Введение к работе
Актуальность проблема.
Инструментальный гяимя-яктнпяциошшй анализ (ИГАА) блвго-ДЯрЛ ЄГО Об'ЬВКТИПІШМ достоинстпям, интенсивному развитии ЯППЯ-турного оснащения и, в последит? годы, развитии теории и ме-тодоп моделирования на ЭПМ, стал одним из прдуиих соеремен-ннх ядерно-физических методой анализе. Он иироко используется для опредслоігап элементного состава различных пряродімх и синтетических материалов для ретеїгип задач геологии, геохимия, экологии, агрохимия и технологии.
Однако разработки в области ИГЛА традиционно опювнпя-ютсл на решении проблем, сплзянных с реакциями фотоактяввции типа і>ч>"), {г,п) и (>,п). Можду тпм эффоктм фотоактяввции от таких реакций как, например, [> ,?.п) могут преподать либо к усилении аналитического сигнала, либо к методическим погрешностям из-зв интерференции. Для учета этих эффектов при раз-работке конкретных методик необходимо соответствупдам образом развить физические основы, метода оптимизации и информа-пиошюе обеспечеіше ИГАА. При зтом должно быть достигнуто более полное использование потенциальных возможностей ИГЛА за счет новых способов рясчетя характеристик метода, учитыпяю-щих эффекты реакций (>,2п). Поэтому разрабатываемые в настоящей работе проблемы физических основ, методой оптимизации и информационного обеспечения ИГАА, спязашше с эффектами реакций (> ,Яп), являются актуалышми.
Состояние вопроса.
Благодаря наивысшей представительности, высокой селектив-ности и зкспрессности ИІ'АА лпляется одним из ведущих ооп-ремеюшх ядерно-физическях методов анализа. Использопаїте все более совершенных технических средств (сильноточных ускорителей электронов, детекторов гамма-излучения с высоким энергетическим разрешением, средств автоматизации) способствует Со-
лес полному использопвітю объективных достоинств ИГЛА, рас-ішрптію областей его применения для контроля состава материалов геолоі-ичсской природы, чистых и особо чистых материалов, в п последние годы и для нногоэлементлого анализа различных природных материалов с целью решения важных задач геохимии, экологии и ягроіииии.
Работы в области физических основ, методов оптимизации и информационного обеспечения ИГАА в последние ю-15 лет позволили применить для разработки конкретных методик анализа методы моделирования на ЭШ. Это значительно сократило затраты труда и времени на разработки, позволило более полно использовать возможности метода, ускорило процесс внедреїтл метода в аналитическую практику. Однако теория ИГАА и его информационное обеспечение, лежащие в основе методов моделирования на ЭНМ, не п полной мере учитывают специфические эффекты, сплзаште с некоторыми реакциями фотовктивации ядер. Кроме обычно учитываемых реакций {г,г"), (г.п) и (> ,р), следует учесть такие реакции как, например, (h,2n). Оки могут приводить квк к усилеїші) аналитического сигнала, так и к методическим погрешностям из-зв эффекта интерференции. Между тем эти эффекты до сих пор специально не исследовались. Особенно елвбо развито инфорнациоішое обеспечение, необходимое для учета эффектов реакции (> ,2п). В нескольких работах измерялись лишь выходы якгипвция некоторых элементов для одного или нескольких значений энергии активации. Данные о сечениях реакций О ,2п) в существующей базе денных для ИГАА только на 25 X обеспечены нележкими экспериментальными данными. До сих пор не реализованы возможности фотовктивации ядер в результате реакций Ь ,2п) в иногоэлементном 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-нрессности и лроязподителыюсти, расширение областей его при-менеігил, особенно для целей миогозлементного анализа, требуот развития способов рвечета, пополнения массивов ядерных данных
п развитая способов разработки методик ИГАА, учптывапцих эффекта фотоактивация ядор в результате реакций (),2п),
Цель работа. Теоретически и экспериментально исследоввть эффекты активации ядер в результате реакций U ,?.п) пучком тормозного излучения (ТИ) электрошгого ускорителя (ЭУ) длл совершенствования способов разработки методик ИГАА природных и синтетических материалов. В связи с этим требовалось:
предложить способы расчета выходов фотояктивацип ядер элементов пучком ЇИ ЭУ с учетом эффектов реакции (t , 2п);
предложить способы расчета и экспериментального учета эффектов усиления аналитического сигнала и эффектов интерференции, связанных с реакциями (г,2п);
пополнить базу дашшх ИГЛА дашшии по сечениям реакции (у,2п) путем компиляции известных данных, предложить и реализовать способы их обработки;
развить методики измерения выходов (сечений.) фотояктивацип ядер и их отношений{
получить новые данные по выходам (сечениям) фотовктиввции ядер в результате реакции 0-,2п) и их отношениям к вы-
ходам (сечениям) реакций (>-,п);
сформировать массив данных по сечениям (выходам) реакций (у,?.п) длл пополнения базы дашшх ИГАА{
разработать способы учета эффектов реакций (>,2п) при решети конкретных аналитических задач;
учитывая эффекты реакции (>,2п), разработать методики ИГЛА сложных по составу материалов: природных (почвы, горные породы) и синтетических (магнитные материалы).
