СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ МНОГОЭЛЕМЕНТНОГО АНАЛИЗА НА ОСНОВАНИИ НЕЙТРОННОЙ АКТИВАЦИИ, А ТАКЖЕ ПРИМЕНЕНИЕ

1. Способ многоэлементного анализа на основании нейтронной активации, включающий следующие этапы:
генерирование быстрых нейтронов с энергией в диапазоне от 10 кэВ до 20 МэВ и замедление нейтронов;
облучение образца (1) нейтронами;
измерение гамма-излучения, испущенного облученным образцом, посредством по меньшей мере одного детектора (16A, 16B) для определения по меньшей мере одного элемента образца;
при этом образец облучают непрерывно неимпульсным образом, при этом измерение реализуют во время облучения, при этом по меньшей мере мгновенное или как мгновенное, так и запаздывающее гамма-излучение в результате непрерывного облучения нейтронами измеряют и оценивают в целях определения по меньшей мере одного элемента, при этом образец (1) подразделяют на отдельные сегменты (P1, P2, Pn) и измерение реализуют с помощью коллиматора (17), окружающего соответствующий детектор, по отношению к соответствующим сегментам (P1, P2, Pn), при этом определение по меньшей мере одного элемента включает оценивание измеренного гамма-излучения, при этом оценивание предусматривает: определение потока нейтронов, с пространственным разрешением и с разрешением по энергии, внутри соответствующего сегмента (P1, P2, Pn) образца (1) и вычисление зависимых от энергии эффективностей фотопиков и потока нейтронов, а также спектра нейтронов внутри отдельного сегмента (P1, P2, Pn) образца с помощью метода аппроксимации.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что облучение и измерение выполняют в период времени, составляющий по меньшей мере одну секунду; и/или нейтроны генерируют с величиной энергии нейтрона, равной 2,45 МэВ, или по меньшей мере с одной величиной энергии нейтрона из следующей группы: 2,45 МэВ, 14,1 МэВ; и/или нейтроны генерируют с энергией нейтрона с по меньшей мере одной величиной в диапазоне энергии от 10 кэВ до 20 МэВ или от 10 кэВ до 10 МэВ.
3. Способ по любому из п. 1 или 2, отличающийся тем, что только запаздывающее гамма-излучение в результате непрерывного облучения нейтронами измеряют и оценивают, по меньшей мере с перерывами, для определения по меньшей мере одного элемента; или измерение или определение выполняют в индивидуальном порядке по отношению к отдельным сегментам (P1, P2, Pn) образца, при этом указанные сегменты определяют заранее или они предварительно определены вручную или автоматически с помощью коллимирования.
4. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что в целях определения по меньшей мере одного элемента гамма-излучение, испущенное образцом (1), измеряют с разрешением по энергии путем определения скоростей счета фотопиков, при этом определение включает в себя оценивание с разрешением по энергии измеренного гамма-излучения в соответствии с гамма-спектром соответствующих сегментов; и/или измерение/оценивание включает в себя измерение/оценивание с разрешением по энергии интенсивности гамма-излучения, испущенного образцом (1).
5. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что оценивание включает в себя: соотнесение по меньшей мере одного фотопика на основании его энергии в диаграмме отношения скорости счета к энергии с элементом образца (1); или при этом оценивание дополнительно включает количественное определение массовой доли по меньшей мере одного элемента образца благодаря компоненту по меньшей мере одного элемента, который содержится в оцениваемом образце после вычитания фонового сигнала из чистой площади фотопика/определенного фотопика, вызванного элементом в диаграмме отношения скорости счета к энергии.
6. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что оценивание выполняют на основании предположения однородного распределения массы и/или элемента в соответствующих сегментах образца (1); и/или поток нейтронов внутри соответствующего сегмента образца (1) вычисляют на основании диффузионной аппроксимации линейного уравнения Больцмана, в частности на основании следующего уравнения:
и/или вычисляют спектр нейтронов внутри образца (1) внутри соответствующего сегмента (P1, Pn, Pn) образца, в частности с разрешением по пространству и/или с разрешением по энергии, в частности на основании следующего уравнения:
7. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что вычисление зависимых от энергии эффективностей фотопиков и потока нейтронов, а также спектра нейтронов внутри отдельного сегмента (P1, P2, Pn) образца путем вычисления потока нейтронов и спектра нейтронов с помощью метода аппроксимации выполняют в каждом случае на основании следующего уравнения:
и/или во время оценивания анализируют множество гамма-энергий соответственно по меньшей мере одного элемента в соответствующем сегменте (P1, P2, Pn) образца (1) при количественном определении массовой доли соответствующего элемента в соответствующем сегменте, при этом указанный анализ основывается на следующем уравнении:
8. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что способ осуществляют на основании вводимых переменных значений мощности источника нейтронов, геометрической формы образца и массы образца, в частности исключительно на основании указанных трех вводимых переменных, при этом способ осуществляют итерационно, в каждом случае по отношению к отдельным элементам, и/или по отношению к соответствующему сегменту (P1, P2, Pn) образца (1), и/или по отношению к полному составу образца (1); и/или способ осуществляют автоматическим образом путем оценивания измеренного гамма-излучения на основании параметров, установленных исключительно числовым методом, помимо трех параметров мощности источника нейтронов во время облучения, геометрической формы образца и массы образца; и/или по меньшей мере одно измерение из следующей группы измерений осуществляют для определения характеристик образца: измерение пропускания, взвешивание образца, оптическое обнаружение геометрической формы образца.
9. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что определение с разрешением по пространству и с разрешением по энергии потока нейтронов, в частности общего потока нейтронов соответствующего сегмента, выполняют внутри камеры для образца и снаружи образца, в частности с помощью множества нейтронных детекторов (28; 28A, 28B, 28C, 28D), расположенных внутри камеры для образца.
10. Компьютерный программный продукт (30), выполненный с возможностью осуществления многоэлементного анализа на основании нейтронной активации, как предусмотрено способом по любому из предыдущих пунктов, касающихся способа, при исполнении способа на компьютере, и выполненный с возможностью определения по меньшей мере одного элемента образца (1), облученного неимпульсным непрерывным образом нейтронами путем оценивания по меньшей мере мгновенного или же как мгновенного, так и запаздывающего гамма-излучения, испущенного образцом, по отношению к составу образца (1) на основании зависимых от энергии эффективностей фотопиков и потока нейтронов, а также спектра нейтронов внутри соответствующего сегмента (P1, P2, Pn) образца, и дополнительно выполненный с возможностью оценивания гамма-излучения, измеренного путем коллимирования сегментов, благодаря множеству гамма-энергий соответственно по меньшей мере одного элемента, анализируемых в соответствующем сегменте (P1, P2, Pn) образца (1) при количественном определении массовой доли соответствующего элемента соответствующего сегмента (P1, P2, Pn) на основании чистой скорости счета фотопиков, зарегистрированной во время многоэлементного анализа, в частности на основании следующего уравнения:
11. Устройство (10) для осуществления способа многоэлементного анализа на основании нейтронной активации по любому из пп. 1-9, содержащее:
генератор (11) нейтронов, выполненный с возможностью генерирования быстрых нейтронов;
камеру (15) для образца и держатель (14) для образца, расположенный в ней;
детекторный блок (16), содержащий по меньшей мере один детектор (16A, 16B), выполненный с возможностью измерения гамма-излучения, испущенного облученным образцом, в целях определения по меньшей мере одного элемента образца;
при этом устройство (10) содержит управляющее устройство (20), которое выполнено с возможностью осуществления способа по любому из пп. 1-9, при этом устройство выполнено с возможностью облучения образца/определенного образца (1) неимпульсным непрерывным образом, при этом устройство содержит по меньшей мере один коллиматор (17), ограничивающий поле обзора детектора (16A, 16B) соответствующим сегментом (P1, P2, Pn) образца (1), при этом устройство выполнено с возможностью оценивания измерений сегментов (P1, P2, Pn) путем количественного определения массовой доли по меньшей мере одного элемента образца (1).
12. Устройство по п. 11, отличающееся тем, что генератор (11) нейтронов содержит источник (11.1) нейтронов, выполненный с возможностью объединения дейтронов, в частности используя дейтериевый газ в качестве топлива; и/или устройство содержит по меньшей мере один компонент, ослабляющий фоновый сигнал устройства, при этом указанный компонент выбран из следующей группы: по меньшей мере один коллиматор (17), изготовленный из свинца или висмута, при этом указанный коллиматор ограничивает поле обзора детектора соответствующим сегментом образца, и/или камера (12) замедления, изготовленная из графита, и/или защитный экран (19), изготовленный из борированного полиэтилена, и/или камера (15) для образца, и/или опора (14) образца, каждая из которых по меньшей мере частично изготовлена из графита, или полностью фторированной пластмассы, или бериллия.
13. Устройство по п. 11 или 12, отличающееся тем, что дополнительно содержит компьютерный программный продукт (30) или память (21) для хранения данных, расположенную в нем, при этом компьютерный программный продукт выполнен с возможностью определения по меньшей мере одного элемента образца (1) путем оценивания измеренного гамма-излучения на основании зависимых от энергии эффективностей фотопиков и потока нейтронов, а также спектра нейтронов внутри соответствующего сегмента (P1, P2, Pn) образца; и/или дополнительно содержит поворотное и/или подъемное устройство (18), выполненное с возможностью смещения опоры (14) образца или образца путем перемещения и/или поворота, в частности поворотное и/или подъемное устройство, отсоединенное от камеры (15) для образца устройства; и/или при этом детекторный блок (16) содержит по меньшей мере два детектора (16A, 16B), в частности расположенных симметрично относительно генератора (11) нейтронов или относительно по меньшей мере одного источника (11.1) нейтронов устройства.
14. Устройство по любому из пп. 1-13, отличающееся тем, что генератор (11) нейтронов выполнен с возможностью объединения дейтронов в целях генерирования быстрых нейтронов.
15. Устройство (10), выполненное с возможностью осуществления многоэлементного анализа на основании нейтронной активации, как предусмотрено способом по любому из предыдущих пунктов, касающихся способа.