р гп ЯД стекюв ИсаОцнцк о ещеиаоРнопрапеное 63 ожеицн,юнко.Подписное 8309/58 Ти НИИПИ Государственного по делам изобретений и 13035 Москва, ЖРа аж 910омитета ССоткрытийшская наб,Зак