Блок-схема спектрометра

РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГЕОЛОГОРАЗВЕДОЧНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Им. Серго Орджоникидзе

ГЕОФИЗИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

Лабораторная работа №1

Расчёт прохождения нейтронов через пласт бесконечного простирания методом МОНТЕ-КАРЛО

Лабораторная работа №2

Качественный анализ вторичных рентгеновских спектров геоэкологических образцов, полученных с применением спектрометра «РеСПЕКТ»

Сделали: студенты группы РФ-10-1

Лукашов А.В.

Дорофеев Д.В.

Проверил: Медведев А.А.

Москва 2013

Лабораторная работа №1

Расчёт прохождения нейтронов через пласт бесконечного простирания методом МОНТЕ-КАРЛО

Постановка задачи

Пусть на пласт мощностью H бесконечного простирания, состоящего из смеси SiO2 и B2O3 падает N0 нейтронов перпендикулярно поверхности пласта.

 

 

Рассчитать N1 – количество нейтронов, прошедших сквозь пласт, N2 – коли- чество отраженных нейтронов; N3 – количество нейтронов, поглощенных в пласте. Принять, что плотность пласта составляет 3 106 кг/м3, мощность пласта H = 0,1 м, N0 = 100000 нейтронов. Концентрация B2O3 изменяется от 0,01 до 1 %, а SiO2 от 99,99 до 99 % соответственно.

 

 

Микроскопические сечения рассеяния и поглощения для элементов, входящих в состав пласта, приведены в таблице 1.

2. Рассчитать сечения поглощения (∑п) и рассеяния (∑р) для 20-25

Значений концентраций SiO2 и B2O3.

Загрузить программу «Project.exe» из папки «MONT». Рассчитать количество N1 – количество нейтронов, прошедших сквозь пласт, N2 – количество отраженных нейтронов, N3 – количество нейтронов, поглощенных в пласте для найденных значений макроскопических сечений. Данные занести в таблицу 2.

Таблица 2.Показания при мощности пласта 0.1 метре.

C sio2,%	C B2O3,%	∑п	∑р	N1	N2	N3
99,99	0,01	0,9	30,3
99,9	0,1	4,5	30,3
99,85	0,15	6,5	30,3
99,8	0,2	8,5	30,3
99,75	0,25	10,5	30,3
99,7	0,3	12,5	30,3
99,65	0,35	14,5	30,3
99,6	0,4	16,5	30,3
99,55	0,45	18,5	30,3
99,5	0,5	20,5	30,3
99,45	0,55	22,5	30,3
99,4	0,6	24,5	30,3
99,35	0,65	26,5	30,3
99,3	0,7	28,5	30,3
99,25	0,75	30,5	30,3
99,2	0,8	32,5	30,3
99,15	0,85	34,5	30,3
99,1	0,9	36,5	30,3
99,05	0,95	38,5	30,3
		40,5	30,3
		80,5	30,3

 

Для концентрации B2O3 провести аналогичные расчеты при

Различной мощности пласта.

Таблица 3. Показания при мощности пласта 1 метр

C sio2,%	C B2O3,%	∑п	∑р	N1	N2	N3
99,99	0,01	0,9	30,3
99,9	0,1	4,5	30,3
99,85	0,15	6,5	30,3
99,8	0,2	8,5	30,3
99,75	0,25	10,5	30,3
99,7	0,3	12,5	30,3
99,65	0,35	14,5	30,3
99,6	0,4	16,5	30,3
99,55	0,45	18,5	30,3
99,5	0,5	20,5	30,3
99,45	0,55	22,5	30,3
99,4	0,6	24,5	30,3
99,35	0,65	26,5	30,3
99,3	0,7	28,5	30,3
99,25	0,75	30,5	30,3
99,2	0,8	32,5	30,3
99,15	0,85	34,5	30,3
99,1	0,9	36,5	30,3
99,05	0,95	38,5	30,3
		40,5	30,3
		80,5	30,3

Для различных концентраций B2O3 рассчитать диффузионные характеристики пласта (Таблица 4).

 

Таблица 4. Для различных концентраций B2O3 рассчитать диффузионные характеристики пласта при мощности пласта 0.1 метр.

