Введение к работе
Актуальность проблемы. Инструментальный гаммв-актипяциошшй яняляз (ИГАА) бляго-
ДЯрП ЄГ0 ОбЬеКТИПННМ ДОСТОИНСТПЯМ, ИНТЕНСИВНОМУ рЯЗПИТИГ) ИШ1Я-
турного оснащения и, п последіте года, ряэяитяп теории и мптодоп моделирования на ЭПМ, стал одним пз ведущих соеремен-ннх ядерно-физических мптодоп янялизв. Он ипроко используется для определения злемеитиого состявя рязлпчимх природных п синтетических материялоп для решеїшл задач геологии, геохимии, экологии, агрохимии и технологии.
Однако разработки п области ИГЛА традиционно опногнпа-ютсл ня решении проблем, свлзятгых с реакциями фотояктппяіцін типа (>-,>'), (г.п) и (> ,р). Можду тпм эффпктм фОТОЯКТИПЯННИ от таких ровкютЯ как, например, (» ,?.п) могут приводить либо к усилению аналитического сигналя, либо к методическим погрешностям из-за интерфереіщии. Для учета этих эффектов при разработке конкретных методик необходимо соответствующим образом разнить физические основы, методы оптимизации и информа-циоіпюе обеспечение ИГЛА. При этом долито быть достигнуто более полное использование потенциальных возможностей ИГАА за счет hodhx способов расчета характеристик метода, учитывающих эффекты реакций (>,2п). Поэтому разрабатываемые в настоящей работе Проблемы фИЗИЧеСКПХ ОСНОВ, МеТОДОП 0ПТПИПЗЯ1СПП и
информациошюго обеспечения ИГАА, связанные с эффектами реакций Ь ,2п), являются актуальными.
Состояние вопроса.
Благодаря наивысшей представительности, высокой селективности и зкспрессности ИГАА является одтш из ведущих современных ядерно-физпческих методов анализа. Иотюльзопвіпіе nt:e более совершенных технических средств (гильноточімі ускорите -лей электронов, детекторов гаима-пзлучеігал с высоким энергетическим разрешением, средств автоматизации) способствует бо-
лее полной; исиользопяітп объективных достоинств ИГЛА, расширении областей его применения для контроля состава материалов геологической природы, чистых и особо чистых материалов, я л последние годы и для многоэлементного анализа различных природных материалов с целы) решения важных задач геохимии, экологии и агрохимии.
ГлОоты в области физических основ, методов оптимизации и информационного обеспочеігая ИГАА в последние Ю-15 лет позволили применить для разработки конкретных методик анализа методы моделирования на ЭНМ. Это значительно сократило затраты труда и времени на разработки, позволило более полно использовать возможности метода, ускорило процесс внедрения метода в аналитическую практику. Однако теория ИГЛА и его информационное обеспечение, лежащие в основе методов моделирования на ЭНМ, не в полной мере учитывает специфические аффекты, связанные с некоторыми реакциями фотовктивации ядер. Кроме обычно учитываемых реакций {г,г'), (г.п) и (>,г), следует учесть такие реакции как, например, (>-,7.п). Они могут приводить как к усплешпэ аналитического сигнала, так и к методическим погрешностям из-за эффекта интерференции. Между тем эти эффекты до сих пор специально не исследовались. Особенно слабо развито информационное обеспечение, необходимое для учета эффектов реакции (> ,2n). D нескольких работах измерялись лишь выходы активации некоторых элементов для одного или нескольких значений энергии активации. Дашше о сечениях реакций (> ,?.п) п сущестпупцей базе дашшх для ИГАА только на ?.ъ X обееппчогы надежными экспериментальными данными. До сих пор не реализованы возможности фотоактиввции ядер п результате реакций {> ,7.п) в многоэлементном ИГАА природных и других материалов и, квк правило, не учитывается возможные методические погрешности анализа, связанные с этими реакциями.
Дальнейшее развитие ИГЛА, более полное использование его потенциальных возможностей по чувствительности, точности, экс-прессности и производительности, расширение областей его применения, особенно для целей многозлементного внализа, требует
рвЗПИТИЯ СПОСОбОП рЯСЧЄТЯ, ПОПОЛНеНИЯ МЛССИПОВ ЛДерНЫХ ДЯ1ПШХ
п развития способов разработки методик ИГЛА, учитывающих эффекты фотоактивации ядор в результате реакция (? ,2п).
Цель работы. Теоретически и экспериментально исследовать эффекты активации лдвр в результате реакция ^, 2п) пучкои тормозного излучения (ТИ) электронного ускорителя (ЭУ) для совершенствования способов разработки методик ИГЛА природных и синтетических материалов. В связи с этим требовалось:
предложить способы расчета выходов фотовктпввнип ядер элементов пучком ТИ ЭУ с учетом эффектов реакции (>,2п);
предложить способы .расчета и экспериментального учета эффектов усиления аналитического сигнала и эффектов интерференции, связанных с реакциями (>-,2п);
пополнить базу данных ИГЛА данными по сечениям реакция О ,?.п) путем компиляции известных даншх, предложить и реализовать способы их обработки;
развить методики изиерешя выходов (сечений) фотоактнв8цип ядер и их отношешій;
получить новые данные по выходам (сечениям) фотоактивации ядер в результате реакции 1г,2п) и их отношениям к выходам (сечениям) реакция (г,п);
сформировать массив данных по сечениям (выходам) реакция (г,2п) для пополнения базы данных ИГАА;
разработать способы учета эффектов реакция (>,2п) при решении кошсретных аналитических задач;
учитывая эффекты реакции (>,2п), разработать методики ИГАА сложных по составу материалов: природных (почвы, горные породы) и синтетических (магнитные материалы).
