- •В. Е. Поляков
- •Предисловие
- •Введение
- •Глава 1. Основы взаимодействия различных видов излучений с веществом
- •1.1. Ядерное взаимодействие
- •1.1.1. Взаимодействие нейтронов с веществом
- •1.1.2. Взаимодействие заряженных частиц
- •1.1.3. Ядерные реакции при взаимодействии гамма-излучения
- •Пороги фотоядерных реакций для изотопов некоторых химических
- •Максимальные значения сечений фотоядерной реакции для ряда
- •1.2. Электромагнитное взаимодействие
- •1.2.1. Взаимодействие гамма-излучения
- •Энергия k-краев поглощения для ряда химических элементов
- •Взаимодействие рентгеновского излучения
- •Взаимодействие излучения ультрафиолетового, инфракрасного и видимого спектральных диапазонов
- •Взаимодействие излучения видимого спектрального диапазона с веществом
- •Взаимодействие инфракрасного излучения с веществом
- •Взаимодействие излучения радиочастотного диапазона
- •Глава 2. Метод масс-спектроскопии в задачах контроля металлов, сплавов и лома
- •2.1. Физическая сущность метода масс-спектроскопии с лазерной ионизацией вещества
- •Масс-спектрографе с двойной фокусировкой, и фотометрическая кривая этой спектрограммы (б) и области массового числа
- •2.2. Принципы взаимодействия импульсного лазерного излучения с веществом мишени
- •2.3. Типы лазеров и их параметры
- •2.4. Метод масс-спектроскопии с лазерной ионизацией вещества
- •2.5. Масс-спектрометры – средства контроля металлов, сплавов и лома
- •2.6. Типы масс-анализаторов, используемые в масс-спектрометре
- •2.7. Основы методики идентификации элементного состава вещества с использованием лазерного ионизатора и время-пролетного динамического масс-анализатора
- •2.8. Эмиссионные спектроскопы для экспертного спектрального анализа черных и цветных металлов
- •2.8.1. Многоканальный эмиссионный спектрометр дсф-71 (ls-1000)
- •Составные части прибора имеют следующие особенности:
- •Технические характеристики
- •2.8.2. Многоканальный эмиссионный спектрометр серии мфс
- •Технические характеристики:
- •Источник возбуждения спектра – универсальный генератор угэ-4:
- •Унифицированная система управления и регистрации:
- •Источники питания:
- •Вопросы для самопроверки знаний по главе 2
- •Глава 3. Физические основы γ-флуоресцентного контроля металлов, сплавов, лома
- •3.1. Рентгеновские лучи
- •3.2. Рентгеновские спектры
- •Рентгеновская спектроскопия
- •Рентгеновская аппаратура. Рентгеновская камера и рентгеновская трубка
- •Рентгеновский гониометр
- •3.6. Рентгеновский дифрактометр
- •3.7. Рентгенофлуоресцентный кристаллдифракционный сканирующий вакуумный «Спектроскан-V»
- •3.8. Спектрометр рентгенофлуоресцентный кристалл-дифракционный сканирующий портативный «Спектроскан»
- •3.9. Спектрометр рентгенофлуоресцентный кристалл-дифракционный сканирующий портативный «Спектроскан-lf»
- •3.10. Основы методики идентификации элементного состава неизвестного вещества и определение концентрации ингредиентов с использованием метода гамма-флуоресцентного анализа
- •3.11. Методика безэталонного рентгеноспектрального анализа сталей
- •3.11.1. Методика анализа углеродистых сталей
- •3.11.2. Методика определения содержании металлов в питьевых, природных и сточных водах при анализе на сорбционных целлюлозных дэтата-фильтрах
- •3.11.3. Методика определения содержания металлов в порошковых пробах почв
- •Вопросы для самопроверки знаний по главе 3
- •Глава 4. Приборы и методы таможенного контроля состава металлов, сплавов, лома с использованием методов вихревых токов
- •4.1. Основы теории вихревых токов
- •4. 2. Распределение вихревых токов
- •4.3. Характеристики вещества и поля
- •4.4. Физические принципы метода вихревых токов (вт)
- •4.5. Области применения и классификация методов вихревых токов
- •Датчики и характерные физические процессы
- •4.7. Некоторые типовые конструкции датчиков
- •Контроль и влияние примеси на электропроводность некоторых металлов
- •Меди (б)
- •Электропроводность и температурный коэффициент некоторых
- •4.9. Методы и приборы измерения электропроводности немагнитных металлов
- •4.10. Общие положения. Порядок проведения измерений
- •4.11. Элементы методики исследования и выбор материала для контроля
- •Вопросы для самопроверки знаний по главе 4
- •Глава 5. Ультразвуковые методы контроля металлов, сплавов, лома и руд
- •5.1. Классификация акустических методов контроля
- •5.2. Ультразвуковая аппаратура
- •Подготовка к контролю
- •Порядок проведения контроля
- •5.3. Ультразвуковая аппаратура в неразрушающем контроле
- •5.4. Ультразвуковые преобразователи
