91 Фотоядерный анализ состава вещества. — М.: Энергоатомиз-дат, 1986. -200 с.: ил.
Рассмотрены вопросы фотоядерного анализа вещества: физические основы, источники излучения, условия проведения анализа при различных его модификациях, влияние мешающих факторов, принцип построения фотоядерных аналитических комплексов, вопросы экономики. Изложены различные прикладные применения фотоядерных аналитических методов.
Для инженерно-технических работников, а также для аспирантов и студентов старших курсов высших учебных заведений, специализирующихся в области ядерно-физических методов анализа.
1704070000-085 ББК 530.
„.. ,„-> "-:---26-86
ПРЕДИСЛОВИЕ
Ускорение научно-технического прогресса выдвигает все более высокие требования к методам анализа состава вещества. Этим требованиям в значительной степени отвечают ядерно-физические методы анализа, завоевавшие большую популярность благодаря ряду преимуществ, главными из которых являются высокие чувствительность и точность, неде-структивность, возможность определения одновременно нескольких элементов, высокие технико-экономические показатели. Фотоядерные методы (методы, основанные на использовании в качестве возбуждающего излучения фотонов высоких энергий), обладая всеми достоинствами ядерно-физических методов анализа вещества, имеют ценные отличительные свойства: высокую селективность и чувствительность анализа, высокую экспрессность и производительность, возможность анализа образцов большой массы, возможность облучения исследуемых образцов на одной установке как фотонными, так и нейтронными потоками. Книга является результатом более чем двадцатилетнего периода работы автора и его коллег в области создания методических основ и технического оснащения фотоядерных аналитических установок различного назначения и сложности. Термину "фотоядерные методы анализа" здесь придается более широкий смысл по сравнению с общепринятым. Любой источник фотонов высокой энергии генерирует одновременно и нейтроны, причем полностью разделить фотонные и нейтронные компоненты невозможно. Экспериментатор может по своему желанию лишь частично подавить или усилить вклад каждого из компонентов в поток возбуждающего излучения, падающего на исследуемый образец. Поэтому в книге наряду с фотоядерными реакциями рассмотрены и реакции на нейтронах, возникающих в процессе конвертирования первичного фотонного излучения в мишени, конструкционных материалах, образце или специальном конверторе.
В книге рассмотрены физико-методические основы фотоядерного анализа состава вещества. Основные физические закономерности взаимодействия фотонов высоких энергий с ядрами излагаются в минимальном объеме, необходимом для понимания методических особенностей фотоядерных методов анализа (ФМА). Много внимания уделено характеристикам источников фотонного излучения для ФМА и научному обоснованию технических требований к ним. Оптимизация операций ФМА, являющаяся их методической основой, всесторонне рассмотрена как с точки зрения геометрических условий, так и временных ре-
•з
Оглавление
Предисловие.......................................... 3
Введение............................................ 5
1. Общеметодические вопросы фотоядерного анализа состава вещества..... П
1.1. Физические основы фотоядерных методов анализа вещества....... П
1.1.1. Общие положения.............................. 11
1.1.2. Энергетическое распределение тормозного 7-излучения;...... 23
1.1.3. Угловое распределение тормозного ^-излучения........... 21
1.2. Источники возбуждающего излучения для ФМА состава вещества .... 29
1.2.1. Нуюшдные источники у-излучения................... ^9
1.2.2. Электронные ускорители......................... 31
1.2.3. Энергетическое распределение ускоренных электронов, его стабильность и устройства контроля.................. 34
1.2.4. Мониторирование пучка тормозного излучения при фотоядерном анализе вещества........................... 36
1.2.5. Линейные ускорители электронов для активационного анализа 31
1.3. Исследования по оптимизации геометрических условий фотоядерного активационно5'о анализа............................ 39
1.4. Оптимизация операций инструментального 7-активационного анализа 49
1.4.1. Вводные замечания............................. ^
1.4.2. Каталог ядерно-физических данных................... ^
1.4.3. Аппроксимация спектров монолиний 7-излучения, полученных
с помощь» Ge(Li) -детекторов...........,.......... 51
1.4.4. Экспериментальное определение выхода •ултии наведенной активности радионуклидов, образующихся в пучке тормозного излучения электронного ускорителя.................. 59
1.4.5. Алгоритм и вычислительная программа для автоматизированного выбора оптимальных режимов •у-активационного анализа 63
1.4.6. Применение методики оптимизации 'уактивационного анализа 72
