⚡️В Национальном исследовательском ядерном университете «МИФИ» разработали нейтронный анализатор горных пород — уникальное устройство, предназначенное для определения химического состава образцов различной природы. Разработку представили на форуме «Армия–2024».

Прибор способен определять процентные доли химических элементов в составе горной породы, облучая образец быстрыми нейтронами. Устройство обладает рядом преимуществ перед аналогами: время анализа образца занимает всего 30 минут, причем благодаря высокой проникающей способности нейтронного излучения элементный анализ (объемный и неразрушающий) проходит по всему объему образца. Кроме того, прибор позволяет определять наличие в образце легких элементов, таких как водород, бор или хлор.

Новая разработка может применяться в горнодобывающей и нефтяной промышленности, в металлургии, а также в научных исследованиях.

Как рассказал инженер кафедры прикладной ядерной физики НИЯУ МИФИ Олег Чакилев, нейтронно-радиационный метод основан на измерении спектров вторичного гамма-излучения, возникающего при облучении породы нейтронами. В результате первых соударений нейтронов с ядрами атомов горной породы начинается так называемое неупругое рассеяние нейтронов, при котором они замедляются, передавая бóльшую часть энергии на возбуждение ядер атомов мишени. В результате ядра начинают излучать гамма-лучи, спектр которых является индивидуальной характеристикой атомов.

❗️Но на этом взаимодействие нейтронов с атомами образца не кончается. Процесс замедления быстрых нейтронов в ходе неупругих взаимодействий длится несколько десятков микросекунд. Затем в веществе горной породы возникает излучение тепловых нейтронов. Замедлившись до тепловой энергии, нейтроны захватываются ядрами элементов и переходят в возбужденное состояние.

Время жизни тепловых нейтронов — около 100 микросекунд. Последствием радиационного захвата теплового нейтрона ядром атома также является немедленное излучение гамма-квантов. Спектр гамма-излучения радиационного захвата — тоже индивидуальная характеристика атомного ядра.

Гамма-излучение неупругого рассеяния и радиационного захвата от образца регистрируется сцинтилляционным детектором на основе кристалла бромида лантана. При взаимодействии гамма-излучения с веществом детектора образуются вспышки света, которые с помощью фотокатода преобразуются в электроны. Далее происходит процесс лавинного размножения электронов в фотоэлектронном умножителе: первичный сигнал умножается в несколько тысяч раз, благодаря чему образуются электрические импульсы. Они фиксируются электронной аппаратурой, позволяя измерять характеристики гамма-излучения.

Подробнее читайте в «Стимуле».

➡️ Подписаться на канал