Научная новизна. В рвботе впервые комплексно изучом проблемы ИГАЛ, связанные с учетом эффектов активация ядер элементов в результате реакций (;, 2n). Новыми в работе являются : 1. Новый простой длл реализации способ расчета выхода фотоактивации ядер пучком ТИ ЭУ, более корректно описы-вапций зависимость выходя от энергии активации в районе порога реакций фотоактинвцип.
?.. Способи и результаты у чата эффектов реакций (> ,?.п) в ИГЛЛ, в той числе эффектов усиления аналитического спг-НВЛ8 и аффектов ИНТЄ{)фПрЄ!ГЦПИ.
3. Постановка проблемы обеспечения ИГАА данными о реакциях (>,2п) : определение требований на необходимые данные, обоснование количестветюго критерия отбора случаев фотоактпва-ции, систематизация случаев фотовктпввции ядер, связанных с реакциями ()-,2п).
л. Результаты измереїшя выходов (сечений) реакция фотоактивации 0,Яп> » их отношешія к выходам (сечениям) реакций (»,п) на
, "ЛДраХ ЗЛемеНТОП Со, НІ, Си, 7.П, Gn, У, Zr, Ar,, Cd, In, Г,п.
5. Результаты компиляция, обработки и представления в удобной для бязн дщпшх ИГЛА форме ямепцихся зкеперииентялытх дашвіх по сечеїшя 98 реакций (г,?.п) для ядер элементов ОТ Gc ДО Пр.
с. Результаты разработки с учетом эффектов реакций (г,2п) методик иногоэлеиентного ИГЛА почв, горной породы, ферроникеля ФН-5К и цериевого мишметалла СеШе-ЬОц.
Практическая ценность и реализация работы.
Разработанные способы згшта эффектов (г, 2п) реакций су-цгетпенно повышает уровень разработок в ИГАА, рпсшрлют его возможности при решении аналитических задач этим методой в геологии, геохимии, экологии, вгрохишш и технологии.
Предложенные расчетные способы учета эффектов Ь ,2ч) реакций могут использоваться при моделироваши ИГЛА на ЭШ. Сформированный массив дашшх по сечениям реакций (» ,2п) будет введен в базу данных ЛСНТИ ГАА и передан некоторым специялизироввішни центрам ядермх дашых.
Разработанные конкретные методики анализа иогут быть реализованы в аналитических центрах, имеющих соответствующее оборудование . Методики пнализя нспользоїшш в лаборатории акти-впциоюгого пнализя ІШИ Физики ГГ'У для выполнения конкретных анялизов почв. Ростовской области и образцов магнитных материалов, предоставленных Новочеркяоским неводом постолшмх маг-нитоп.
На защиту выносятся следущне положения или
Автор защищает Результата комплексного исследования зфїсктов активации ядер э результате реакций (j-.J.n) в ЙГАА, в той число s способ расчета выхода фотоактивации ядер пучком ТИ ЭУ, учитывающий особенности энергетической завясииости выхода в районе порота реакций фотоактиввцни } способи и результата учета эффектов реакций (г,2п) в ЙТАА - усиления аналитического сигнвла и интерференции s результата систематизации случаев фотовктиввцин ядер в результате реакций (г,?.п) в ЙГАА ;
результаты измерений выходов фотоактпввции в реакципх Ь,2п) и (^,n) на ядрах П элементов ( Со, N1, Си, 7.П, Gn, Y, Zr, An, Cd. Гп, Пп ) ;
результаты формирования массива дэшшх по сечениям яя реакций (у,2х\) на ядрах от Бс до Нр для базы двшшх ЙГАА ї
методики многозлементного ИГАА почв и горних пород при энергиях активация 22 МзВ я 27 МэВ, позволяющие определить 10 макроэлементов ( fit. tn, ті и др.) и 24 микроэлемента
(Zr, Rr, Da, Hi, Co И Др), С0ОТВЄТСТВЄ1ШО ;
методики определения Fo, Сг, Со, HI, с», Но и и в ферро-
НИКеЛеВЫХ СПЛаваХ 4Н-БК И ОПреДЄЛеїШЯ Ко, 1л, Со, Mil, fim,
Yb и ы в цериевом мишметплле Се1*1е-50в.
Апробация. Основные результаты диссертации докладывались и обсуждались і на 39,40 - Всесоюзных Освещениях по ядерной спектроскопии и структуре атомного ядра (г. Ташкент, ifl-2i апрель, 1909 г, г. Ленингрвд, ю-13 апрель, 1990 г), 41,о - Международных Совещаниях по ядерной спектроскопии и структуре атомного ядра (г.Миїюк, 16-19 апрель, 1991 г, г.Дубна, 20-23 апрель,іяяа г), Юколах-семинарах "Коллективная ядерная динамика и ядеріше данные" и "Микротрога и их применение" ( г.Новороссийск, сентябрь,
1959 Г., октябрь, 1990 Г.).
Публикации. По теме диссертяпии опубликовано 14 работ в ієядународной и центральной печати.
Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, че-ты[шх глав, заключения, списка литературы и приложения. Работа изложена на 178 страницах, включая 128 страницы текста, is рисунков и 22 таблицы. Список литературы содержит 2во наименований.
