И.Н.Бекман

ЭМАНАЦИОННЫЙ МЕТОД

Курс лекций

Москва, 2003

Содержание

Предисловие к курсу.
ВВЕДЕНИЕ Суть метода и его место в ряду других вариантов метода радиоактивного газового зонда. Классификация вариантов метода: эманационный анализ, эманационно-термический анализ и радиометрический эманационный метод.
1. ТЕОРИЯ ЭМАНАЦИОННОГО МЕТОДА
1. Эманационно-термический анализ твердых тел и твердофазных процессов. Процесс эманирования. Механизмы выделения радона из твердых тел. Поток радона и эманирующая способность. Различные варианты ЭТА: радон, торон и актинон (сходство и различие). «Положительная» и «отрицательная» эманирующие способности.
2. Эманирование тел простой формы
2.1 Шар
2.2 Пластина
2.3 Куб
2.4 Цилиндр
3. Процессы эманирования
3.1 Эманирующая способность
3.2 Эманирование за счет отдачи
3.3 Эманирование за счет диффузии
3.4 Полная эманирующая способность
4. Режимы эманирования
4.1 Стационарное эманирование при наличии радиоактивного равновесия
4.2 Изменение эманирующей способности во времени (Нестационарное эманирование зерен различной формы)
4.3 Роль периода полураспада эманации
5. Распределение нуклидов по толщине образца и интенсивность эманирования
5.1 Функция распределения материнского нуклида эманации по зерну
5.2 Начальная функция распределения радона по зерну
6. Классификация вариантов ЭТА по длине цепочки материнских радионуклидов
6.1 Единственный материнский нуклид
6.2 Два генетически связанных материнских нуклидов. Сдвиги радиоактивных равновесий в трехзондовом варианте эманационного метода
6.3 Три материнских нуклида
6.4 Четыре материнских нуклида
6.5 Радиоактивные равновесия в эманационном методе
7. Роль поверхности в эманационном методе
7.1 Эманирующие поверхности в процессах отдачи и диффузии: сходство и различие
7.2 Площадь поверхности и рельеф поверхности
7.3 Эманирование слоистых сред
7.4 Эманирование тел с сильно развитым рельефом поверхности (фракталы)
8. Эманирование неоднородных сред
8.1 Дефектные среды (параллельная и диссоциативная диффузия радона)
8.2 Активные дефектные среды (диффузия с временным удержанием в ловушках)
8.3 Дисперсионные среды
8.4 Слоистые среды
9. Эманирование порошков
9.1 Эманирование упорядоченного ансамбля зерен (Роль типа упаковки)
9.2 Эффект косвенной отдачи
9.3 Эманирование статистического ансамбля зерен (высокодисперсионные материалы и их описания в рамках геометрии фракталов)
9.4 Распределение зерен по размерам и эманирующая способность порошка
9.5 Эманирующие поверхности порошка (отдача, диффузия)
9.6 Диффузия радона по порам порошка
9.7 Способы измерения поверхности эманационным методом
10. Эманирование пористых сред («отрицательное» эманирование)
10.1 Эманирование в отдельную пору
10.1.1 Эманирование за счет отдачи в различной геометрии и формы
10.1.2 Эманирование за счет диффузии в замкнутую пору
10.2 Эманирование открытых пор простой формы
10.3 Эманирование пористых сред с сильно развитой внутренней поверхностью
10.4 Эманирование влажных пористых сред
10.4.1 Пористость и внутренняя поверхность пор
10.4.2 Влагонасыщенность материала
10.4.3 Перколяционные процессы в наполненных пористых средах
10.4.4 Растворимость радия и других материнских нуклидов в воде пор
10.4.5 Растворимость радона
10.4.6 Адсорбция радона на стенках пор
10.4.7 Влажность газа-носителя
10.4.8 Температура
2. ТЕОРИЯ ЭМАНАЦИОННО-ТЕРМИЧЕСКОГО АНАЛИЗА
1. Эманирование в ходе термической обработки образца
1.1 Ступенчатое нагревание
1.2 Линейный нагрев и охлаждение
1.3 "Пик"-эффекты
2. Эманирование дефектных сред в динамических условиях
2.1 Генерация дефектов
2.2 Отжиг дефектов
2.3 Сдвиги равновесий дефектов и констант разложения комплексов радон-дефект
3. Эманирование при наличии твердофазных процессов в твердых телах (фазовые переходы, твердофазные реакции)
3.1 Эманирование за счет отдачи при процессах изменения поверхности образца в ходе нагрева (деструкция, коллапс пористой структуры, спекание зерен порошка)
3.2 Влияние характера развития топохимического процесса в пространстве и времени на форму ЭТА-кривой
3. ОБРАБОТКА И ИНТЕРПРЕТАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ЭКСПЕРИМЕНТОВ
1. Математический аппарат тестирования ЭТА-аппаратуры
2. Реконструкция истинной формы ЭТА-кривой, искаженной проточным детектором
3. Разложение сложной эманограммы на элементарные составляющие (обратная задача спектроскопии)
4. Анализ формы эманационных пиков
5. Расчет параметров эманирования и их ошибок
6. Определение параметров диффузионной проводимости транспортных путей
