Цифровая гамма-активационная авторадиография для анализа в условиях неравномерного поля тормозного излучения микротрона

Содержание:



Введение

1. Методы локального анализа благородных элементов в геологических образцах (обзор литературы)

1.1.	Общие сведения об авторадиографии

1.2.	Цифровая авторадиография

1.3.	Активационный анализ образцов большого размера

1.4	Активационный анализ для определения валового содержания элементов

1.5.	Способы повышения селективности авторадиографии

2.	Экспериментальная часть

2.1.	Образцы и их подготовка

2.2.	Способы облучения образцов

2.3.	Обработка облученных образцов

2.3.1.	Гамма-спектрометрия для установления радионуклидного состава

2.3.2.	Получение авторадиограмм

2.4.	Денситометрия с использованием сканеров

3.	Результаты и обсуждение

3.1.	Разработка программно-аппаратного комплекса для равномерного

облучения аншлифов большой площади

3.1.1.	Мониторирование топологии поля тормозного излучения микротрона

3.1.2.	Моделирование процесса набора дозы активирующего излучения и сборка

пилотного устройства для равномерного облучения аншлифов большой площади

3.1.3.	Компьютерная коррекция цифрового изображения авторадиограммы

3.2.	Развитие количественной денситометрии

3.2.1.	Подготовка авторадиографических изображений в черно-белом формате

3.2.2	Градуировка отклика сканера

3.2.3	Линеаризация градуировки сканера

3.2.4	Воспроизводимость результатов денситометрии при проведении

авторадиографических исследований

3.3.	Математическая обработка серии изображений авторадиограмм,

измеренных при охлаждении образца

3.4.	Разработка способа картирования радионуклидов по поверхности образца

3.4.1.	Создание базы данных о сериях авторадиографических изображений

3.4.2.	Программа 1п_Маррт£



3.4.3.	Получение метаизображений

3.4.4.	Статистический анализ зон, содержащих устойчивые результаты

3.4.5.	Контрастирование метаизображений

3.5. Проведение гамма-активационного анализа в условиях неравномерного поля микротрона для	определения валового содержания элементов

4.	Выводы

5.	Литература

Введение



Актуальность

Методы локального анализа играют все большую роль в современной аналитической химии при решении различных задач. В геохимии локальный анализ позволяет решить большое количество фундаментальных и прикладных задач. В частности, весьма актуально определение особенностей распределения благородных элементов в геологических образцах, в том числе и в виде их микровключеиий.

Гамма-активационная авторадиография является эффективным методом обнаружения благородных элементов, отличаясь высоким разрешением (2-5 мкм) и возможностью анализа образцов большого размера (несколько десятков см2). К тому же метод авторадиографии способен детектировать микровключения на глубине до десяти микрон, что является дополнительным преимуществом. Метод цифровой авторадиографии особенно привлекателен для скринингового детектирования микровключений благородных элементов с целью выделения зон образца, содержащих включения, что позволяет успешно комплексировать авторадиографию с другими методами локального анализа. Однако активирующее поле тормозного излучения ускорителя отличается резким спадом интенсивности, как в продольном, так и в поперечном направлении, что является источником погрешностей. Для достижения наилучшей селективности регистрации радионуклида целевого элемента обычной практикой авторадиографических исследований является выбор условий облучения/охлаждения пробы. Повышение селективности метода является одним из перспективных направлений развития активационной авторадиографии. Применение математических решений вместе с современными средствами программирования позволяет значительно расширить возможности цифровой гамма-активационной авторадиографии. Компьютерное моделирование процесса набора активирующей дозы позволяет предсказать результаты эксперимента при облучении образцов большого размера и оценить оптимальные параметры для равномерного облучения образцов большой площади. Повысить селективность метода и обеспечить подход для картирования элементов позволяет по-пиксельная обработка серии авторадиографических изображений образца, полученных в процессе его охлаждения. Моделирование процесса активации сборки образцов с использованием метода Монте-Карло позволяет решить задачу проведения инструментального гамма-активационного анализа в неравномерном поле облучения. При этом, параметры модели активации



Табл. 4. Параметры используемой гамма-епектрометрической измерительной системы.

Наименование	Характеристики

Детектор Canberra SEGe (s/n: 7423)	Р-тип, 10%-ная относительная эффективность, разрешение 1.9 кэВ по линии 1333 кэВ

Блок питания высокого напряжения ORTEC 659	0-5 кВ

Усилитель ORTEC 672

Одноплатный многоканальный анализатор AcSp/A	АЦП: АссиБрес, 8192 канала

Предварительно с использованием точечных сертифицированных источников ОСГИ проводили градуировки измерительной системы:	энергетическую,

эффективности регистрации (Рис. 17). Для определения абсолютной активности объёмных образцов использовали мастер геометрий «Geometry Composer». Смысл использования мастера геометрий заключается в том, что экспериментатору нет необходимости использовать сертифицированный объемный источник при каждом новом измерении, достаточно выбрать геометрическую форму и ее размеры, задать материал источника, толщину и материал поглотителя (Рис. 18), расположение источника и детектора (Рис. 19). Мастер геометрий работает с использованием поставляемой заводом-изготовителем карты геометрий в виде отдельного файла и на основе введенных пользователем данных компилирует соответствующие градуировочные зависимости измерительной системы.

Полученные спектры обрабатываются программным обеспечением Genie2000 (Canberra) и ASPRO разработки ГЕОХИ РАН [64]. Автоматическая обработка подразумевает поиск пиков, их положение и площадь, а также проведение изотопной идентификации. Поставляемая вместе с гамма-спектрометром заводом-изготовителем радионуклидная библиотека включает в себя в основном информацию о природных изотопах. Для надежной изотопной идентификации радионуклидов, образующихся при активации образцов тормозным излучением создана специализированная библиотека радионуклидов «Microtron» на основе данных работ [25, 65, 66].