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

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 29.10.2024

Просмотров: 44

Скачиваний: 0

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

гд е

А =

В =

43 Рг3 ~ т23 Pl3

 

 

(1.32)

 

Ргз

 

 

 

 

 

 

т 3 P 23 ~Ь т 23 РоЗ

 

 

(1.33)

 

Ргз

 

 

 

 

 

 

X,.

= X. ---

X. •

 

(1.34)

ij

1

1 .

 

P i j = P t - P j .

 

(1.35)

Принимая

во

внимание,

что х,2 ~ т3»

из

(1.32) и (1.33) имеем

 

 

 

чз>

В =

(1.36)

Формула (1.31) дает зависимость ин­ тенсивности от концентрации воль­

фрама в твердой

фракции

и плот­

ности ро пульпы.

 

 

 

Чувствительность

метода к q

для

моноэнергетического

потока

можно определить по формуле

 

Ъ1

 

 

 

 

_ А Ризр-д у

 

X

 

(Ргз +

Рп Я)2

 

 

ехр

А р„з Я

| В

(1.37)

 

Piз + Р 21 Я

 

 

здесь S Q—чувствительность на 100%

Рис. 1. Зависимость плотности р

(на единицу q).

 

(1.73)

по у и

пульпы

от

концентрации

Дифференцируя

вольфрама

с

в

жидкой

фазе

приравнивая

к

нулю, получаем

при фиксирова иной концентра­

 

 

 

 

 

ции вольфрама

в твердой фра­

 

dSq

0 ;

 

(1.38)

 

 

кции.

 

 

ду

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Apjajhз

 

АроъЯ

+ В

/

=

0 .

(1.39)

 

 

(Piз + Pi2 Я)

 

Piз + Я Рп

 

 

 

 

 

 

 

 

Отсюда

следует,

что

максимальная чувствительность

имеет

место при

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Умакс

 

 

 

 

Pi3 (Pi3 4~ Я Рп)

 

 

Я Рп)

(1.40)

макс

 

Роз 9 Ow Ргз — х23Р 13) + (хзРгз + х23 Роз) (Ргз +

 

8


а максимальная толщина учакс — при

q = 0, т. е.

 

шах

( У макс )

Лз

(1.41)

тз Piз +

х23 Роз

 

 

 

Учитывая

т23 = 0 (т2 = т3), получаем при р0 = 1,3 г-см , Е = 0 , \ М э в ,

% =

0,17 [1]:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

т З Х

(Умакс )

= Т Г

= 5 ’9

г ‘ СЛ

(1.42)

 

 

 

При

этом

чувствительность

на

процент S q

с учетом (1.36) рав­

на (при р3

= 1, р2 =

2,8 г-см~3 Tj =

4,36,

т3 =

0,17см2 -г-1 )

 

 

 

S*

— IQ-2 S'

-

Tl3^03' 5-9

/

р~1 ~

 

 

 

 

- 1и

100 ри

у°

е “

 

 

 

 

= 0,030 /0 = 0,082/,

 

(1.43)

т. е. ~ 8,2 % от /.

Для сложного потока ^-излучения источника взамен (1.31)

получим

исходя из

(1.2 1)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

и

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Г ~ l d E . t r (£) ехр

[

-

у ^

З

-^

- + В ( Е ) \

(1.44)

или исходя из

(1.22)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

^ =-4 ^ 2 5,7та ехр

 

 

 

 

/*23 +

Р12 9

 

 

(1.45)

 

j= 1

 

 

-

y

f

-

^

У

 

+ B {E j)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

здесь Л (Е ), В (Д), А (Д .), 5 (Д;.),

5 ' (Е ),

5", Д.) зависят от энер­

гии, так

как

^ — функции

от

 

Д

(или

от длины

волны

X), а

Д ' и В" — спектральные интенсивности

источника.

 

 

Тогда чувствительность метода к q для сложного потока

можно определить

по формуле

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5 ? =

 

дГ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

aq

 

 

 

 

 

 

У Роз Piз Я

 

 

 

 

 

 

Ароз 9

 

(1.46)

(Рзз ~РпЯ) т j

d E A B ' e x р

 

 

 

Р23 + Pl2 9 + в

 

или

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

д Г

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5 , =

 

 

99

 

 

 

 

 

 

У Роз Аз 9

6 — а

V*

 

ехр

 

 

 

Л/

Л>з? .

