Hybrid K-Edge/XRF Analyzer

Description

ハイブリッドK-Edge/XRFアナライザーは、均質な液体または固体サンプル中のさまざまな重元素を同時に識別および定量化するように設計されています。 破壊的化学分析法とほぼ同じ測定精度を与えることが証明されていますが、はるかに簡単で高速です。 この機器は、KFK Karlsruhe¹で開発され、MIRIONからライセンス供与を受けて利用できます。

このシステムは図1に示すように、基本的なK-Edge密度計（KED）に誘導 X 線の同時蛍光（XRF）分析のための追加機能を追加した構成になっています。典型的な構成には、定電位 X 線システム、2つのLEGe™検出器、標準のNIMエレクトロニクス、およびデータ取得、分析、ディスプレイ用のコンピューターが組み込まれています。KEDおよびXRF分析は、アプリケーションおよび必要な精度に応じて、単一のサンプルまたは個別のサンプルで同時または個別に実行できます。

KED測定は、単一要素サンプル（Th、U、またはPuなど）およびTh/UおよびU/Puなどのデュアル要素ペアに対して実行できます。 X 線管からの高度にコリメートされたビームは、サンプル材料の約2mLを含むサンプルバイアルを透過します。元素固有のK吸収エッジエネルギーでは、この元素がサンプル内に存在すると減衰が突然変化します（図2）。このジャンプが発生するエネルギーは、要素とジャンプの高さを明確に定義し、サンプル中の要素濃度の測定値となります。

同じ X 線管からの別の X 線ビームが、XRF分析に使用されます。 このビームは、溶液中の重元素から特性KのX線放出を刺激します。これらの誘導 X 線強度は、それらの相対濃度の測定値です。

50 g/L以上の溶液中の重元素濃度で得られた精度は、20分の計数時間に対して、1シグマレベルで0.5%よりも優れています²。 0.5%を超える精度を必要とする分析では、明確に定義されたパス長の分光グラス細胞をサンプルバイアルとして推奨しています。

スタンドアロンXRF測定は、非常に高密度な固体サンプルの分析または低濃度の液体サンプルに好ましいモードです。高エネルギーK X線を使用したXRF分析は、1 g/Lを超える濃度で1%以上、0.05 g/Lで10%の精度を提供します。検出限界は0.01 g/L、カウント時間は20分です。

いくつかの重元素を含むサンプルは、KED/XRFを組み合わせたモードで測定できます。このモードでは、XRFチャネルは絶対濃度の決定のための要素比およびKED測定基準を決定します。濃度比1/1000のでのU/Pu溶液のKED/XRF複合分析では、主要元素濃度（100g/L）は0.1～0.2%で、比率決定の精度は0.7%になります。

ハイブリッドK-エッジ法は、核燃料再処理プラントに理想的に適用できます。高エネルギーK X線を使用すると（他のXRF技術で使用されるL X線と比較して）、グローブボックスのステンレス鋼の壁を通してサンプルを照射し、X線を検出することができます。サンプル容積を数ミリリットルに削減し、高出力 X 線管（3 kW）を使用すると、ディスソルバーソリューションの非常に高いガンマ背景でも、良好な信号対ノイズ比が確認できます。同じ機器は生成コントロールにも使用できます。

その運用のシンプルさと分析のスピードにより、ハイブリッドK-Edge/XRFアナライザーは、保障措置アプリケーション用の計量検証ラボに理想的なコントロール機器になります。