Журнал Радио 11 номер 1971 год.

Журнал Радио 11 номер 1971 год.
"Обеспечить в новом пятилетии: ... проведение исследований в области геологии, геофизики и геохимии для выявления закономерностей размещения полезных ископаемых, повышения эффективности методов их поиска, добычи и обогащения.." (Из Директив XXIV съезда КПСС по пятилетнему плану развития народного хозяйства СССР на 1971≈1975 годы). Решения XXIV съезда КПСС — в Жизнь! НАДЕЖНЫЕ ПОМОЩНИКИ ГЕОЛОГОВ Проф. А. ЯКУБОВИЧ

Советским геологам принадлежит особая роль в научно-техническом прогрессе. Они призваны обеспечить минерально-сырьевыми запасами бурно развивающиеся отрасли народного хозяйства страны.

В девятой пятилетке резко возрастут масштабы и темпы геологоразведочных работ.

Процесс геологических поисков представляет собой сложный комплекс исследований, в котором на разных этапах принимают участие специалисты разного профиля — геолоси, геофизики, минералоги, аналитики и другие. Они используют большой арсенал современных методов, приборов и оборудования, с помощью которых можно быстро исследовать земные недра, точно оценить многообразные физические и химические свойства горных пород.

Диапазон геологических задач, решаемых, с помощью современных технических средств, весьма широк - от исследования земной поверхности с помощью аппаратуры, устанавливаемой на космических летательных аппаратах, до изучения глубинных разрезов земной коры с помощью приборов, опускаемых в скважины, И везде на помощь геологам приходят средства современной радиоэлектроники.

Элементный (химический) состав — одна из важных, часто определяющих характеристик горной породы. От правильности и быстроты определения содержания того или иного элемента пли группы элементов в исследуемых пробах во многом зависит эффективность геологических поисков, разведки и эксплуатации месторождений полезных ископаемых.

Решение этой задачи — нелегкое дело, так как пауку и практику интересует свыше 70 элементов таблицы Менделеева, которые встречаются в земных недрах в самых различных сочетаниях и а различных концентрациях — от миллионных долей процента до десятков процентов. Эти и многие другие особенности горных пород и руд заставляют применять для изучения их элементного состава целый комплекс методов, включающий химический, спектральный, рентгеноспектральный и другие.

До последнего времени анализ горных пород и руд выполнялся в основном химическими методами. При этом отобранные пробы отправлялись в лабораторию, где после целого ряда трудоемких и длительных операции с применением различных химических реактивов устанавливалось в них содержание того пли иного элемента.

Выдающиеся успехи ядерной физики и электроники создали научную и техническую базу для разработки целого ряда ядерно-физических методов анализа и ядерно-аналитических приборов.

Различают две группы методов. В первую входят такие, которые нуждаются для своей реализации в стационарной аппаратуре и оборудовании, в специально приспособленных помещениях. Это — нейтронный активационыый анализ с применением атомных реакторов, гамма-активационный анализ с применением различного рода ускорителей заряженных частиц.

При активационном анализе проба облучается потоком ядерных частиц, чаще всего нейтронов или гамма-квантов, до образования в ней измеримого количества радиоактивного изотопа анализируемого элемента, после чего активность этого изотопа определяется по интенсивности испускаемых им радиоактивных излучений (обычно по β-и γ-лучам).

Важным преимуществом методов этой группы является их высокая чувствительность, часто недоступная другим методам анализа.

Вторая группа включает методы, основанные на применении радиоизотопных источников ядерных излучений и компактной анализирующей аппаратуры, рассчитанной на использование в любой, в том числе и полевой лаборатории. К этой группе относятся методы, основанные на регистрации вторичных излучений, возникающих в результате ядерных реакций при облучении проб; методы, использующие различия в поглощении или рассеянии ядерных излучений (γ, β и нейтронного) анализируемой средой, активационный с применением радиоизотопных источников нейтронов или заряженных частиц и т. п.

В этой группе за последние годы большое распространение получил метод, названный нами рентгенорадиометрическим. Физическая сущность его заключается в возбуждении атомов анализируемых элементов под воздействием излучения радиоизотопного источника и анализа рентгеновского излучения возбужденных атомов с помощью специальной радиометрической аппаратуры.

Спектральный состав излучения определяет анализируемый элемент, а интенсивность излучения в выбранной области спектра показывает содержание этого элемента в анализируемой пробе.

Отличительными особенностями методов второй группы является их высокая скорость и производительность, простота выполнения анализа и его малая стоимость, мобильность и надежность анализирующей аппаратуры, ее безопасность для обслуживающего персонала с точки зрения влияния ионизирующих излучений.