CSiO2%	C B2O3,%	λр	λп	Lд	τ	D
99,99	0,01	0,033003	1,111111	0,11056	0,000505	24,20242
99,9	0,1	0,033003	0,222222	0,049444	0,000101	24,20242
99,85	0,15	0,033003	0,153846	0,04114	0,0000699	24,20242
99,8	0,2	0,033003	0,117647	0,035976	0,0000535	24,20242
99,75	0,25	0,033003	0,095238	0,032369	0,0000433	24,20242
99,7	0,3	0,033003	0,08	0,029666	0,0000364	24,20242
99,65	0,35	0,033003	0,068966	0,027544	0,0000313	24,20242
99,6	0,4	0,033003	0,060606	0,025821	0,0000275	24,20242
99,55	0,45	0,033003	0,054054	0,024386	0,0000246	24,20242
99,5	0,5	0,033003	0,04878	0,023165	0,0000222	24,20242
99,45	0,55	0,033003	0,044444	0,022112	0,0000202	24,20242
99,4	0,6	0,033003	0,040816	0,02119	0,0000186	24,20242
99,35	0,65	0,033003	0,037736	0,020375	0,0000172	24,20242
99,3	0,7	0,033003	0,035088	0,019647	0,0000159	24,20242
99,25	0,75	0,033003	0,032787	0,018992	0,0000149	24,20242
99,2	0,8	0,033003	0,030769	0,018398	0,0000140	24,20242
99,15	0,85	0,033003	0,028986	0,017857	0,0000132	24,20242
99,1	0,9	0,033003	0,027397	0,017361	0,0000125	24,20242
99,05	0,95	0,033003	0,025974	0,016904	0,0000118	24,20242
		0,033003	0,024691	0,016481	0,0000112	24,20242

 

 

Лабораторная работа № 2

Качественный анализ вторичных рентгеновских спектров геоэкологических образцов, полученных с применением спектрометра «РеСПЕКТ»

Блок-схема спектрометра.

Рис 1. Блок- схема спектрометра «РеСПЕКТ»

Спектрометр включает источник высокого напряжения (до 60 кэВ) и спек-трометрический модуль, позволяющий реализовать оптимальные условия измерений проб. В спектрометрическом модуле размещены рентгеновская трубка, коллиматоры, и кювета с анализируемым образцом.

Рентгеновская трубка типа БСВ (P = 3.6кВт) служит источником первич- ного возбуждающего излучения. При использовании трубки с молибденовым анодом первичным возбуждающим излучением является К (17,5 кэВ) и К (19,6кэВ) серия молибдена. При этом возможен анализ по К – серии на

элементы с атомными номерами от 17(Cl) до 39(Y) и по L – серии на элементы от 49(In) до 92(U) соответственно. Вторичное рентгеновское излучение регистрируется Si(Li) полупроводниковым детектором. Накопление и обработка спектрометрической информации осуществляется персональным компьютером со встроенным одноплатным спектрометром SBS – 30, обеспечивающим также низковольтное и высоковольтное питание детектора. Программа обработки рентгеновских спектров идентифицирует пики элементов и определяет их площади, которые пропорциональны концентрациям анализируемых элементов. Результатом обработки является файл, содержащий перечень элементов и входящих в состав пробы и их концентрация. С применением спектрометра "РеСПЕКТ" возможен анализ как порошковых, так и жидких проб одновременно на 20-25 элементов. При анализе жидкостей пробу объѐмом 20-100 мкл наносят микродозатором на тонкую полипропиленовую плѐнку и высушивают. Анализируют сухой осадок, образующийся после высыхания капли исходного раствора (тонкие слои). Для количественного расчета концентраций применяют метод внутреннего стандарта, в качестве стандарта используют рубидий (Rb).

Естественное концентрирование образца при высыхании, оптимальная геометрия измерения, существенно уменьшающая фон рассеянного излучения, приводят к значительному улучшению чувствительности анализа. Предел обнаружения элементов в жидкостях составляет 10-6 %.

При анализе порошковых проб, (почвы, осадки сточных вод геологические пробы) образец массой 3-5 г насыпают в кювету с основой из тонкой полипропиленовой пленки и помещают в спектрометрический модуль на

измерение. Для учета влияния вещественного состава проб используется метод

нормировки на пик некогерентного рассеянного излучения и привязка по со- ответствующим стандартам. Предел обнаружения элементов в порошковых пробах (насыщенные слои) составляет (3-5) 10-4 %. Анализ атмосферного воздуха основан на его аспирации через воздушные фильтры и последую- щем измерении полученного сорбента. Результатом анализа является значе- ния концентраций элементов Сi (мкг), сорбированных на фильтре. Целью работы является ознакомление с программой эмулятора анализа- тора SBS-30, и освоение основных элементов, входящих в предварительный этап качественного анализа вторичных рентгеновских спектров жидких гео- экологических образцов: проведение линейной калибровки, определение энергетического разрешения спектрометра, идентификация элементов, оцен- ка предела обнаружения.