EDN: DOVEMQ
Авторы
Чакилев О.В., Колесников С.В., Рудаков С.Г., Бойко Н.В.
Организация
Национальный исследовательский ядерный университет МИФИ, Москва, Россия
Чакилев О.В. – инженер. Контакты: 115409, Москва, Каширское шоссе, д. 31. Тел.: +7 (918) 518-64-50; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в браузере должен быть включен Javascript..
Колесников С.В. – доцент, кандидат физико-математических наук.
Рудаков С.Г. – ведущий инженер.
Бойко Н.В. – доцент, кандидат физико-математических наук.
Аннотация
В статье представлены результаты работ с аппаратурно-методическим комплексом для элементного анализа. Содержание никеля в образце определяется на основе нейтронно-радиационного метода анализа. Нейтронно-радиационный метод анализа вещества основан на измерении излучения, образующегося в результате ядерных реакций при облучении пробы потоком нейтронов. Данный метод является эффективным средством получения информации об элементном составе геологических объектов, позволяя идентифицировать и определять содержание исследуемых элементов в составе образца. Методика основана на регистрации вторичного гамма-излучения образца, возникающего в реакциях радиационного захвата тепловых нейтронов. В качестве гамма-детектора в данной установке используется сцинтилляционный детектор на основе монокристалла LaBr3(Ce), в качестве генератора быстрых нейтронов ИНГ-07Т. Исследуемый спектр представляет собой разницу фонового спектра и образца. Образец представлен в виде порошка либо в виде твердого цилиндрического блока размерами ∅10×4,5 см и массой 300 г. Элементный состав образца определяется на основе зависимостей площади пиков полного поглощения на спектре от массы исследуемого элемента. Для этого в одинаковых условиях проведены эксперименты по облучению проб с различными концентрациями исследуемого элемента. Далее измеряется площадь под пиком элемента и строится зависимость от массы. Исходя из полученной зависимости рассчитана масса никеля в тестовых образцах. Оцененные значения массы совпадают с заданными в пределах погрешности. Оценена минимально определяемая массовая доля никеля на данной установке, которая оказалась равна 0,35 ± 0,11 %, что хорошо согласуется со значениями в аналогичных работах.
Ключевые слова
элементный анализ, нейтронный генератор, гамма-детектор, гамма-излучение радиационного захвата
Полная версия статьи (PDF)
Список литературы
- Pingkun Cai, Daqian Hei, Jianwen Chen et al. Feasibility study on rare earth ion exchange resin saturation analysis based on PGNAA technique. Applied Radiation and Isotopes, 2022, vol. 190, p. 110482. DOI: https://doi.org/10.1016/j.apradiso.2022.110482.
- Marschall H., Kasztovszky Z., Gméling K. et al. Chemical analysis of high-pressure metamorphic rocks by PGNAA: Comparison with results from XRF and solution ICP-MS. Radioanal. Nucl. Chem., 2005, vol. 265, pp. 339–348. DOI: https://doi.org/10.1007/s10967-005-0830-6.
- Casimiro S. Munita, Michael D. Glascock and Roberto Hazenfratz. Neutron Activation Analysis: An Overview. Sharjah: Bentham Science Publishers, 2019. DOI: https://doi.org/10.2174/9781681085722119030007.
- Borsaru M., Berry M., Biggs M. et al. In situ determination of sulphur in coal seams and overburden rock by PGNAA. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms, 2004, vol. 213, pp. 530–534. DOI: https://doi.org/10.1016/s0168-583x(03)01623-9.
- Charbucinski J., Duran O., Freraut R. et al. The application of PGNAA borehole logging for copper grade estimation at Chuquicamata mine. Applied Radiation and Isotopes, 2004, vol. 60, issue 5, pp. 771–777. DOI: https://doi.org/10.1016/j.apradiso.2003.12.007.
