Способ рентгенорадиометрического опробования Советский патент 1983 года по МПК G01N23/223 

Шобрегение относится к ядерно-гео физическим методам wa eKvsa минерапьнего сырья и может быть использовано при поисках, разведке и разработке месторождений полезных ископаемых. Известен способ рентгенорадиометрического опробования, согдасно которому для устранения влияния изменений геометрических условий измерений испопьгзуют Двойной зонд Основной недостаток способа заключается в спожности процедуры подбора параметров зонда дпя обеспечения независимости ппотности потока характеристического рентгеновского излучения опредепяемых элементов от изменения геометрических условий измерений. Кроме того, область независимости плотности потока от расстояния между датчиком и опробуемым объектом для двойного зонда не превосходит 3-4 см, что в ряде слу чаев (например, при опробовании на транспортера) совершенно недостаточно. . Наиболее близким к изобретению я&пяется способ рентгенорадиометрического опробования руд и продуктов их переработки на содержание определяемых-элементов двойным зондом, содеряшщим детектор юлучения и два. источника излучения, заключающийся в облучении опробуемой руды двумя потоками -излучения с разными .энергиями и :измерении плотностей потоков характеристического рентгеновского излучения определяемых элементов и рассеянного рудой излучения источйиков 2. Область компенсации влияния расстоя ния при этом увеличивается до 10 см. Однако сложность подбора параметров . зонда при этом не преодолевается.. Целью изобретения является повышение .точности опробования за счет учета влияния меняющегося расстояния между детектором и опробуемым объектом. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу рентгенорадиометрического опробования руд и продуктов их переработки на содержание определяемых элементов двойным зондом, соде{ жащим детектор излучения и два источника излучения, заключающемуся в об лучении опробуемой руды двумя потоками -излучения с разными энергиями и измерении плотностей потоков характерио.т.ического рентгеновского излучения опре деляемых элементов и рассеянного рудой излучения источников, выбирают энергии 7р-излучения источников из условия получения в аппаратурном спектре близко расположенных, эввртетически разрешимых детектором фотоликов рассеянного рудой излучения, дпя фиксированного расстояния между зондом и поверхностью опробуемой руды и каждого источника измеряют инверсионные зависимости скорости счета рассеянного у-излучеиия от лины зонда и располагают источник иэ пучения с большей энергией на расстоянии от детектора, соответствующем доииве1 сионному зонду, а источник излучения с меньшей энергией - заинверсионному зонду, измеряют отношение плотностей потока рассеянных излучений с большей и меныыей энергией, по значению которого определяют расстояние между зондом и поверхностью опробуемой, руды, по полу ченному значению этого расстояния вносят поправки в значения плотностей потоков, характеристического рентгеновского йзлу чения определяемых элементов и по их исправленным значениям судят о содержа ниях определяемых элементов. Если один из источников первичного излучения образует совместно с детекто ром доинверсионный, а другой источник - заинверсионный по расстоянию зонд, по отношение (R) ппотностей потоков рассе явного излучения источтпсов есть монотонная функция расстояния между датчиком анализатора и опробуемым объектом {внутри-иитервала ра1сстояний, определяемого положейием точек инверсии обоих зондов). При этом подбор энергетического спектра излучения источников, т.е. обеспечение близости энергий у-излучения обоих источников и, следовательно, близости энергий их раехеянного излучении, обусловливает сравнихельно слабую зависимость отношешй от возможных вариаций вещественного состава опробуемой руды. Таким образе, отношение при выполнении перечисленных условий является информативным параметром, устойчивым к воздействию помех (вариаций вещественного состава) при определении расстояния между датчиком анализатора и опробуемым объектом. Необходимым условием осуществления способа является наличие в аппаратурном сп вктре вторичнотч} излучения отдельных близко расположенных пвков, соответствующих рассеянному взпученшо источников. Однако щж использовании источников с дискретным спектром излучения и детекторов с достаточно высоким энеу гетическнм раэрешением (пропорциональных счетчиков или полупроводниковых ;дегёкгфов) указанное условие легко выполняется и не соадаег затруднений прнн аипиапьного характера. Еслси известно расстояние между датчиком и опробуемым объектом дпя каждого единичного взмере 1ш, то, зная зависимость ппотност&й потоков характеристического рентгеновскфго нэпучения определяемых эпементов от этого раостояния, можно путем введен сш поправки пересчитать результаты вз) плотностей потоков валучевйя дпя произвольного расстояния к реэуи тата1М, соот- ветствуюшгол расположешю тчика на фиксированном расстоянш от , т.е. пршэести полученные результаты к некоторым постоянным (зараяее выбранным) геометрическш уоношшм измерений. Тем самым, можно в значительной степени оёпабить влияние на результаты опробования такого существенного мешаюшего фактора, как иэменевие геометрических условий измерений. Способ осущестБПяетея следующгол образом. Выбирают энергии источников изпучения так, чтобы они были возможно близки друг к другу,. но фотопики их рассеян Horosрудой излучения в аппаратурном спектре энергетически быни разрешены Дпя фиксированного расстояния между зондом и поверхностью опробуемой руды и каждого источника измеряют зависимости скорости счета рассеянного излуче ния от длины зонда (т.