• Главная страница
• Обратная связь
• Карта сайта

Использование рентгеновских излучателей в рентгенофлуоресцентных анализаторах

В.В.Березкин, В.З.Завелев, С.А.Колосков, В.Ю.Родионов, Н.В.Сергеев, К.И.Щекин

В докладе приведены результаты исследования с целью создания переносного рентгенофлуоресцентного анализатора с полупроводниковым Si-PIN детектором и малогабаритным рентгеновским излучателем. Описаны структурная схема и конструкция прибора, даны основные технические характеристики.

Полученные экспериментальные результаты при анализе сталей и сплавов подтвердили обоснованность выбранных технических решений и позволили сделать вывод о том, что создан новый класс переносной рентгенофлуоресцентной аппаратуры.

Рентгенофлуоресцентный анализ (РФА) является мощным средством определения элементного состава и неразрушающего контроля материалов и изделий. С его помощью экспрессно и с большой эффективностью решаются многие аналитические задачи в разных областях науки и техники, при этом наряду с лабораторными приборами создаются и успешно эксплуатируются переносные (портативные) приборы.

В работе [1] описаны переносные анализаторы ПРИМ-1 и ПРИМ-1М, разработанные и серийно выпускаемые для идентификации различны материалов, в т.ч. металлов и сплавов. В таможенной службе РФ указанные приборы используются для определения марок металлов и сплавов, для оценки качественного и количественного состава материалов на местах досмотра (в вагонах, кузовах автомобилей, трюмах судов, на досмотровых площадках и т.д.). Приборы ПРИМ-1, ПРИМ-1М позволяют идентифицировать группы элементов от кальция (ПРИМ-1М – от алюминия) до урана. Эти приборы являются радиоизотопными, т.е. содержат в своем составе радионуклидные источники возбуждения характеристического излучения. Последнее требует соответствующее оформление при эксплуатации анализаторов ПРИМ-1, ПРИМ-1М органами Госатомнадзора РФ. Кроме того, аппаратуру с рентгеновскими излучателями выгодно отличает значительно более простые, по сравнению с приборами, оснащенными радиоизотопными источниками, условия эксплуатации и хранения излучателя.

Указанные обстоятельства поставили на повестку дня вопрос о замене радионуклидных источников на альтернативные средства возбуждения, и в первую очередь на малогабаритный рентгеновский излучатель (РИ) с низким энергопотреблением.

При выборе направлений исследований с целью создания переносного РФ-анализатора с рентгеновским излучателем были поставлены следующие условия:

– прибор должен включать спектрометр рентгеновского излучения с Si-PIN детектором и РИ, при этом должна быть обеспечена биологическая защита персонала от воздействия рентгеновского излучения;

– диапазон определяемых элементов должен быть от Ca до Ba по K-серии характеристического излучения и от La до U по L-серии;

– время измерения должно быть не более 60 с.;

– время установления рабочего режима не более 5 мин;

– время непрерывной работы в автоматическом (носимом) режиме не менее 2 час.;

– диапазон рабочих температур – от 20⁰С до +40⁰С;

– масса: диагностика с РИ – не более 3 кг.; носимого спектрометра с ЭВМ типа Notebook и источником питания – не более 10 кг.

В результате исследования был создан образец переносного РФ-анализатора с РИ, структурная схема которого показана на рис. 1. Общий вид прибора показан на рис. 2.

Конструктивно анализатор состоит из двух частей: датчика, в котором смонтирован детектор с предусилителем и установлен РИ в виде моноблока и электронно-измерительной части (усилитель – формирователь – АУП - ЭВМ) с блоком питания (аккумулятором).

В ходе испытаний образца анализатора мощность экспозиционной дозы на поверхности датчика при максимальных режимах работы РИ (38 кВ, 100мкА) составила 0,47 мбэр/час, что удовлетворяет санитарным требованиям. Мощность дозы на расстоянии 1 м. соответствовала уровню естественного фона. Диапазон определяемых элементов соответствовал сформулированным выше требованиям.

Результаты анализов образцов латуни и нержавеющей стали даны в табл. 1, 2.

Таблица 1. Результаты анализа латуней

назад