Любой ядерно-аналитический прибор содержит источник первичного ядерного излучения, детектор вторичного измеряемого излучения, усилительно-регистрирующую аппаратуру с индикатором и блок питания.

В качестве детекторов ионизирующего излучения в современной аппаратуре применяются импульсные ионизационные камеры, газоразрядные и пропорциональные счетчики. В последнее время все большее применение получают полупроводниковые детекторы заряженных частиц и гамма-квантов.

Усилительно-регистрирующая аппаратура включает каскады линейных импульсных усилителей, ячейки амплитудных анализаторов (одно-или многоканальных), счетные устройства с той или иной системой индикации (цифровые индикаторные лампы, цифровые люминесцентные табло и т. п.). Информация часто выводится на цифропечатающие устройства, либо выдается в аналоговой форме на ленте самописца. Полевые приборы, как правило, работают от автономных источников питания — гальванических элементов или аккумуляторов. Усилительно-регистрирующая аппаратура в подобных приборах полностью собрана на транзисторах.

На фото 1 показана одна из моделей современного ядерно-аналитического прибора — рентгенорадиометрического анализатора типа «Гагара». Он предназначен для определения рентгенорадиометрическим методом широкого круга элементов при опробовании руд в их естественном залегании, а также в отобранных порошковых пробах. В рабочий комплект прибора включен пульт с размещенными а нем усилительно-регистрирующей аппаратурой и источниками питания и набор сменных выносных датчиков, в которых находятся радиоизотопные источники возбуждающего излучения и детекторы.

Фото 1.
Рентгенорадиометрический анализатор типа ╚Гагара╩: 1 ≈ переносный пульт прибора; 2 ≈ лабораторный пульт прибора; 3 ≈ датчик для анализа отобранных проб; 4 ≈ выносной датчик со сцинтилляциониым детектором; 5 ≈ выносной датчик с пропорциональным счетчиком; 6 ≈ раздвижная штанга для поддержания датчика при опробовании стенок горных выработок.

Для определения содержания того или иного элемента без отбора пробы датчики прикладываются к породе и по измерению интенсивности излучения в выбранной области спектра оценивается содержание определяемого элемента в местах измерения. Длительность такого измерения не превышает трех минут, а точность определений высокая.

На фото 2 показан общий вид портативного прибора, предназначенного для ускоренной оценки содержания тяжелых элементов в легких средах. В тех случаях, когда минералы тяжелых элементов визуально трудно выделяются на фоне вмещающих их пород, прибор позволяет быстро определить контуры участков с повышенным содержанием искомых элементов.

Фото 2.
Прибор для измерения отраженных породой β-частиц.

Принцип действия прибора основан на измерении отраженного породой β-излучения; чем выше содержание тяжелых элементов в породе, тем, при прочих равных условиях, большая доля падающих на породу β-частиц отражается обратно. Маломощные радиоизотопные источники β-частиц размещены в торцевой части прибора; там же находится и детектор β-частиц — газоразрядный счетчик, а вся усилительно-регистрирующая аппаратура и источник питания размещены в корпусе прибора. При измерениях прибор прикладывается к исследуемой породе. Он включается, и после установления показаний интенсиметра (постоянная времени интегрирующего контура составляет 2—4 секунды) отсчитываются показания по стрелочному индикатору.

Геологи располагают и другими приборами, в которых реализованы возможности электроники. Они являются их надежными помощниками в нелегком, но благородном труде по раскрытию богатств земных недр.

Однако в этом направлении еще многое предстоит сделать. Прежде всего необходимо повысить надежность приборов, которые эксплуатируются в сложных полевых условиях — при больших перепадах окружающей температуры, вариациях влажности, механических перегрузках и т. п., сделать их более миниатюрными, расширить температурный диапазон работы отдельных электронных приборов. Сейчас, когда осуществляется переход к бурению глубоких скважин, приборы, предназначенные для изучения разреза скважин, должны быть рассчитаны на температуру порядка 400 — 500°С.

Геология — благородное поприще для деятельности большой армии советских радиолюбителей-конструкторов. Своим творчеством они могут облегчить тяжелый труд разведчиков недр и повысить его эффективность.

Вернуться к содержанию журнала "Радио" 11 номер 1971 год







Рекомендуемый контент




Copyright © 2010-2017 housea.ru. Контакты: info@housea.ru При использовании материалов веб-сайта Домашнее Радио, гиперссылка на источник обязательна.