Мегаобучалка Главная | О нас | Обратная связь


КОЛИЧЕСТВЕННОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ РАДИОАКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ В ПОРОДЕ





В настоящее время существуют два способа определения содержания радиоактивных элементов.

1. Непосредственное выделение отдельных элементов при помощи химического анализа. Однако этот способ требует больших затрат времени и является весьма дорогостоящим, поскольку концентрация радиоактивных элементов в нерадиоактивных породах чрезвычайно мала (от 0,1–10-4 до 10–10-4 %).

. 2. Гамма-спектрометрический метод, который заключается в сравнении спектров гамма-излучения анализируемого вещест­ва и эталонного вещества (урана, тория, калия или каких-либо других элементов равновесного количества) при одина­ковых условиях измерений.

 

Лабораторная работа Гамма - спектрометрический методопределения содержания радиоактивных элементов породе

 

Теория. Для изучения спектра гамма-излучения использу­ются детекторы, регистрирующие гамма-излучение и пере­дающие сигналы на анализатор импульсов в виде различных амплитуд, соответствующих определенному энергетическому уровню. Детекторы могут быть двух типов: сцинтилляционные и полупроводниковые [ 9 ].

Полупроводниковые (германий-литиевые) обладают малыми размерами и высокой разрешающей способностью у=0,2-­2,5 МэВ). Однако трудности создания больших объемов чувствитель-ной области и относительно невысокая чувствитель­ность (Е = 1-10%) регистрации гaмма-квантов препятствуют широкому их использованию, особенно для низкоактивных пород. Изучение гамма-спектров низкоактивных пород производится главным образом сцинтилля-ционными детекторами

 

Регистрация импульсов, поступающих отдетекторов, осу­ществляется многоканальными анализаторами АИ-128, АИ-256, АИ-1024, имеющими соответственно 128, 256, 1024 канала.

Каждый канал способен накапливать импульсы определенной амплитуды, соответствующие установленной энергии гамма-­квантов. Прибор АИ-1024 можно увидеть в лаборатории геофизики.

Определение содержания урана, радия, тория и калия заключается в регистрации спектров гамма-излучения образца породы, эталонов перечисленных элементов и фона с последу­ющей количественной обработкой результатов измерений [ 9 ] .



Спектр гамма-излучения, зарегистрированный амплитудным анализатором импульсов, называется аппаратурным спектром. Этот спектр существенно отличается от первичного спектра. rамма-излучения радиоизотопа вследствие сложных процессов взаимодействия гaмма-квантов с веществом сцинтиллятора, а также из-за статистических процессов, возникающих в фотоум­ножителе и анализаторе (рис. 45).

 

Дифференциация аппаратурных спектров улучшается с уме­ньшением разрешающей способности спектрометра ,которая оценивается величиной ή, равной отношению ширины ΔE1/2фотопика 137Cs на половине его высоты к энергии Еγпервичного гамма-излучения––Еу= 0,662 МэВ (см. рис. ). Величина ή равна 6-10% для гaмма-спектрометров на сцин­тилляционных и 0,1-1% на полупроводниковых детекторах.

Идентификация радиоактивных элементов осуществляется по энергиям фотопиков анализируемого аппаратурного спектра, rpадуировку энергетической шкалы которого осуществляют по зависимости номера канала спектрометра от энергии эталонных излучателей: 137Cs у=0,662 МэВ), 60Co у= 1,14 и 1,32 МэВ), а также эталонов Ra, Th, К и их изотопов RaC, RaC", ThC, ThC", MsTh2, ThB (рис. 44). Для повышения точности использо-ваны фотопики с энергиями 0,6 МэВ (RaC), 0,9 МэВ (MsTh2) и 1,46 МэВ (К).

 

Концентрация радиоактивных элементов определяется путем сравнения интенсивностей гамма-излучения анализируемой по­роды I п и i-х эталонов (Ra, Th и К) в определенных j-x интервалах энергий E j.

Регистрируемая интенсивность гамма-излучения для опре­деленного интервала энергий

Iп+ф = Inj + Iфj в любом энер­гетическом интервале спектра складывается из интенсивности излучения породы Inj и фона lфj Величина Inj является суммой интенсивностей излучения отдельных i-x радиоактивных элемен­тов в данном j-м интервале энергий:

n

Inj = ∑ a ij Ci , ( )

i , j=1

где а ij - спектральный коэффициент, равный интенсивности гамма-излучения, зарегистриро-ванной в j - ом интервале энергий от единичной концентрации i-го радиоактивного элемента и Сi –концентрации i-го элемента в образце.

 

Концентрации Сi радиоактивных элементов могут быть найдены решением системы уравнений (120), в которых а ij и I пj определяются экспериментально.

Величина интенсивности Ij наиболее точно может быть определена по площади соответствующего фотопика, аппрок­симируемого кривой гауссовского распределения, с введением соответствующих поправок [4]. На практике величина I j обычно определяется либо по модальному (максимальному) значению интенсивности в фотопике, либо по сумме нескольких значений Ij в области максимума фотопика.

 

 

 

Рис. 45. График эталонировки энергетической шкалы спектро­метра.

Точки: 1 – используемые при построении эталонировочного графика; 2 - полученныe на образцах, для проверки линейности

Таблица 3.





Читайте также:


Рекомендуемые страницы:


Читайте также:
Как распознать напряжение: Говоря о мышечном напряжении, мы в первую очередь имеем в виду мускулы, прикрепленные к костям ...
Модели организации как закрытой, открытой, частично открытой системы: Закрытая система имеет жесткие фиксированные границы, ее действия относительно независимы...
Почему люди поддаются рекламе?: Только не надо искать ответы в качестве или количестве рекламы...
Личность ребенка как объект и субъект в образовательной технологии: В настоящее время в России идет становление новой системы образования, ориентированного на вхождение...



©2015-2020 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (648)

Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку...

Система поиска информации

Мобильная версия сайта

Удобная навигация

Нет шокирующей рекламы



(0.004 сек.)