Радиоизотопное устройство для определения массовой доли влаги материалов Советский патент 1989 года по МПК G01N23/00 

Изобретение относится к радиационному приборостроению и может быть использовано при создании устройства . радиационного контроля физических свойств вещества, преимущественно массовой доли влаги материалов.

Известен нейтронньш влагомер,/содержащий источник нейтронного и гамма-излучения, детекторы тепловых нейтронов и гамма-излучения, выходы ко-торых подключены к соответствующим входам блока отношения импульсных потоков.

Недостатком данного влагомера является невысокая точность определения концентрации элементов-поглоти-: тёлей нейтронов.

Наиболее близким техническим решением к изобретению по средствам и

достигаемому результату является контрольно-измерительный прибор для определения процентного весового содержания влаги в насыпном материале, пе00ремещаемом конвейером, содержащий иссоточник нейтронов и гамма-излучения, детекторы медпенных нейтронов и

а ма-излучения, выходы которых подключены к входам блока отношения.

СП

Недостатком известного устройства является невысокая точность при определении массовой доли влаги материалов, у которых меняется концентрация элементов-поглотителей нейтронов, обусловленная тем, что значительная часть нейтронов, замедлившихся в результате рассеяния на ядрах водорода, не доходит до детектора .-медленных нейтронов, а поглощается ядрамипоглотителями нейтронов (например, железо в алгомерационной шихте, хлор в поваренной соли и т.д.).

Цель изобретения - повьшение точности при определении массовой доли влаги.

Цель достигается тем, что в известное радиоизотопное устройство для определения массовой доли влаги материалов, co : epжaщee источник нейтронного и гамма-излучения, детектор медленных нейтронов, детекторы гамма-излучения и блок отношения импульсных потоков, введены аплитудньй дифференциальный дискриминатор, масштабный усилитель и блок сложения импульсных потоков, первый вход которого соединен с выходом детектора медленных нейтронов, а выход - с первым входом блока отношения импульсных потоков, подключенного своим вторым входом к выходу детектора амма-излучения и к входу амплитудногодифференцйального дискриминатора, еыход которого через масштабный усилитель сйязан с вторым входом блока сложения импульсных потоков.

На фиг. 1 представлена блок-схема радиоизотопного устройства для определения массовой доли влаги материалов, а на фиг. 2 - зависимость показаний приборов, регистрирующих медленные нейтроны (кривая п, п), гаммаизлучение радиационного захвата (кривая п, If )s сумму медленных нейтронов и тамма-излученья радиационного захвата {кривая п, п + п, от массовой доли влаги агломерационной шихты при различной концентрации железа в ней.

Устройство содержит (фиг. 1) изотопный источник нейтронов и гаммаизлучения 1 (например, на основе калифорния 252), детектор медленных нейтронов 2 (например, в виде газоразрядного счетчика Croi-ie), детектор гамма-излучения 3 (например сцинтилляционньй детектор с кристаллом NaJ (Т1)), амплитудный дифференциальный дискриминатор 4, масштабньй усилитель 5 (например, управляемый,, делитель частоты), блок сложения импульсных потоков б (например, в виде логической схемы или) и блок отношения импульсных потоков 7, прошедших через контролируемый материал 8.

Устройство работает следующим образом.

Быстрые нейтроны источника 1 замедляются преимущественно на ядрах водорода контролируемого материала 8 и регистрируются детектором медленных нейтронов 2. Часть замедлившихся нейтронов-поглощается в контролируемом материале 8 с испусканием гаммаизлучения радиационного захвата, которое вместе с прошедшим череа контролируемый материал гамма-излучением источника 1 регистрируются детектором 3. Дифференциальный дискриминатор 4 вьщеляет из- общего импульсного потока детектора 3 импульсы, обусловленные гамма-излучением радиационного захвата. Масштабный усилитель 5 приводит в соответствие (для данного материала и диапазона изменения концентрации ядер-поглотителей нейтронов) сигналы детектора 2 медленных нейтронов и сигналы на выходе амплитудного дифференциального дискриминатора 4. Блок сложения импульсных потоков 6 осуществляет суммирование импульсных потоков, обусловленных регистрацией медленных нейтронов и гамма-излучения радиационного захвата. Блок отношения импульсных потоков 7 вырабатывает сигнал, пропорциональный отношению сигналов, поступающих с выходов блока сложения импульсных потоков б - детектора гаммаизлучения 3.

Введение амплитудного дифференциального дискриминатора 4, масштабного усилителя 5 и блока сложения импульсных потоков б позволяет компенсировать убыль медпенных нейтронов из сферы влияния детектора медленных нейтронов за счет регистрации при поглощении медленных нейтронов ядрами элементов-поглотителей нейтронов гаммаизлучения радиационного захвата, Масштабньш усилитель 5 при этом позволяет привести в соответствие счета детектора гамма-излучения 3 и детектора медленных нейтронов 2 для конткрет ного материала и диапазона изменения концентрации ядер-поглотителей нейтронов. В результате этого повышается точность определения массовой доли влаги, так как изменение показаний канала, регистрирующего сумму медленных нейтронов и гамма-квантов, практически не зависит от изменения концентрации элементов, поглощающих медленные нейтроны, а погрешность измерения суммы импульсньгх потоков двух детекторов (при постоянной инструментальной погрешности) определяется статистической погрешностью. Эта погретность значительно меньше погрешности, возникающей при измерении только потока медленных-нейтронов и обусловлен- ной изменением измеряемого потока медленных нейтронов при изменении концентрации элементов, поглощающих медленные нейтроны. Так, дпя такого материала, как агломерационная шихта, погрешность в 108 5 определении массовой доли влаги, равной 12,5%, известными устройствами составляет ±2,5% при изменении концентрации железа в шихте ±5% (фиг.2). Погрешность, обеспечиваемая предложенным устройством, при определении этого же значения массовой доли влаги составляет ±0,7%. Таким образом, для данного материала-агломерационной шихты предложенное устройство обеспечивает повьш1ение точности по крайней мере в 3 раза.

РАДИОИЗОТОПНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МАССОВОЙ ДОЛИ ВЛАГИ МАТЕРИАЛОВ, содержащее источник нейтронного и гамма-излучения, детектор медленных нейтронов, детектор гаммаизлучения и блок отношений импульсных потоков, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, в него введены амплитудньм дифференциальный дискриминатор, масштабный усилитель и блок сложения импульсных потоков, первый вход которого соединен с вькодом детектора медленных нейтронов, а выход - с цервым входом блока отношения импульсных потоков, подключенного своим вторым входом к выходу детектора- гамма- излучения и к входу .амплитудного дифференциального дискрй:минатора, выход которого через масштабньй усилитель связан с I вторым входом блока сложения импуль(Л сных потоков.

1

0

5Ю Wx 15

Массо йЯ доля , %

Фи5.2

ЬПРе 69%Fe

69% Fe

64% re

20