е. расстояние от детектора до источника). Источники первичного излучения уотанавливают на таком расстоянии от детектора, чтобы источник, испускающий кванты меньшей энергии, образовывал заинверсионный по расстоянию зона, а источник, испускающий кванты с больш энергией - доинверсионный зонд. Дпя представительной т.е. отражающей возмож( вариации вещественного состава совокупности градунровочных проб с извествыми содержаниями определяемых элементов, измеряют плотност потоков рассеянного излучейия обоих ио точииков, а также плотности потоков ха рактеристического рентгеновского излучения определяемых эпементов, причем эти измеренияПроводят дпя ряда заране заданных расстояний между датчиком и пробами По результатам измерений градуировочных проб получают зависимости: iR N y/N25 f( ); )/i { V 1,2,3,..., п ); де и N29 плотности потоков рао еянного излучения источников для дои версионного и заинверсионного зондов, соответственно; h - расстояние между зондом и пробой; NI - усредненная по всем градунровочным пробам плотность потока характеристического рентгеновского излучения 1-го определяемого элемента для текущей высоты ti ; С - содержание -j-го определяемого элемента в градуировочной пробе; N - плотность пртока характериотического рентгеновского излучения i-ro элемента, измеренная дпя некоторого фиксированного расстояния h датчн- . ка от пробы. Для каждой зависимости N4 f(h) рассчитывают соотношен(е К(Ъ) ;J)i,/)i. 4ix- «-(i4« 1 h f X Усредненные плотности потоков характеристического рентгено&ского излучения i-ro элемента для произвольного Ъ и фиксированного Vif- Раостояний между датчиком и пробой. Зонд устанавливают над пробой с неизвестным содержанием определяемых элементов и измеряют плотности потоков и Njt рассеянного излучения обоих источников и характеристического рентгеновского излучения определяемьх элементов М. По измеренным значениям и N2.5 вычисляют их отношение R Nj, с помощью которого по зависимости R f ( h) определяют расстояние зонд проба, а затем по значению ti -.значения поправок (ti). Измеренные значения (vj делят на соответствующие ), т.е. рассчитывают величины N N / ). По рассчитанным значениям N с использованием зависимостей (С-) судят о содержаниях С. определяемых элементов. На фиг. 1 изображена схема датчика, на котором произведена экспериментальнай проверка способа; на фиг. 2 - аппаратурный спектр вторичного излучения медно-колчеданной руды; на фиг. 3 - экспериментальная зависимость отношения плотностей погоков рассеянных излучений от расстояния между зондом и рудой дпя проб с различным вещественным соота BOM; на фиг. 4 - зависимость ппотноо ти потока характеристического излучения меди от расстояния между зондом и рудой; на фиг. 5 - результаты измерений плотностей потоков .. характеристичео кого рентгеновского излучения меди для проб с различным ее содержанием (в пре делах от О до 5% при различных высота расположения датчика); на фиг. б - зависимости исправленных плотностей потоков N..Mf.,j/K,j;,(b) от содержания Вторичное излучение опробуемых объг ектов (искусственных моделей медноколчеданных руд) возбуждали с помоШью радиоизотопных источников 1 и 2 ппутоНий-238 и кадмий-109. Всего испоп узовали четыре однотипных радиоизотопйых источника плутоний-23В общей активностью 1,48 Ю Бк и двй (также однотипных) источника кадмий-1О9 olSшёй активностью 1,48 10 Бк. Вторичное излучение опробуемых руд 3 регистрирс запи с помощью пропорционального счетчика 4 типа СИ11Р-3 (с ксеноновым напопнением). Для Ызщелешш иа аппаратурного спектра характеристичеокого взпучения меди использовали никелевый фипьтр 5. Источники ппутонйй-238 располагали по линии, параллельной оси пропорционального счетчика, на расстоянии 4,5 см от его оси, а источники кадмий-109 - на пинии, отстоящей на 15,5 см от оси счетчика. Высоту Ь расположения сяетчика над опробуемой поз рхностью изменяли с помощью опорных стоек 6 в пределах от 3,3 до 17,3 см. . В этом спектре вторичного излучения четко проявлены пики рассеянного излу чения источников кадмий-1О9 (область рассеянного излучения источникЬв плуTOHHfr-238 (области 8 и 9), характеристического изпучения меди ; область 10) и характеристического излучения железа (область 11). В качестве параметра R, ответственного за изменение высоты h датчика над опробуемой поверхностью руды, использовали отношение плотности потока N-(5 рассеянного го лучения иоточников кадмий-109 (область 7) к плотности потока Nnc части рассеянного излучения источников йпутоний-238 (область 8). Зависимость R (Ъ) (фиг. 3) является монотонной функцией высоты , а параметр R достаточно устойчив по отношению к помехам, обусловленным вариашшми вещественного состава. Для получения значений поправок k (til) регистрировали плотности потоков характеристического рентгеновского излучения меди на последовательности высот ii для проб медно-колчеданной руды с различным вещественным составом. Полученные зависимости усредняли и значения, поправок рассчитывали, пользуясь только одной усредненной завискн мостью Nj.(b). Такая зависимость представлена на фиг. 1, где цифрами показаны значения поправок Кг.,(Ь) ) СО (м V - Cii-l, .для ряда . В качестве опорной отдельных (фиксированной) высоты бралось значение ° 9|3 см. Сравнение данных (фиг. 5 и 6) достаточно убедительно свидетельствует о возможности значительного снижения влияния изменений геометрических условий измерений на результаты рентгенорадиометрического опробования при использовании предлагаемого способа. Предлагаемый способ можно использовать при рентгенорадиометрическом опробовании руд цветных металлов в естественном залегании, на транспортерных лентах и в траиспортных емкоотях. Расчетный экономический эффект от применения способа составляет около 100 тыс. руб. в год.