- •5.5. Определение типа металла, сплава, лома по измерению скорости распространения упругих волн
- •Вопросы для самопроверки знаний по главе 5
- •Глава 6. Классификация радиометрических методов контроля состава руд
- •6.1. Методы определения элементного состава полезных ископаемых по спектрометрии вторичных излучений
- •6.2. Методы, основанные на взаимодействии гамма- или рентгеновского излучения с электронными оболочками атомов или ядрами атомов элементов
- •6.3. Методы, основанные на спектрометрии гамма-излучения, возникающего при различных ядерных реакциях нейтронов с веществом
- •Методы определения естественной радиоактивности пород, содержащих радиоактивные элементы
- •6.5. Люминесцентные методы контроля состава руд
- •6.6. Фотометрические методы контроля состава руд
- •6.7. Радиоволновые методы контроля руд
- •6.8. Технология сортировки руды
- •Вопросы для самопроверки знаний по главе 6
- •Заключение
- •Список используемой литературы:
- •Предметный указатель
- •Оглавление
- •191186, Санкт-Петербург, ул. Миллионная, 5
4.3. Характеристики вещества и поля
Электромагнитное поле, также как электрическое и магнитное, может существовать в пространстве, заполненным веществом, и в вакууме. В электровакуумных устройствах поле существует в межэлектродном пространстве, где в 1 см3 находится около 1010 молекул газа, оставшиеся после откачки воздуха до состояния технического вакуума.
Магнитное и электрическое поля по-разному взаимодействуют с различными веществами. В качестве примера на рис. 4.3.1(а,б,в) из работы [39] показана картина электрического поля между двумя параллельными металлическими электродами, к которым приложена разность потенциалов. В случае заполнения всего пространства между электродами однородным изолятором, например стеклом, эквипотенциали представляют собой прямые линии (или плоскости, ортогональные плоскости чертежа (рис. 4.3.1.а)). Внутри воздушного пузырька, попавшего в стекло, эквопотенциали сгущаются, поскольку напряженность поля в воздухе больше из- за его меньшей диэлектрической проницаемости (рис.4.3.1.б) .
В тоже время напряженность поля в промежутке между пузырьком и пластинами становится меньше. Иная картина наблюдается, если в стекло попадает металлический шарик. Внутри шарика электрического поля нет, весь шарик обладает одинаковым потенциалом (рис. 4.3.1.в). Напряженность поля между шариком и пластинами увеличивается. Этот пример показывает, что по распределению электрического поля можно оценивать свойства объектов контроля (химический состав, механические свойства, фазовый и структурный составы).
изолятор воздушный металлический
шарик шарик
{
а) б) в)
линии напряженности
Рис. 4.3.1. Искажение электрического поля различными материалами:
а) однородный изолятор - прямые эквипонтенциали - однородное поле;
б) воздушный пузырек - эквипотенциали сжимаются, напряженность поля внутри больше - диэлектрическая проницаемость меньше;
в) металлический шарик-напряженность поля увеличивается, внутри шарика электрического поля нет.
В зависимости от модуля и знака восприимчивости все вещества условно делят на диамагнетики, парамагнетики, ферромагнетики.
Диамагнетики имеют отрицательную магнитную восприимчивость т.е. это вещество намагничивающиеся во внешнем магнитном поле в направлении, противоположном вектору напряженности внешнего поля. К диамагнетикам относятся Si, P, Bi, Zn, Cu и другие элементы, а также некоторые органические соединения.
Парамагнетики – это вещества, намагничивающиеся во внешнем магнитном поле по направлению поля, т. е. имеющие положительную магнитную восприимчивость. К ним относятся, например щелочные металлы, металлы группы железа, паладия, платины, соли этих металлов, а также ферромагнетики при температурах, превышающих температуру Кюри. Магнитные свойства этих веществ не находят специфического использования в техники.
Ферромагнетики – это вещества, в которых при температуре, меньшей точки Кюри, устанавливается состояние самопроизвольного намагничивания. Характерным признаком ферромагнетиков является высокое значение магнитной восприимчивости ее сильная зависимость от напряженности магнитного поля. Эта зависимость всегда неоднозначна, т. е. наблюдается магнитный гистерезис.
Ферромагнитными свойствами обладают Fe, Co, Ni редкоземельные металлы Gd, Th, Dy, Ho, Er, Tm, многочисленные сплавы и соединения указанных металлов между собой и с неферромагнитными элементами, а также соединения Cr, Mn с неферромагнитными элементами и некоторые другие. Ферромагнетиками являются большинство конструкционных сталей. Изделия из ферромагнетиков – это объект магнитного НК [40].