Установка для активационного анализа Советский патент 1985 года по МПК G01N23/222 

I 1

Изобретение относится к области элементного анализа вещества методом активационного анализа и может быть спользовано в промьшшенности при ешении прикладных задач по опредеению примесей в различных матрицах, также в сельском хозяйстве для определения содержания питательных элементов в растениях, кормах, удобрениях и почвах.

Известна установка, в которой осуществляется последовательный.режим анализа, когда с исследуемым образцом вьшолняются все операции от облучения до обработки результата, после чего он отправляется в хранш1ище, и лишь затем начинается цикл анализа следующего образца.

Недостатком установок, построенных по такому принципу, является относительно низкая производительность при длительных временах анализа, -неприемлемая при массовых измерениях.

Известна установка, являкядаяся ближайшим техническим решением, предназначенная для массового определения нескольких элементов (азота, фосфора, калия, кремния, хлора и др.) в растительных образцах. Задача повышения производительности решена путем организахщи такого взаимодействия между отдельными ее узлами, которое позволяет одновременно осуществлять различные операции анализа для нзскольких образцов (так называемый совмещенньш режим), когда, на- пример, один образец облучается, второй, облученный, в то время находится в камере вьщержки, а третий образец находится в позиции измерения и т.д.

В то же время для каждого отдельного образца анализ состоит из следующей последовательности операций: облучения, первой вьщержки, первого измерения наведенной активности, второй вьщержки и второго измерения заведенной активности.

Установка состоит из источника активирующего излучения, пневмотранспортной системы с препаратопроводами, камерами облучения, загрузки и вьщержки облученных образцов и моторов, станций счета наведенной активности, блока управления и контроля, спектрометрической системы с блоками детектирования, амплитудным ана08873

лизаторами и схемой совпадения, таймера-контроллера,блока сопряжения с ЭВМ (интерфейса) и систем обработки информации на основе ЭВМ.

5 Из камеры загрузки образец по препаратопроводу попадает в камеру облучения, где происходит его облучение нейтронами с энергией 14 мэВ. После активации он транспортируется

0 в первую камеру вьщержки, где остается некоторое время, необходимое для распада короткоживущих мещаю-. щих нуклидов. Из этой камеры вьщержки образец попадает на первую стан5 цию счета, где с помощью соответствующей регистрирующей аппаратуры определяется число отсчетов от наведенной в нем активности в выбранных энергетических интервалах. После пер0 вого измерения наведенной активности образец перемещается во вторую камеру вьщержки, остается в ней некоторое время, а затем поступает на вторую станцию счета, где производится ре5 гистрация либо полного спектра наведенной активности, либо отдельных его участков. Для этой цели применяются - амплитудные анализаторы. Данные первого и второго измерений наведенной

, активности образца в выбранных энергетических интервалах с помощью блока сопряжения передаются в ЭВМ, где с , использованием известных спектрально-временных соотношений между активностями, образующихся в образце нуклидов и сравнения определяемых элементов, в данном случае азота, фосфора, калия и др. Проанализированные образцы направляются в хранилище. Действия всех исполнительных механизмов

пневмотранспортного устройства, перемещающего образцы, осуществляются по командам блока управления, который связан с таймером-контроллером,задающим последовательность отдельных

операций анализа. Некоторые типы ЭВМ одновременно с обработкой результатов могут вьтолиять функ1Д1И таймера. Местоположение образцов в ответственных узлах транспортной системы, в соответствующих камерах и на станциях счета контролируется с помощью систе1«ы фотоиндикации и отражается на мнемосхеме в блоке управления и контроля. Мониторирование выхода

5 нейтронного генератора производится либо самостоятельной измерительной системой, либо с помощью образцовмониторов, которые облучаются одновременно с исследуемыми образцами, а наведенная в них активность регист рируется либо на первой станции счета, либо отдельным блоком детектирования.

Несмотря на то, что описанная выше установка предназначена для совмещенного режима, ее структура типична для систем последовательного анализа, так Как каждой операции с образцом соответствует отдельное устройство, ее осуществляющее; загрузка образцов производится в камере загруки, первая вьщержка - в первой камер вьщержки, первое измерение наведенно активности - на первой станции счета и т.п.

Недостатком установки является большое число исполнительных механизмов в пневмотранспортной системе, сложность управляющего устройства и таймера-контроллера,осуществляющего четкую временную синхронизацию всех действий этих механизмов.

