- •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
1.1.2. Взаимодействие заряженных частиц
К заряженным частицам, например, относятся - и-частицы, которые используются для облучения вещества отрицательно (-излучение) и положительно (-излучение) заряженными потоками. При прохождении заряженных частиц через вещество наблюдаются два основных явления - ионизационное торможение и рассеяние [23].
Ионизационное торможение является главным механизмом потерь энергии при прохождении заряженной частицы через вещество. В этом механизме кинетическая энергия заряженной частицы тратится на возбуждение и ионизацию атомов вещества, через которую она проходит. При быстром торможении заряженной частицы в электрическом поле атомного ядра и атомных электронов испускается радиационное (или тормозное) излучение, спектр которого определяется лишь атомными свойствами облучаемого вещества.
Другой вид взаимодействия заряженных частиц малых энергий, к которым относятся -частицы, с веществом - это многократное кулоновское рассеяние. В результате такого рассеяния происходит отражение-частиц, а интенсивность отраженного бета-излучения тем выше, чем выше атомный номер облучаемого веществаZ.
1.1.3. Ядерные реакции при взаимодействии гамма-излучения
Под действием на элементы -квантов идут реакции (,n), (,p) и (,), которые называют ядерным фотоэффектом [22]. Необходимым условием для осуществления одной из таких реакций является превышение энергии -,квантов над энергией отделения соответствующей частицы - нейтрона, протона или альфа-частицы, т.е.
. (1.1.3.1)
Например, полное число фотонейтронов зависит от активности источника i, сечения фотоядерной реакции расстояния от источника r, полного коэффициента ослабления-излученияи содержания химического элемента С, вступающего в реакцию. Для монохроматического источника гамма-квантов число нейтроновb, образующихся в секунду в единице объема вещества на расстоянии r, можно рассчитать по формуле
(1.1.3.2)
где n0 = (pNA)/A - число ядер в единице объема химически чистого вещества; NA - число Авогадро; А - атомная масса вещества; р -плотность вещества.
Взаимодействие -квантов с ядрами обычно происходит при помощи боровского механизма образования промежуточного ядра с последующим вылетом частиц-продуктов. При этом испускаемые частицы имеют максвелловское распределение по энергии. Из-за кулоновского барьера выход реакции (,p) в 103 - 104 раз меньше выхода реакции (,n).
Сечение фотоядерных реакций (,n) и (,p) в области энергий -, квантов 15-25 МэВ имеет широкий резонансный максимум. Резонансная энергия меняется по закону
.
Необходимо отметить, что протоны и альфа-частицы, обладая большой массой и зарядом, имеют низкую проникающую способность и практически не покидают объем вещества.
Каждый химический элемент характеризуется определенным порогом (,n)- реакции и ее эффективным сечением . Сечение фотоядерного эффекта можно определять по формуле
(1.1.3.3)
где - сечение для-излучения с энергией;- коэффициент, изменяющийся в пределах от 1,5 до 3 и зависящий от обменных свойств ядерных сил. В табл. 1.1.3.1 приведены пороги (,n)-реакций для изотопов некоторых химических элементов.
В табл. 1.1.3.2 приведены максимальные значения сечений фотоядерной реакции для ряда химических элементов.