- Hramco C., Turlybekuly K., Borzakov S.B. et al. Experimental setup for elemental analysis using prompt gamma rays at research reactor IBR-2. Nuclear Engineering and Technology, 2022, vol. 54, iss. 8, pp. 2999–3005. DOI: https://doi.org/10.1016/j.net.2022.02.022.
- Khokhlov V.F., Zaitsev K.N., Beliayev V.N. et al. Prompt gamma neutron activation analysis of 10B and Gd in biological samples at the MEPhI reactor. Applied Radiation and Isotopes, 2009, vol. 67, iss. 7–8, Supplement, pp. S251–S253. DOI: https://doi.org/10.1016/j.apradiso.2009.03.082.
- Naqvi A.A., Nagadi M.M. Performance comparison of an 241Am-Be neutron source-based PGNAA setup with the KFUPM PGNAA setup. Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 2004, vol. 260. DOI: https://doi.org/10.1023/b:jrnc.0000028225.07280.74.
- Can Cheng, Zhiyong Wei, Daqian Hei et al. Design of a PGNAA facility using D-T neutron generator for bulk samples analysis. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms, 2019, vol. 452, pp. 30–35. DOI: https://doi.org/10.1016/j.nimb.2019.05.021.
- Grodzicka M., Moszynski M., Szczesniak T. Silicon photomultipliers in gamma spectroscopy with scintillators. 2015 IEEE Nuclear Science Symposium and Medical Imaging Conference (NSS/MIC), San Diego, CA, USA, 2015, pp. 1–3. DOI: 10.1109/NSSMIC.2015.7581742.
- ВНИИА, Росатом. Нейтронные генераторы для элементного анализа веществ и материалов.
Доступно на: http://www.vniia.ru/production/neitronnie-generatory/elementniy-analiz/neytronnye-generatory-dlya-elementnogo-analiza-veshchestv-i-materialov_.php?sphrase_id=9522#ing-07 (дата обращения 29.08.2023).
- Saint-Gobain Crystals. Сцинтиллятор LaBr3(Ce). Доступно на: https://www.gammadata.se/assets/Uploads/LaBr3-BrilLanCe-380-Data-Sheet.pdf (дата обращения 29.08.2023).
- Zsolt Revay. Determining Elemental Composition Using Prompt γ Activation Analysis. Chem., 2009, vol. 81, pp. 6851–6859. DOI: https://doi.org/10.1021/ac9011705.
- Naqvi A.A., Al-Anezi M.S., Kalakada Zameer et al. Response tests of a LaCl3: Ce scintillation detector with low energy prompt gamma rays from boron and cadmium. Applied Radiation and Isotopes, 2012, vol. 70, iss. 5, pp. 882–887. DOI: https://doi.org/10.1016/j.apradiso.2012.01.023.
- Al-Misned G., Al-Abdullah T., Liadi F.A. et al. Comparison between NIS and TNC channels for the detection of nickel in soil samples. Applied Radiation and Isotopes, 2022, vol. 186, p. 110303. DOI: https://doi.org/10.1016/j.apradiso.2022.110303.
- Tian L., Zhang F., Liu J. et al. Monte Carlo simulation of Cu, Ni and Fe grade determination in borehole by PGNAA technique. J Radioanal Nucl Chem, 2018, vol. 315, pp. 51–56. DOI: https://doi.org/10.1007/s10967-017-5636-9.
- Cheng C., Hei D.Q., Jia W.B. et al. Detection of heavy metals in aqueous solution using PGNAA technique. Sci. Tech., 2016, vol. 27, 12. DOI: https://doi.org/10.1007/s41365-016-0010-0.
- Khelifi R., Amokrane A., Bode P. Detection limits of pollutants in water for PGNAA using Am-Be source. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms, 2007, vol. 262, iss. 2, pp. 329–332. DOI: https://doi.org/10.1016/j.nimb.2007.06.003.
УДК 539.172.4
Вопросы атомной науки и техники. Cерия: Ядерно-реакторные константы, 2023, № 4, c. 109–119
