Исследование на наличие химических элементов в предоставленном образце поперечного среза ствола дерева (дуб) методом ударно-эмисионной лазерной спектрографии.
Образец: участок ствола дерева (дуб) в виде секторального поперечного среза ствола, размерами: длина 980 мм, ширина 110 мм, толщина 40 мм.
Метод: последовательное исследование по годичным кольцам среза ствола на наличие в нём химических элементов методом ударно-эмисионной лазерной спектрографии.
В виду невозможности помещения всего образца в камеру спектрографа был произведен распил образца на 3 части со следующим распределением годичных колец (ГК):
- первый участок образца ствола: 1 – 200 ГК,
- второй участок образца ствола: 210 – 380 ГК,
- третий участок образца ствола: 400 – 510 ГК.
Исследование велось импульсной мощность когерентного излучения Римп 50 Вт с длиной волны 630 нм и длительностью импульса τ 1000 мксек. Погрешность определения количественно-объемного содержания в плазме каждого химэлемента образца не превышает 0,1%
1. Спектральное исследование наличия химических элементов первого участка образца ствола.
Точки воздействия импульсного лазерного излучения на участок образца относительно распределения ГК:
1, 5, 10, 20, 30, 40, 50, 70, 100, 120, 140, 160, 180, 200 – 14 точек.
Спектрограммы точек 1 – 200 ГК (рис. 1) схожи, однородны и имеют незначительные отклонения количественного химсостава.
Рис.1 Аппроксимированная спектрограмма 1 – 200 ГК.
2. Спектральное исследование наличия химических элементов второго участка образца ствола.
Точки воздействия импульсного лазерного излучения на участок образца относительно распределения ГК:
210, 220, 230, 240, 250, 260, 270, 280, 290, 300, 302, 304, 306, 308, 310, 315, 320, 330, 350, 370 – 20 точек.
Спектрограммы точек 210-290 ГК схожи со спектрограммами точек первого участка образца ствола 1-200 ГК и имеют незначительные вариационные отклонения количественного состава химэлементов. Начиная с точки 300 ГК (рис. 2-4) в спектре плазмы фиксируется наличие изотопов цезия-137, кобальта-60, плутония-239. Далее, вплоть до точки 315 ГК, в спектре плазмы идет количественное убывание данных изотопов по приближенно-логарифмической характеристике.
Примечание: более точная интерполяция функции убывания количественного содержания изотопов не возможна в виду постоянных вариационных биений спектральных составляющих. Построение функции произведено по средне-аппроксимированному значению.
Рис.2 Спектрограмма 300 ГК.
На спектрограмме четко фиксируется наличие следов неполного распада изотопа плутония-239, а также наличие изотопа калия-40, который накапливается в стволе деревьев из почвы после радиационного заражения местности.
Стоит отметить, что визуально годичные кольца 300 – 315 имеют сильные радиальные искривления, что свойственно деревьям, подвергшимся сильному радиационному облучению.
Рис.3 Спектрограмма 304 ГК.
На спектрограмме фиксируется образование и увеличение содержания в участке образца ствола изотопов цезия-137 и урана-235 вследствие распада плутония-239.
Рис.4 Спектрограмма 310 ГК.
На спектрограмме фиксируется спад содержания изотопа цезия-137 и калия-40, а также смещение экстремума спектра относительно изотопа плутония-239 в сторону увеличения содержания изотопа урана-235, что может быть вызвано накоплением продуктов неполного α-распада плутония-239.
Спектрограммы точек 320 – 370 ГК (рис.5) схожи со спектрограммами точек 1-200 ГК и 210-290 ГК, однако имеют более выраженное количественное содержание углерода-12 и азота-14.
Рис.5 Аппроксимированная спектрограмма 320 – 370 ГК.
3. Спектральное исследование наличия химических элементов третьего участка образца ствола.
Точки воздействия импульсного лазерного излучения на участок образца относительно распределения ГК:
400, 410, 420, 440, 460, 480, 500 – 7 точек.
Спектрограммы точек 400 – 500 ГК (рис.6) схожи, однородны и имеют незначительные отклонения количественного химсостава. Относительно точек первого участка образца присутствует более выраженное количественное содержание азота-14, что может быть связано с естественным старением дерева.
Рис.6 Аппроксимированная спектрограмма 400 – 500 ГК.
Оператор станка лазерной спектрографии
__________________ Ельцов А.В.
25.08.2014
Обработка данных спектрограмм, инженер 1 кат.
_________________ Полосов Ю.С.
25.08.2014