- •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
Энергия k-краев поглощения для ряда химических элементов
Таблица 1.2.1.1
Химический элемент |
Энергия, кэВ |
Химический элемент |
Энергия. кэВ |
11Na 13Al 14Si 19K 20Ca 23V 25Mn 28Ni 30Zn 40Zr |
1,080 1,559 1,838 3,607 4,038 5,463 6,537 8,331 9,660 17,998 |
41Nb 42Mo 50Sn 51Sb 55Cs 73Ta 74W 79Au 82Pb 83Bi |
18,987 20,002 29,190 30,486 35,959 67,400 69,508 80,713 88,001 90,521 |
Удаление электронов расположенных на определенных оболочках атома, происходящее при фотоэффекте, приводит к его ионизации, и атом оказывается в возбужденном состоянии и переходит на другой уровень с меньшей энергией. В процессе такого перехода избыток энергии уносится фотонами вторичного излучения, представляющего собой характеристическое рентгеновское излучение и называется флуоресцентным рентгеновским излучением. Зависимость энергии флуоресцентного излучения Eф от атомного номера химического элемента определяется законом Мозли
(1.2.1.8)
Для каждого химического элемента энергия Eф строго определена и зависит от его атомных свойств. Интенсивность флуоресцентного излучения Iф представляет собой довольно сложную функцию ряда атомных характеристик вещества, При неизменной геометрии измерений величину Iф можно рассчитать по формуле
(1.2.1.9)
где к- постоянный для данной геометрии измерений коэффициент, не зависящий от содержания химического элемента; mn - поверхностная плотность исследуемого вещества, г/см3; - массовый коэффициент фотоэлектрического поглощения.
Рассеяние -излучения. Наряду с фотоэффектом, при котором вся энергия -кванта передается атомному электрону, взаимодействие гамма-излучения с веществом может приводить к рассеянию, т.е. отклонению от первоначального направления распространения на некоторый угол.
Детальное изучение рассеяния -излучения в веществе проведено Томсоном и Комптоном. Томсон изучал мягкое-излучение и получил формулу для расчета полного сечения рассеяния
. (1.2.1.10)
Томсоновское рассеяние не зависит от длины волны падающего излучения и симметрично относительно плоскости = 90°. При падении мягкого гамма-излучения на кристалл с постоянной решеткиd, сравнимой с длиной волны , т.е. при≈d, рассеянное излучение становится когерентным, в результате чего наблюдается интерференционная картина. Направление рассеянного излучения определяется формулой Вульфа-Брегга
, (1.2.1.11)
где - угол падения и отражения гамма-излучения.
Наиболее удобны для наблюдения углы получаются при. Приуглы очень малы, а прикогерентное излучение невозможно. При изучении взаимодействия жестких-квантов с веществом Комптон наблюдал их рассеяние с изменением длины волны. Им установлено, что спектр рассеянного излучения кроме первоначальной длины волнысодержит также смещенную линию с длиной волнырастет с увеличением угла рассеяния; при данном угле рассеянияне зависит от, апостоянна для всех рассеивающих веществ.
Определена формула для полного сечения комптоновского рассеяния [7]:
(1.2.1.11)
где
При формула (1.2.1.11) принимает вид:
(1.2.1.12)
Следовательно, сечение комптоновского рассеяния на электроне при
обратно пропорционально энергии -кванта. Сечение, рассчитанное на атом, изменяется пропорционально.
(1.2.1.13)
Способность химических элементов рассеивать -излучение количественно характеризуется массовыми коэффициентами когерентногои некогерентного рассеяния, величины которых, а также их суммарное значение для энергий 0,02 и 0,05 МэВ, приведены в табл. 1.2.1.2. Значения массовых коэффициентов рассеяния для разных химических элементов могут различаться и при том значительно.
Величины массовых коэффициентов рассеяния -излучений, см2/г
Таблица 1.2.1.2
Химический элемент |
|
| ||||
1H |
0.0067 |
0.362 |
0.3687 |
0.0011 |
0.334 |
0.3351 |
4Be |
0.0355 |
0.149 |
0.1845 |
0.007 |
0.147 |
0.1540 |
6C |
0,064 |
0.160 |
0.2240 |
0.0137 |
0.163 |
0.1767 |
8O |
0.099 |
0.154 |
0.2530 |
0.0217 |
0.161 |
0.1827 |
20Ca |
0.382 |
0.132 |
0.5140 |
0.090 |
0.149 |
0.2390 |
26Fe |
0.517 |
0.116 |
0.6330 |
0.124 |
0.136 |
0.2600 |
40Zr |
0.924 |
0.097 |
1.0210 |
0.235 |
0.121 |
0.356 |
48Cd |
1.18 |
0.0906 |
1.2706 |
0.303 |
0,114 |
0.4170 |
56Ba |
1.37 |
0.0843 |
1.4543 |
0.361 |
0,106 |
0.4670 |
74W |
2.17 |
0.073 |
2.2430 |
0.554 |
0.0994 |
0.6534 |
82Pb |
2.34 |
0,0695 |
2.4095 |
0.642 |
0.09955 |
0.7375 |