в

(1.47)

(Р23 + P i2 9)2

 

^ Д ' А у

 

 

Р ’23 +

Р12 9

 

 

/ - 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9



гд е

Z. = Z ( £ . ) ,

Z = A,

В,В',

В".

 

(1.48)

 

 

Введем обозначения:

 

 

 

 

 

 

 

 

М =

Apmq

+ В

 

 

(1.49)

 

 

Piз + А 2 Я

 

 

 

 

(Ж = М (Е ),

поскольку А = А (Е ), В — В (Е ))

и

 

 

 

 

 

 

 

 

(1.50)

Определим

ут для

максимума S q,

S q

по у

из условий

 

 

 

 

 

 

 

(1.51)

 

 

 

 

 

 

=

0. (1.52)

Вычисление

отсюда ут в значительной мере

зависит от

степени

сложности спектра

источника.

 

 

 

 

До сих пор мы рассматривали параллельный пучок у-квантов. Однако при у-абсорбционном анализе пульпы (среды с малой плот­ ностью) приходится использовать слабые источники у-излучения, что значительно уменьшает защиту и, как следствие, длину кол­ лиматоров. При малой длине коллиматоров сокращается расстоя­ ние от источника до эффективного поперечного сечения детектора и, следовательно, лучевое приближение несет большие ошибки в расчетах. Для устранения этих ошибок рассмотрим теорию вопроса с учетом сферического расширения потока излучения.

При отсутствии поглощения и рассеяния поток Ф у-квантов через любую сферическую поверхность вокруг источника суть ве­

личина постоянная:

4- r 2f =

const,

(1.53)

ф =

где г — радиус; / — плотность потока; т. е.

 

,

Ф

const

(1.54)

 

4т.г-

г-

 

 

Дифференцируя (1.53) по г, получаем уравнение

(1.55)

решением которого является функция (1.54). Оператор

(1.56)

10


назовем радиальным оператором 1-го порядка для плотности (в данном случае /). Отметим, что радиальным оператором 2-го порядка может служить оператор

d ^

_4__d_

2

(1.57)

dr- '

г

ar

1 г-

 

который вытекает из двукратного

дифференцирования

(1.53) по

г (функция (1.54) является решением

уравнения K f 0) и отли­

чается от радиальной части оператора Лапласа членом 2г-2.

Оператор L характеризует

процесс

сферического расширения

плотности потока точечного источника.

Иначе говоря,

разность

между скоростью оПр притока

у-квантов от точечного

источника

(расположенного в центре сферы) в единицу объема в данной точке сферы и скоростью цут утечки у-квантов из данного объема

суть

 

®ут — ®.1Р = Lf.

(1.58)

При отсутствии внутренних для данного единичного

объема

источников и актов поглощения имеем

 

L f = 0.

(1.59)

Если дополнительно происходит поглощение со скоростью иПогл и

образование

у-квантов внутри единичного объема

со

скоростью

^ обр , т о

 

 

 

 

V

+ ^логл - ^„р - ^обр -

^погл - ^обр =

0 .

(1.60)

Скорость поглощения у-квантов атомами компонента i пропор­ циональна плотности f потока, числу nt атомов компонента i и сечению поглощения о :

 

 

 

v погл

i v

-

(1.61)

Суммируя по всем компонентам, получаем

 

 

^погл

2 ^погл

^2агйГ

(1.62)

Тогда (1.60)

примет вид

I

 

I

 

 

 

 

 

 

(

-

-1- 2 а' л ‘ К = 0 ’

(1.63)

 

 

дг

 

 

\

 

 

i=l

 

 

так как скорость v o6p

в нашем

случае равна нулю.

Представим

плотность /

как

 

/

1,

 

 

 

 

 

<?е

(1.64)

тогда (1.63)

дает

 

 

=

 

 

 

 

 

 

_д_

 

 

■2

I ®= 0 .

(1.65)

 

дг

 

 

 

 

 

 

/-1

 

 

11