Научная новизна. В работе впервые комплексно изучены проблемы ИГЛА, спязагаше с учетом эффектов активации ядер элементов в результате реакций 0 ,2п). Новыми в работе являются : 1. Новый простой для реализации способ расчета выхода фотоактивации ядер пучком ТИ ЭУ, более корректно описывающий зависимость выходя от энергии активации в районе порога реакций фотоактппации.
?.. Способы и результаты учота эффектов реакций (г ,?.п) в ИГЛЛ, в том числе эффектов усиления аналитического сигнала и эффектов интерфереігцпи.
3. Постановка проблемы обеспечения ИГАА дашшми о реакциях (> ,7.п) : опредолоігиа требований на необходимые дашшо, обоснование количептпеїшого критерия отбора случаев фотоактппа-цпи, систематизация случаев фотовктивацип ядер, евпзвшвдх с реакциями (»-,?.п).
і. Гоэультаты иэморения выходов (сочоний) реакция фотоактивации (г,?.п) и их отношения к выходам (сечеютлм) реакций (? ,п) на
"ЛДрах элементов По, НІ, Си, 7.n, Ол, Y, 7.т, Л/», Cd, In, Пп.
5. Результаты компиляции, обработки и представления в удобной для базы даіпшх ИГЛА форме имеющихся экспериментальных даншх по сечения яв реакций (г,2п) для ядер элементов
ОТ По ДО Нр.
п. Результаты разработки с учетом эффектов реакций (»-,?.п) методик многозлементного ИГЛА почв, горной породы, ферроникеля ФІІ-5К и цериевого мишметалла СеММе-БОя.
Практическая ценность п реализация работы.
Гпэроботшпшо способы учота эффоктов (^,?.п) реакций су-ществешю повышают уровень разряботок в ИГАА, расширят- его возможности при решоїши аналитических задач этим методом в геологии, геохимии, экологии, агрохимии и технологии.
Продложотшо расчетные способы учота эффектов Ь ,2м) ре-ашпій могут использопатьел при моделировашш ИГЛА )іа ЭВМ. Сформировашшй массив дашшх по сечениям реакций 0 ,?") будет впеден в базу данных ЛСІГГИ ГАА и передан некоторым специализированным центрам ядерных данных.
Разработанные коїтретше методики анализа могут быть реализована в аналитических центрах, имеющих соответствующее обору доплігие. Методики анализа использованы в лаборатории акти-япциошюго анализа ПИИ Физики РІ'У для выполнения кошеретных пиялияоп почп Ростопской области и образцов магнитных материалов, продоптаплеіпшх Нопочсркасскпм заводом постолтгых магнитов .
На защиту выносятся следующие положеїшя или
Автор защищает Результаты комплексного исследования эффектов активации ядер в результате реакций {г-,?.п) в ИГАА, в том число : способ расчета выхода фотоактивацпи ядер пучком ТИ ЗУ, учитыващий особенности энергетической зависимости выхода в районе порога реакций фотоактивации ; способы и результаты учета эффектов реакций (г,?.п) в ИГАА - усиления аналитического сигнала и интерференции ; результаты систематизации случаев фотоактивацпи ядер в результате реакций (>-,2п) в ИГАА ;
результаты измерений выходов фотоактивацпи в реакциях (>,2п) и ^,п) на ядрах 11 элементов ( По, N1, Си, 7.п, On, Y, Zr, Лп, Crl, In, Sn ) ;
результаты формирования массива дашшх по сечениям эп реакций (>-,2п) на ядрах от Без до Нр для базы датшх ИГАА ;
методики ыногоэлементного ИГАА почв и горных пород при энергиях активации 22 МэВ и 27 МэВ, позволяющие определить 10 макроэлементов ( ПІ. ?п, ті и др.) и 24 микроэлемента
(7.г, Вг, Вл, N1, Со И Др.), СООТВетСТВешго ; МеТОДИКИ определения Fn, Сг, Со, НІ, Слі, Но И Н В ферро-
никелевых сплавах ФН-БК и определения Fn. Іл, Сп. Nil, r.m, Yb и Lu в цериевом мишметалле СеШе-50я.
Апробация. Основные результаты диссертации докладывались и обсуждались : на 39,40 - Всесоюзішх Совещаниях по ядерной спектроскопии и структуре атомного ядра (г. Ташкент, 10-21 апрель, 19ПЭ г, г. Ленинград, io-із апрель, 1990 г), 41,43 - Международных Совещаниях по ядерной спектроскопии и структуре атомного ядра (г.Минск, lG-ія апрель, 1991 г, г.Дубна, 20-23 апрель, іяяя г), Школах-семинарах "Коллективная ядерная динамика и ядерные денные" и "Микротроны и их применение" ( г.Новороссийск, сентябрь,
1989 Г., ОКТЯбрЬ, 1990 Г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 14 работ в международной и центральной печати.
-в-
Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, паклвчения, списка литературы и приложения. Га-бота изложена на 178 страницах, включая 128 страницы текста, 15 рисунков и ?.?. таблицы. Список литературы содержит 200 наименований.
