Радиографический анализ

РАДИОГРАФИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ (а. radiographic analysis; н. radiographische Analyse; ф. radiographie; и. analisis radiografiсо) — совокупность методов исследования объектов с целью определения в них пространственного распределения и локальной концентрации элементов без разрушения исследуемых образцов путём воздействия ионизирующих излучений на специальные детекторы (фотоплёнку, трековый детектор), чувствительные к этим излучениям. Термин "радиографический анализ" охватывает разнообразные способы исследования объектов, различающиеся типом излучения, его происхождением, способом регистрации и др. Позволяет получать изображения объекта, отражающие распространение в нём радионуклидов (авторадиография) или участков с разной плотностью вещества (просвечивающая радиография).

Авторадиография позволяет изучать пространственное распределение радионуклидов в образце. При этом регистрируется либо естественная радиоактивность (а-, b-частицы, g-излучение, осколки спонтанного деления), либо излучение введённых в образец искусственных радионуклидов (меченых атомов). Авторадиография применяется для обнаружения радиоактивных элементов в рудах, для определения концентрации и пространственного распределения тория, урана, радия и продуктов их распада в минералах и горных породах, для оценки возраста минералов. Одним из методов авторадиографии является регистрация излучения объекта, возникающего в нём за счёт ядерных реакций при внешнем облучении. При этом регистрируются либо образующиеся во время облучения продукты ядерных реакций, либо продукты распада образовавшихся радионуклидов.

Реакция деления ядер тяжёлых элементов под действием нейтронов или g-квантов с регистрацией осколков деления используется для определения локальных и общих концентраций урана и тория. Чувствительность метода при применении нейтронных потоков ядерных реакторов достигает для урана 10-7%, для тория 10-5%. Радиография, основанная на регистрации а-частиц, образующихся в результате реакции (n, а), позволяет определять концентрацию и пространственное распределение в минералах и горных породах бора и лития. Чувствительность метода 10-5% для бора и 10-4% для лития. Фотоядерная реакция (g, n) на бериллии, с последующим "развалом" ядра ⁸Be на 2 а-частицы, даёт возможность определять локальные концентрации бериллия с чувствительностью 10-3%, чему способствует низкий порог реакции (1,66 МэВ). Авторадиограмма характеризует распределение вещества вблизи поверхностного слоя, глубина которого определяется проникающей способностью регистрируемого излучения.

Просвечивающая радиография даёт сведения о внутреннем строении и составе объекта по ослаблению потока первичного излучения. Применяются жёсткое рентгеновское излучение, гамма-излучение и нейтроны (см. Нейтронная радиография). Выбор излучения и его энергии определяется размерами и составом объекта. Гамма-излучение чаще используется для дефектоскопии металлических объектов, обнаружения в них пустот, позволяет выявлять в лёгкой матрице макровключения тяжёлых элементов, сильно поглощающих излучение. Применение жёсткого гамма-излучения даёт возможность просвечивать образцы толщиной порядка 500 мм.

Для регистрации рентгеновского, g-излучения и b-частиц используются специальные фотоплёнки и ядерные фотоэмульсии. При регистрации тяжёлых заряженных частиц (а-частиц, осколков деления) чаще применяются твердотельные трековые детекторы, обладающие пороговыми характеристиками и не чувствительные к фону слабоионизирующих излучений. Регистрация а-частиц производится также нитратными или ацетатными полимерными плёнками либо ядерными фотоэмульсиями. Для регистрации осколков деления трековыми детекторами служат лавсан, макрофол, стекло, слюда, обладающие высоким порогом регистрации, а в ряде случаев и сам исследуемый объект. Для регистрации нейтронного излучения используются специальные экраны — преобразователи (например, фольга из гадолиния, диспрозия, индия), которые при облучении нейтронами активируются и становятся источником вторичного излучения, регистрируемого детектором.

По способу обработки радиограмм различают контрастную (макрорадиографию), в которой о распределении и концентрации исследуемого элемента судят на основании измерений плотности почернения проявленной фотоэмульсии или оптической плотности протравленного трекового детектора и трековую (микрорадиографию), при которой регистрируются следы (треки) отдельных частиц. Подсчёт под микроскопом числа треков, образуемых в ядерной фотоэмульсии или трековом детекторе, позволяет получить более высокую разрешающую способность метода и во много раз повысить его чувствительность.