7. Расчет числа транспортных путей и параметров, управляющих их изменением при термических воздействиях
8. Расчет параметров твердофазных процессов
9. Статистическая проверка адекватности гипотез
10. Построение базы эманационных данных
4. АППАРАТУРА И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭМАНАЦИОННОГО ЭКСПЕРИМЕНТА
1. Методы введения материнского нуклида инертного газа
2. Способы диагностики меченых образцов
3. Методы измерения эманирующей способности
3.1 Эманирование в воздух или инертный газ
3.2 Эманирование в вакуум
3.3 Эманирование в жидкость
4. Экспериментальная техника эманационно-термического анализа
4.1 Совмещение с другими методами термоанализа (ДТА, ТГА, ДТГА, дилатометрия и электропроводность)
4.2 Радиационная безопасность при ЭТА - измерениях
5. ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ЭМАНИРУЮЩУЮ СПОСОБНОСТЬ ТВЕРДЫХ ТЕЛ
1. Пористость, адсорбция инертного газа, адсорбция жидкостей
2. Размер эманирующих зерен (площадь поверхности)
3. Текстура и структура исследуемого образца, равновесные и неравновесные дефекты, примеси, отклонение от стехиометрического состава
4. Влияние на эманирование структурных и химических изменений образца
5. Эманирование при механических воздействиях на образец
6. Эманирование при структурных превращениях и твердофазных реакциях
7. Эманирование в ходе взаимодействия газ-твердое тело, жидкость-твердое тело
8. Эманирование при коррозии
9. Эманирование сквозь покрытия
10. Эманирование коллоидных растворов
11. Соответствие кривых эманирования данным других методов термического анализа (ДТА, ТГА и ДТГА, дилатометрия)
12. Информация, получаемая из измерения эманирующей способности
6. ЭМАНИРОВАНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ВЕЩЕСТВ
1. Оксиды
2. Керамика
3. Ионные кристаллы
4. Неорганические стекла и кварц
5. Минералы, горные породы, глины и метеориты
6. Графит, углерод и алмаз
7. Металлы
8. Стеклообразные металлы
9. Полупроводники
10. Органические соединения и соли органических кислот
11. Полимеры (каучуки, кристаллические и стеклообразные полимеры, кристаллические полимеры в застеклованном состоянии)
7. ЭМАНАЦИОННЫЙ МЕТОД В ДИАГНОСТИКЕ ТВЕРДЫХ ТЕЛ И ТВЕРДОФАЗНЫХ ПРОЦЕССОВ
1. Дефектоскопия твердых тел и материалов
1.1 Параметры взаимодействия газовый зонд-дефект, концентрация дефектов, энергетические характеристики дефектов
1.2 Спектры энергетических уровней дефектов и спектры их заселенности, размеры и емкость дефектов, пространственное расположение и форма дефектов
1.3 Динамика генерации и отжига дефектов
2. Изучение твердофазных процессов
2.1 Фазовые и изофазовые переходы
2.2 Реакции термического разложения (разложение карбонатов и оксалатов, дегидратация
2.3 Реакции твердое тело-твердое тело
2.4 Реакции твердое тело-газ
2.5 Реакции твердое тело-жидкость
2.6 Твердофазная полимеризация
2.7 Характеристика поверхности и процессов ее изменения. Прямые измерения площади поверхности
2.8 Эманационно-термический анализ пористых тел. Динамика изменения площади поверхности и рельефа
8. ПРИМЕНЕНИЕ ЭМАНАЦИОННОГО МЕТОДА В НАУКЕ И ТЕХНИКЕ
8.1 Процессы синтеза ферритов
8.2 Эманационный анализ почв, глин и строительных материалов
8.3 Термодеструкция полимеров, радиационно-термическая модификация полимеров (кабельная изоляция, термоусаживаемые трубки)
8.4 Характеристика катализаторов и процессов катализа
8.5 Окисление металлов, процессы в тончайших поверхностных слоях, процессы в аморфных и стеклообразных средах, изучение процессов растворения твердых тел
8.6 Динамика изменения коллоидного состояния раствора, процессы старения цемента и бетона, гидратация силиката кальция
9.7 Коррозия строительных материалов и памятников культуры, забетонированных или остеклованных отходов предприятий ядерно-топливного цикла в агрессивных средах
9.8 Радоно-проницаемость заполненных раствором щелей в бетонных конструкциях
9.9 Коррозия искусственных горных пород (СИНРОК и др.)
9.10 Эманационная диагностика защитных покрытий: использование полимерных слоев для защиты от коррозии памятников архитектуры (скульптур), зданий, портовых сооружений, магистральных газопроводов, кабелей. ОРМОЦЕРЫ
9.11 Эманирование природных и техногенных объектов при наличии адвекции (вентилляции, конвекции газа или жидкости)
9.12 ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Перспективы развития эманационных методик.
ПРИЛОЖЕНИЕ
1. Методы решения диффузионных уравнений эманационного метода
2. Вывод основных формул ЭТА
3. Примеры обработки и интерпретации эманограмм

Литература

1. В.Балек, Ю.Тельдеши. Эманационно-термический анализ. М.:Мир, 1986

Аннотация



Hosted by uCoz