Введение к работе
Актуальность проблемы.
Инструментальный гвмма-активацпонный анализ (ИГАА) благо -дярл его объективным достоинствам, интенсивному ряэпитиг) ЯШІЯ турного оснащеїтл и, в послодіте годы, развитии теории и методой моделирования на ЭПМ, стал одним из ведучих согремен-ннх ядерно-физических методой анализа. Он иироко используется для определеігил элементного составе различных природігох и синтетических материалов для решения задач геологии, геохимии, экологии, агрохимии и технологии.
Однако разработки в области ИГАА трядпішоїпю основываются на решении проблем, свлэатшх с реакциями фотовктпввцпн типя (>-»>'), (г.п) и (> ,г). Между три эффоктм фотоактнпвцня от таких реакций как, например, U ,2п) могут приводить либо к усилении аналитического сигнала, либо к методическим погрей-ностлм из-за интерферешпта. Для учета этих эффектов при разработке конкретных методик необходимо соответствующим образом развить физические основы, методы оптимизация и информационное обеспечение ИГАА. При птом должно быть достигнуто более полное использование потенциальных возможностей ИГАА за счет новых способов расчета хяряктеристик метода, учитнпяю-щих эффекты реакций (> ,?.п). Поэтому разрабатываемые в нвотол-щей работе проблемы физических основ, методов оптимизации и информационного обеспечения ИГАА, связанные с эффектами реакций 0 ,2п), являются актуальными.
Состояние вопроса.
Благодаря нвппнешей представительности, высокой селективности и акспрессиости ИГАА является одним из ведущих соп-ремеїпшх ядерно-физических методов анализа. Использовяігие все более совершешшх технических средств (сильноточных ускорителей электронов, детекторов гяммя-излучения П ВЫСОКИМ ЗНРріе-тическим разрешением, средств автоматизации) способствует бо-
лпе іюлноиу использованию объективных достоинств ИГЛА, расширении областей его применения для контроля состава материалов гоолопіческоЛ природы, чистых и особо чистых материалов, а в последние годы и для многоэлемснтиого анализа различных природных материалов с целью решения паюшх задач геохимии, экологии и агрохимии.
Работы в области физических основ, методов оптимизации и информационного обеспечеігал ИГЛА п последние 10-15 лот позволили применить для разработки конкретных методик анализа метода моделирования ня ЭШ. 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 модели-ронаїшя на ЗНМ, не п полной мере учитывают специфические эффекты, связанные с некоторыми реакциями фото8ктив8ции ядер. Кроме обычно учитываемых реакций [г,у'), (»-,п) и (>,р), следует учесть тякио реакции как, например, (>^7.n). Они могут приводить как к усилению аналитического сигнала, так и к методическим погрешностям из-зв аффекта интерференции. Между тем эти эффекты до сих пор специально не исследовались. Особенно слябо разлито информационное обеспечение, необходимое для учета эффектов реакции (> ,2п). В нескольких работах измерялись лишь выходы активации некоторых элементов для одного или нескольких значений энергии активации. Данные о сечениях реакций U ,?п) п существующей базе данных для ИГАА только на 25 X обеспечены надожзшми экспериментальными данными. До сих пор не реализопвны возможности фотоактипяции ядер в результате реакций {> ,?.п) в многоэлементном ИГАА природных и других материалов и, как правило, не учитываются возможные методические погрешности анализа, сплзашше с этими реакціями .
Дальнейшее развитие ИГЛА, более полное использование его потенциальных возможностей но чувствительности, точности, экс-прессности и производительности, расширение областей его применения, особенно для целей многозломентного анализа, требуют развития способов расчета, пополнения мпсспвоп ядерных данных
и развитая способов разработки иетодик ИГАА, учитывающих эффекты фотоактивации ядер в результате реакций (>-,2п).
Цель работа. Теоретически и экспериментально исследовать эффекты активации ядер в результате реакция fr,2n) пучкои тормозного излуче)тл (ТИ) электронного ускорителя (ЭУ) для совершенствования способов разработки методик ИГАА природных и синтетических материалов. В связи с этим требовалось:
предложить способы расчета выходов фотоактивации ядер элементов пучком Тй ЭУ о учетом эффектов реакции Ь, 2n);
предложить способы расчета и экспериментального учета эффектов усиления аналитического сигнала и эффектов интерференции, свяэашшх с реакциями {у,7.п)\
пополнить базу данных ИГАА данными по сечеітпм реакций Ь ,2п) путем компиляции известных данных, предложить и реализовать способы их обработки;
развить методики измерения выходов (сечений) фотоактивации ядер и их отношений;
получить новые данные по выходам (сечеітпм) фотоактивации ядер в результате реакции {г,?.п) и их отношениям к выходам (сечениям) реакций (>-,п);
сформировать массив данных по сечениям (выходам) реакций (>-,2п) для пополнения базы двшшх ИГАА;
разработать способы учета эффектов реакций Ь , 2п) при решении конкретных 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, связанные с учетом эффектов активации ядер элементов в результате реакций (> ,?.п). Новыми в работе лвллптсл : 1. Новый простой для реализации способ расчета выхода фотоактивации ядер пучком ТИ ЭУ, более корректно описы-пвпциЯ зависимость выходя от энергии активации в районе порога реакций фотоактивации.
