Файл: Анализ радиоактивных руд a-f-методом Х. Б. Межиборская, В. Л. Шашкин, И. П. Шумилин. 1960- 4 Мб.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 05.04.2024

Просмотров: 55

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

 

I

—скорость

счета

от

слоя х, которая была бы зареги­

 

 

 

стрирована. если

бы не было Самопоглощения,

 

/о—скорость счета

от слоя толщиной в 1 г/см2 без само­

 

 

 

поглощения.

 

 

Зависимости (2) и

 

 

(3)

представлены

на

 

 

рис. 1 и 2. График на

 

 

рис.

 

1 разделен

на

 

 

три части. В первой

 

 

части

он

имеет

вид

 

 

наклонной

прямой,

 

 

so

второй — изгиба­

 

 

ется

и

в

третьей

 

 

идет

почти

парал

 

 

лельно оси х.

 

 

 

Первая* часть гра­

 

 

фика

относится

к

 

 

так называемым тон­

 

 

ким слоям. Здесь ре­

 

 

гистрируемая интен­

 

 

сивность

излучения

 

 

практически

пропор­

Рис. 1. Кривая зависимости скорости счета

циональна

толщине

 

от толщины излучающего слоя.

слоя: разложив вы­

 

 

ражение (2) в ряд.

 

 

для

 

малых

значений

 

 

х получим

 

1х^10х .

(4)

 

 

 

 

Область тонких

сло­

 

 

 

 

ев

можно

опреде­

 

 

 

 

лить

при

 

известном

 

 

 

 

ц из выражения

 

 

 

 

 

 

рх<0,1 .

(5)

 

 

 

 

Расчет

концентрации

 

 

 

 

определяемого элемента

 

 

 

 

при измерениях в тон­

 

 

 

функции самопоглоще­

ких

слоях

производит­ Рис.

2. График

ся по формуле

 

ния

излучения в слое пробы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

QHP = ?эт

/

(6)

 

 

 

 

 

 

2эт

1 пр

где Q„p,

q31 — концентрация определяемого элемента в про-

 

/пр,

 

бе и эталоне,

 

 

 

измерениях пробы и

 

/„-скорость счета при

 

 

 

эталона,

эталона.

 

 

^пр- /-’„—вес пробы и

 

9


Вторая часть кривой соответствует так называемым проме­ жуточным слоям. Здесь начинает заметно сказываться самопоглощеиие в источнике, так что измеряемая скорость счета растет медленнее, чем толщина слоя х. Поправка на самопоглощение может быть введена с помощью выражения (3)> которое позволяет по найденному определить / [дальнейший расчет выполняется по формуле (6)].

Третья часть графика относится к толстым слоям (употреб­ ляются также термины «насыщенные», «предельные» и «беско­ нечно толстые» слои).

Под толстыми понимают слои, толщина которых равна ил»

больше пробега лучей в данном веществе, так что член е ~ Vх в выражении (2) становится близким нулю. Регистрируемая скорость счета при этом, как следует из выражения (2), пропор­ циональна /о, т. е., иначе говоря, концентрации активного веще­

ства, и не зависит от общего веса пробы при

одинаковой по­

верхности излучающего вещества. Расчетная

формула для

толстых слоев поэтому принимает следующий вид:

Qnp — <7эт [п •

(7)

§ 4. ГАММА-ИЗМЕРЕНИЯ

Средняя энергия у-лучей уранового ряда может быть при­ нята равной 0,8 Мэв, а массовый коэффициент поглощения (для бетона) — 0,068 см21г.

Тогда область слоев, тонких для у-лучей, может быть опре­ делена из выражения (б):

х < 1,5 г!см,2.

Принимая среднюю насыпную плотность измельченной ру­ ды равной 1,3 г)см?, получаем, что наибольшая толщина слоя, который может быть принят за тонкий при измерениях по у-лучам, составляет около 12 мм. В ряду тория средняя энер­ гия у-лучей близка к средней энергии у-лучей уранового ряда.

Гамма-измерения при лабораторных анализах проводятся обычно с одинаковыми по толщине образцом и эталоном, ле­ жащими в пределах слоев, тонких для у-лучей. Поэтому ре­ зультаты у-измерений рассчитываются с помощью соотноше­ ния (6).

§ 5. БЕТА-ИЗМЕРЕНИЯ

Поглощение р-частиц связано с потерями энергии на воз­ буждение и ионизацию атомов среды (ионизационные потери) и на тормозное излучение (радиационные потери). Кроме того, имеет место упругое рассеяние.

to


Для p-излучения естественно радиоактивных веществ су­ щественны лишь ионизационные потери и упругое рассеяние, первый и третий процессы, в то время как радиационные поте­ ри невелики.

