Файл: Ядернофизические методы анализа и контроля технологических процессов [сборник статей]..pdf

Эти особенности нейтронного генератора приводят к затрудне­ ниям при анализе вещественного состава по долгоживущим ак­ тивностям, так как длительное облучение не всегда экономически выгодно. Поэтому и анализ на быстрых нейтронах, как правило, отличается своей экспрессностью и дешевизной.

Быстрая доставка образцов на облучение и измерение, а также автоматизация процесса анализа осуществляется пневмотранспор­ тирующими устройствами и автоматическими системами, управ­ ляющими работой установки [2—5]. Для достижения высокой точ­ ности анализа на соответствующие устройства накладываются определенные требования: высокая скорость транспортировки, воз­ можность контроля положения образца, воспроизводимость уста­

бильность электрического оборудования, обеспечивающего фокуси­ ровку пучка дейтронов и ускорение их.

Кроме того, ввиду незначительного эффекта самоэкранирования потока быстрых нейтронов и с целью увеличения чувствительности для анализа часто используются пространственно-протяженные образцы больших навесок. Это приводит к неравномерному облу­ чению их по всему объему (рис. 1, /). Возможное решение ука­ занной проблемы заключается в использовании цикличного облу­ чения. При этом не только увеличивается статистический отсчет от цикла к циклу, но и, как видно из рис. 1, II, вследствие вращения образца при многократном прохождении его в канале пневмопоч­ ты «сглаживается» неравномерность облучения по объему. Дру­

ствующие системы увеличивают расстояние между образцом и мишенью генератора, уменьшая полезный поток нейтронов, а сле­ довательно, ухудшая чувствительность и точность анализа. Поэто­ му в ряде случаев целесообразнее применять цикличное облучение без вращения.

' В связи с пространственной анизотропией нейтронного потока возникает необходимость измерения числа нейтронов, прошедших через образец за время его облучения, т. е. мониторирования по­

61

тока. Этот вопрос исследовался многими авторами, в частности, при определении содержания кислорода в различных материалах [1, 6—8]. Мы измеряли поток несколькими способами: а) по счету р-частиц из кислородсодержащего радиатора, расположенного вблизи мишени; б) по интегральному счету сопутствующих «-час­ тиц (или нейтронов ВРз-счетчиком) с использованием RC-диффе- ренцирующей цепочки и интенсиметра с постоянной времени т = = 1 /Л= 10,6 сек.; в) по измерению активности кислородсодержащего «монитора», который облучался и измерялся одновременно с об­ разцом в дополнительном канале пневмопочты. Полученные ре­ зультаты показывают, что последний более точно отражает все флуктуации и изменения нейтронного потока.

В случае анализа по короткоживущим изотопам необходимо рассмотреть вопросы, связанные с выбором оптимальных условий облучения и измерения. Следует учитывать, что сечение актива­ ции носит вероятностный характер, т. е. так же, как и измерение, облучение является источником определенного разброса значений измеряемой величины. Когда точность или воспроизводимость ана­ лиза рассчитывается на основании экспериментальных данных, бобл неявно входит в то значение б, которое получается при срав­ нении нескольких параллельных результатов. При планировании эксперимента значение 60бл должно быть введено отдельно, и ошибка анализа будет складываться из ошибки облучения бобл и ошибки измерения бизм-'

При цикличном облучении суммарная ошибка зависит от ошибки каждого цикла и для расчетов следует брать среднюю

ошибку за п циклов

П

для нахождения которой можно воспользоваться выражением относительной ошибки определения малой активности А0 на фоне мешающих Аф , когда последние хорошо известны и по величине сравнимы с искомой [9]:

62

В частном случае, например, при определении кислорода с ис­ пользованием контейнера, когда основную помеху представляеткислород последнего, а ^13м = Абл,

где 6i — ошибка одноцикличного определения. Последнее выраже­ ние показывает, что с увеличением числа циклов ошибка определе­ ния уменьшается.

Еще одной особенностью активационного анализа с использо­ ванием генератора является тот факт, что при взаимодействии быстрых нейтронов с ядрами атомов превалируют пороговые реак­ ции типа (п ,р ), (л,а), {п,п'), (л,2л). В результате последней образуются нейтронодефицитные ядра, как правило, являющиеся позитроно-активными излучателями. Поэтому часто возникает не­ обходимость анализа смеси радиоактивных изотопов, отличающих­ ся только по периоду полураспада. Правильный выбор оптималь­ ных условий и в этом случае позволяет обеспечить достаточную' точность при высокой производительности анализа [10].

Активности, получаемые при облучении на нейтронном генера­ торе, как правило, невелики, и использование обычных сцинтилляционных спектрометров достаточно для решения многих задач. Однако, когда обычный инструментальный метод в его простейшем варианте непригоден, например, при определении примесей в сильноактивируемой основе или анализе многокомпонентных смесей, применение детекторов с высоким разрешением становится необ­ ходимым, так как радиохимическое выделение исследуемого изо­

оснащен быстрым пневмотранспортирующим устройством и систе­ мой автоматического управления для работы с короткоживущими

спектрометр с геометрией измерения, близкой к 4л, и спектрометр быстро-медленных совпадений. Вся анализирующая аппаратура, за исключением некоторых звеньев, собрана из унифицированных блоков, выпускаемых отечественной промышленностью, что даетвозможность решать разнообразные задачи аналитической прак­

приятия.

Основные ядернофизические данные изотопов и производствен­ но-экономические характеристики некоторых разработанных на генераторе НГ-200 методик приведены в таблице.

С точки зрения промышленного применения первое место зани­ мает методика определения содержания кислорода в различных образцах, использованная, в частности, для анализа промышлен-

63