/

СПОСОБ РЕНТГЕНОРАДИОМЕТРИЧЕСКОЮ ОПРОБОВАНИЯ руд и продуктов их переработки на содержание определяемых элементов двойным зондом, содержащим детектор излученш и два иотрчкика взпучения, (Заключающийся в облу;чеВИИ опробуемой рудь двумя потоками fl--излучения с разными энергиями и измерении плотностей потоков характеристического рентгеновского излучения определяемых элементов И )юссеяниого рудой излунения источников, о т п. и ч a ющ и и с я тем, что, с цепью повышения точности опробования за счет учега влияния меняющегося, расстояния мезкду зондом и рудой, выбиракя- энергии - гизлучеНИН источников из условия поручения в аппаратурном спектре бпизкб распапоиданных, энергетически разреши1«п 1х детектором фотопиков рассеянного рудой юлучения, дпя фиксированного расстояния мезвду зовдом и поверхностью опробуемой руды и каждого источника измеряют иивёрсионные зависимости скорости счета рассеянного -,-излучения от дливвы зонда и расяюлага,ют источник излучения с большей энергией . на расстоянии от детектора, соответствую.щем дОинверсконному зонду, a источник излучения с меньшей энергией - заинверсио ному зонду, измеряют отношение плотноетей потока рассеянных излучений с и меньшей энергией, по значению ког торого определяют расстояние MesWiy зондом и поверхностью опробуемой руды, по полученному значению этого расстояния вносят поправки в значения нпоткостей потоков характеристического рентгеновского излучения определяемых элементов и по их исправленным значениям судят о содержаниях определяемых элементов.

N. ОЫЕД.

300Фиг.

т

см

i г 3 5 6 7 8 9 iO и Фиг. 2Номер канала

Содержаний,, Пробы Си In fe 5 5 25

в 2 5 /5 и. It о 15 + 2 5

А/СИ, ОТН.ЕД

20

15

,5с/у

4/ 7. Jew

10

h-9.3cM

с, вгнкл

16

h-5,3см

.3cM oh-9,3cfi

d

ah-{1,3см ,3cM

23

о

Фиг. 6

S Cuflo