- •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
2.7. Основы методики идентификации элементного состава вещества с использованием лазерного ионизатора и время-пролетного динамического масс-анализатора
Как было показано, исследуемое вещество, как правило, представляет собой сложное соединение, содержащее большое количество химических элементов с различными термодинамическими и теплофизическими характеристиками. Преимуществом лазерной ионизации вещества является то, что при достаточно высокой плотности лазерного излучения вещество будет испаряться независимо от его физических свойств (ионная эмиссия или фотодесорбция). В этом случае поглощение светового фотона может привести к распаду молекулы на ноны, либо к ионизации атома или молекулы при пиковой мощности лазера 108 – 109 Вт\см2. Источником ионов является высоко ионизированная плазма.
Для анализа элементного состава рассматривается классический метод масс-спектроскопии, в котором исследование ингредиентов и их концентраций осуществляют путем определения масс ионов или путем измерения отношений масс ионов к их зарядам. Индикаторным параметром является масс-спектр, несущий информацию о совокупности значений масс и их относительном содержании (рис. 2.7.1).
В методе масс-спектроскопии используется разделение в вакууме ионов разных масс под воздействием электрических и магнитных полей.
В геологии и в геохимии масс-спектральное определение изотопного состава ряда элементов (свинца, аргона и т.п.) лежит в основе методов определения возраста горных пород и рудных образований.
Масс-спектральный анализ элементного состава грунта планировался в экспедициях «Фобос-1» и «Фобос-2», а также в будущих экспедициях на Марс [34, 35].
Для разделения ионизированных частиц вещества по их массам, основанного на воздействии электрических и магнитных полей на пучки ионов, летящих в вакууме, используют масс-спектрометры. Функциональная схема масс-спектрометра приведена на рис.2.7.2. В качестве ионизатора вещества используется ИАГ:Nd3+-лазер с ламповой накачкой. Контролируемое вещество представляет собой грунт Земли, для регистрации и анализа ионов используется время-пролетный масс-анализатор. Ионный пакет впрыскивается через сетку 1 в анализатор 2, представляющий собой эквипотенциальное пространство.
Рис.2.7.1. Характерный вид масс-спектра: J – ионный ток, m и е – масса и заряд иона соответственно, δm1 и δm2 – ширина пика на уровнях 0,5 и 0,1 соответственно.
Рис.2.7.2. Функциональная схема масс-спектрометра: 1 - лазерный ионизатор вещества (ИАГ:Nd3+-лазер с ламповой накачкой); 2 - контролируемое вещество; 3 - время-пролетный динамический масс-анализатор; 4 - приемник ионов; 5 - усилитель тока; 6 - спектроанализатор; 7 - ЭВМ; 8 - система электрического питания (термо-электрогенератор на основе плутония — 238); 9 - вакуумные насосы. Пунктиром показана вакуумированная часть прибора
2.8. Эмиссионные спектроскопы для экспертного спектрального анализа черных и цветных металлов