Рассеяние электронов зависит от атомного номера и, сле­ довательно, различно для веществ с различным химическим составом. Рассеяние р-частиц в излучающем слое (саморас-

сеяние)

приводит к анизотропному угловому распределению

и играет

существенную роль при измерениях в тонких и про­

межуточных слоях, толщина которых лежит в пределах 0,1—0,2 пробега р-частиц [34]. Чтобы уменьшить влияние рас­ сеяния, необходимо вести измерения при возможно больших телесных углах (лучше всего в 4лили хотя бы в 2л-гео- метрии).

При измерениях в толстых слоях основное значение имеют ионизационные потери. Зависимость их от среднего атомного номера материала выражена слабо. Ионизационные потери за­ висят главным образом от числа электронов п в единице объема среды:

Z

(8)

где N—число Авогадро, р — плотность,

Z — атомный номер элемента, А — атомный вес.

Из выражения (8) следует, что ионизационные потери в слоях одинаковой толщины (г/см2) пропорциональны Z/A.

Если учесть, что средний атомный номер большинства руд практически постоянен, то можно сделать вывод, что резуль­ тат p-измерений проб руды в толстых слоях обычно не зави­ сит от химического состава руды и достаточно правильно по­ казывает концентрацию радиоактивных компонентов.

Тонкие слои. Наименьшей граничной энергией среди р-из-

лучателей

уранового

и ториевого рядов

обладает UXi

(0,205 Мэв).

 

 

 

Пробег р-лучей UXi равен приблизительно 45 мг/см2, по­

этому регистрация их

возможна только при

использовании

торцовых счетчиков.

 

 

 

Следующими после UXi мягкими Р-излучателями являются

ThB и RaB

(0,36 и 0,65 Мэв). Их

излучение

регистрируется

не только

торцовыми, но и цилиндрическими

счетчиками с

тонкостенным алюминиевым (30

мг/см2)

или стальным

(60 мг/см2)

катодом.

 

 

 

Обычно p-измерения ведутся при использовании фильтров, отсеивающих излучение UXi, ThB и RaB. Толщина фильтра, включая стенку счетчика, составляет при этом 200—250 мг/см2. В этих условиях область тонких слоев, определенная при no­

li


мощи выражения (5),-ограничивается примерно 5,—7 :'лф7.слг2.. Если регистрируется, и. мягкое излучение, то. -.область: тонких слоев. следует ограничить до :Ь—2 М2]см2. ..

Для того чтобы" тонкий слой был достаточно однородным, пробы, необходимо тщательно измельчать, причем, размер ча­ стиц не должен превышать 50—60 мк (230—270 меш).

Выше указывалось, что результаты измерений в тонких слоях при. малом, телесном угле могут быть искажены за счет эффекта саморассеяния. Саморассеяцие в излучающем слое приводит к.тому, что скорость счета, отнесенная к единице веса

 

 

препарата

(удельная

ак-

 

 

тивность), не только не

 

 

уменьшается

с увеличени­

 

 

ем поверхностной'плотно­

 

 

сти, но на некотором уча­

 

 

стке

даже

возрастает

 

 

(рис. 3).

 

саморассея-

 

 

Эффекты

 

 

ния

и

самопоглощения

 

 

при

определенной

для

 

 

каждого вещества толщи­

 

 

не

слоя

компенсируют

Рис. 3. Зависимость скорости сче­

друг друга..

 

'

.

та от толщины слоя пробы при

 

Чтобы устранить влия­

измерении (3-активности в тонких ■

ние саморассеяния при ис­

слоях [40].

 

пользовании

4лили 2л-

гецметрии,- необходимо

усложиить

 

аппаратуру.

Зна­

чительно. уменьшить это влияние можно простым увеличением телесного угла, в котором регистрируется излучение. При ис­

пользовании торцового счетчика

с

окном

диаметром 40 мм

(Си-2Б)

и при расстоянии между пробой и окошком, равном

 

 

 

 

5—6 мм, можно обеспе­

 

 

 

 

чить

использование

 

 

 

 

примерно одной трети

 

 

 

 

полного излучения. На

 

 

 

 

рис. 4 изображены кри­

 

 

 

 

вые

самопоглощения.

 

 

 

 

снятые в описанных ус­

 

 

 

 

ловиях на препаратах

 

 

 

 

закиси-окиси урана 1 и

 

 

 

 

урановой смоляной ру­

 

 

 

 

ды 2,‘ измельченных до

 

 

 

 

320 меш. Препараты в

Рис. 4. Кривые самопоглощения (3-излу-

этом

случае наносили

■рения

закиси-окиси

урана (/) и урано-

на алюминиевые таре-

 

вой

смоленой руды

(2).

лочки диаметром 30 мм.

Между пробой и окошком счетчика помещали алюминиевый филртр толщиной 220 мг/см2.