1.5. Оценка влияния на результаты т-активациоиного анализа продуктов фотоделения U и Th................................ 1*
1.6. Активационный анализ с. облучением образцов фотонейтронами . .... 81
1.6.1. Вводные замечания............................. 81
1.6.2. Пространственное распределение фотонейтронов уранового конвертора в замедлителях различного типа............. 82
1.6.3. Экспериментальная оценка возможностей нейтронно-активаци-онного анализа (НАА) на электронном ускорителе......... 84
1.6.4. Изучение возможностей активационного анализа на фотонейтронах еуръмяно-бериллий-графитовой сборки............ 85
1.1. Вопросы экономики применительно к ФМА.................. 92
2. Фотоядерные активационно-измерительные комплексы элементного анализа состава вещества....................................... 95
2.1. Вводные замечания..........,,..................... 95
2.2. Лаборатория 'т-активацисгшого анализа "Ангара".............. 96
2.2.1. Компоновка комплекса.......................... 96
2.2.2. Линейный ускоритель электронов ЛУЭ-15-1,5............ 97
2.2.3. Система транспортировки образцов, спектрометрии •у-излучения, накопления и обработки информации................. 97
2.2.4. Работы, выполненные на активационно-иэмерительном комплексе "Ангара"............................•..... 99
2.3. Исследовательский фотоядерный активационио-азмерителъный комплекс........................................... 102
2.3.1. Вводные замечания............................. 102
2.3.2. Линейные ускорители электронов.................... 102
2.3.3. Ядерно-аналитическая аппаратура и оборудование. ,........ 104
7..3.4. Работы, выполненные на исследовательском ФА.К. ......... 105
199
2.4. Промышленный фотоядерный аналитический комплекс "Аура" для экспрессного высокопроизводительного определения золота и сопутствующих элементов в рудных пробах..................... 108
2.4.1. Вводные замечания............................. 108
2.4.2. Методические основы ФАК "Аура"................... 109
2.4.3. Состав комплекса, его конструктивные особенности и последовательность проводимых операций ................... 115
2.4.4. Результаты внедрения комплекса "Аура"..........; . . . . 128
2.5. Активационно-измерительный комплекс на базе сурьмяно-бериллие-вого источника фотонейтронов.......................... 131
2.5.1. Вводные замечания............................. 131
2.5.2. Описание установки НИСБ-1000..................... 131
2.5.3. Наработка источников 124Sb....................... 133
2.5.4. Защита от излучения источника ' Sb при работе с установкой
и при его транспортировке........................ 134
2.5.5. Работы, выполненные на установке НИСБ-1000........... 135
2.6. Принципы построения фотоядерных активационно-измерительных комплексов на базе ЛУЭ.............................. 137
1 ЧЯ
2.6.1. Источник активации............................ "°
2.6.2. Система транспортировки образцов................... 139
2.6.3. Система управления комплексом, накопления и обработки информации................................. 140
3. Сфера применения фотоядерных методов анализа состава вещества и примеры решения аналитических задач в науке и промышленности............ 142
3.1. Место ФМА среди других ядерно-аналитических методов и основные области его применения.............................. 142
3.2. Возможности ФМА в условиях скважин.................... 144
3.2.1. Вводные замечания............................. 144
3.2.2. Устройство и характеристики макета скважнвого генератора 7-квантов................................... 144
3.2.3. Методика исследований параметров каротажа............ 145
3.2.4. Характеристики модели пласта и экспериментального оборудования .................................... 148
3.2.5. Экспериментальные исследования на модели пласта......... 149
3.2.6. Обсуждение результатов и перспективы дальнейшего развития фотоядерных методов каротажа..................... 152
3.3. Применение ФМА в биологии, медицине, при экологических исследованиях. ........................................ 153
3.4. Применение фотоядерных активационно-измерительных комплексов
для анализа минерального сырья......................... 157
3.5. Фотоядерные методы анализа делящихся материалов............ 162
3.6. Применение фотоядерных методов для радиографического анализа горных пород, руд и минералов......................... 166
3.6.1. Вводные замечания............................. 166
3.6.2. Трековая радиография на Be....................... 168
3.6.3. Трековая радиография с облучением образцов фотонейтронами 171
3.6.4. Активационные радиографические исследования.......... 174
Приложение I......................................... 177
Приложение 2. Номограммы для пересчета временных коэффициентов при
активационном анализе................................... 190
Список литературы...................................... 192
Цена: 150руб.