-
Способи л результаты учотв эффектов рОВКЦИЙ (> ,2п) в ИГЛА, її том числе эффектов усиления аналитического сиг ляле и эффектов интсрфереігции.
-
Постановке проблеми обеспечения ИГАА денными о реакциях (г ,2п) : определение требовании на необходимые дашшо, обос-нопаїшс количествешюго критерия отбора случаев фотоактивации, систематизация случаев фотоактивацпи ядер, связвіпшх с реакциями (г,2п).
4. Гоэультаты измерения выходов (сечений) реакций фотоактивации
ir,?.n) и их отношения к выходам (сечениям) реакций (> ,п) на
-ядрах Элементов Co. HI, Си, Zn, Gn, Y, 7.г, Ar,, Ctl, In, Т.п.
5. Результаты компиляции, обработки и представления в удобной
для базы данных ИГЛА форме имеющихся экспериментальных
даїишх по сечения 98 реакций (г,2п) для ядер элементов
ОТ Ге ДО Np.
G. Результаты разработки с учетом эффектов реакций (г,?.п) методик иногоэлеыснтного ИГЛА почв, горной породы, ферроникеля Ф1І-5К и цериевого мишметалла СеМДе-БОя.
Практическая ценность и реализация работы.
Раэработашшо способы учета аффектов Ь ,?.п) реакций су-ЩППТПЄ1ПЮ попнгаяггг уровень разработок в ИГЛА, расширят- его возможности при решении аналитических задач этим методой в геологии, геохимии! экологии, агрохимии и технологии.
Предложошше расчетные способы учета эффектов (г,2п) реакций могут использоваться при моделиропаїти ИГЛА на ЭШ. Сформировашшй массив дашшх по сечениям реакций () , ?.ч) будет введен в базу двшшх ЛЮТИ ГЛА и передан некоторым специализированным центрам ядерных дашшх.
Рязработяіпшп конкретіше методики анализа могут быть реализованы в аналитических центрах, имепідах соотпетствущее оборудовать. Методики анализа использоваїш в лаборатории акти-влционного анализа НИИ Физики РТУ длл выполнения кошеретных анализов почв ГостопскоЯ области и образцов магнитных материалов, предоставленных Новочерквсским заводом постоянных магнитов.
На защиту выносятся следующие положения или
Автор защищает Результаты комплексного исследования эффектов активации ядер в результате реакция. (>-,2п) в ИГАА, в том число : способ расчета выхода фотовктивацип ядер пучком ТИ ЭУ, учитывающий особенности энергетической зависимости выхода в районе порога реакций фотоактявацнп ; способы и результаты учета аффектов реакций (г,?.п) в ИГАА - усиления аналитического сигнала и интерференции результаты систематизации случаев фотоактппяцпи ядер в результате реакций (г,2п) в ИГАА ;
результаты измерений выходов фотоактипацпи в реакциях fr,2n) и ^, п) на ядрах 11 элементов ( Со, N1, Си, 7.п, fin, Y, Zr, Лп, Cd. In, Bn ) ;
результаты формирования массива дагаых по сєчеїшям эп реакций {г ,7.п) на ядрах от Пс: до Нр для базы дашшх ИГАА ;
методики многоэлементного ИГЛА почв и горігнх пород при энергиях активации 22 МэВ и 27 МэВ, позволяющие определить 10 макроэлементов ( гл. Fr, ті и др.) и 24 микроэлемента
(7.г, Ег, Ил, Hi, Со И Др.), СООТВЄТСТВСШЮ ;
МЄТОДИІСИ Определения Fra, Cr, Со, НІ, Си, Но И И В феррО-никелевых сплавах ФН-БК и определения Fo, \л. Со, Hd, Пт, Yb и Lu в цериевом мишметалле Се1*1е-50й.
Апробация. Основные результаты диссертации докладывались и эбсуждались : на 39,40 - Всесоюзных Совещаниях по ядерной спектроскопии и структуре атомного ядра (г. Ташкент, іп-21 апрель, 19П9 г, г. Ленинград, ю-13 апрель, 1990 г), 41,4л - Междунярод-мх Совещаниях по ядерной спектроскопии и структуре атомного ідра (г.Минск, lc-m апрель, 1991 г, г.Дубна, 20-23 апрель,іяпз г), Іколах-семинарах "Коллективная ядерная динамика и ядерные дан-we" и "Микротроны и их применение" ( г.Новороссийск, сентябрь,
9П9 Г., ОКТЛбрЬ, 1990 Г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 14 работ в еждународной и центральной печати.
Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложения. Га-Оота изложена на пв страницах, включая 128 страницы текста, 1Q рисунков и 22 таблицы. Список литературы содержит 2П0 наименований.