Большое число исполнительных механизмов, сложность управлякицей автоматики снижают степень надежности установки, хотя при совмещенном режиме анализа зтому вопросу должно быть уделено особое внимание, так как слзгчайный сбой в одном из механизмов приводит к неправильным результатам для целой серии образцов. Целью изобретения является повышение надежности установки, расширение ее функциональных возможностей и увеличение производительности.

Это достигается тем, что в установку, состоящую из источника активируницего излучения, пневмотранспортной системы с препаратопроводами, камерами облучения, загрузки и вьщержек, облученных образцов и мониторов, станций счета наведенной активности, блок управления и контроля, спектрометрической системы с блоками детектирования, ат литудными анализаторами и схемой совпадения, таймера-контроллера, блока сопряжения (интерфейса) с системой обработки информации, введен коммутатор, устройства сигнализации и барабан-синхронизатор, совмещающий функции камер загрузки и вьщержки, по периметру которого находятся спаренные ячейки для образцов и мониторов, над которыми расположены входные, а под ними выходные (к станциям счета) отверстия для препаратопроводов, причем эти выходные отверстия смещены относительно входных на число ячеек, равное отношению заданных времен выдержки облученных образцов и мониторов, к интервалу времени между последовательными поворотами барабана, а на участках препаратопроводов, ведущих к станциям счета, установлены устройства сигнализации, выходы которых подключены к входам коммутатора, соединенного с блоком сопряжения.

Барабан-синхронизатор благодаря особому расположению входных и выходных отверстий, через которые образцы и мониторы попадают в камеры измерения, обеспечивает автоматическую синхронизацию операций загрузки, вьщержки и измерения наведенной активности образцов и мониторов, что значительно упрощает схему таймера-контроллера,в котором отпадает необходимость незайисимого установления времени для каждой из этих операи;ий. Принципиально можно обойтись установлением лишь одного времени (интервал между последовательными поворотами барабана), которому кратны длительности всех других операций анализа. Одновременно упрощается структура блока управления установкой и значительно сокращается число исполнительных механизмов, что повышает ее надежность.

На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемой установки с двухканальным препаратопроводом (для образца и монитора), т.е. контроль за нейтронным выходом генератора осуществляется с помощью мониторов, облучаемых одновременно с образцом и измеряемых на отдельной станции счета; на фиг.2линейная развертка барабана-синхронизатора.

Установка содержит нейтронный генератор 1, камеру облучения 2, барабан-синхронизатор 3, Кс.меры счета наведенной активности образца 4 и монитора 5, блоки детектирования 6, одноканальный амплитудный анализатор 7, спектрометрическую систему 8 для измерения наведенной активности образца, включающую схему совпадения 9 и малоканальньй или многоканальный амплитудный анализатор 10, блок сопряжения (интерфейс) 11, устройство обработки информации 12, цнфропечатающёе устройство 13, коммутатор 14, устройства сигнализации 15 блок управления и контроля 16,таймерконтроллер 17, пневмотранспортную систему, состоящую из отдельных участков препаратопроводов 18-23, и хранилище 24 облученных образцов и мониторов.

Устройства сигнализации 15, расположенные на выходных участках препаратопроводов 20-22, соединены с коммутатором 14, выход которого подключен к блоку сопряжения 11.

Установка работает следующим образом. В .начальный момент по сигналу с блока управления и контроля 16, KOTOpbui в свою очередь управляется таймером 17, происходит поворот барабана-синхронизатора 3. Образец и монитор, попавшие в ячейки барабана из загрузочных участков препаратопроводов 18, транспортируются по препаратопроводам 19 в камеру облучения 2, происходит включение нейтронного генератора 1 и производится операция облучения. После окончания облучения образец и монитор возвращаются в барабан; в котором остаются при последующих его .поворотах до тех пор, пока ячейки, где они находятся, не совместятся с выходными отверстиями. Время первой вьщержки задается положением выходных отверстий, к которым подключены препаратопроводы 20, относительно входных отверстий, к которым подсоединены препаратопроводы 19.

По препаратопроводам 20 образец и монитор попадают на соответствующие станции счета 4 и 5, где наведенная в них активность регистрируется в определенных энергетических интервалах с помощью блоков детектирования 6 и соответствующих одноканального 7 и малоканального 10 анализаторов. Во многих случаях целесообразно регистрировать каскадное или аннигилляционное гамма-излучение радиоактивных нуклидов. что осуществляется с помощью схемы совпадений 9, к которой подключены оба блока детектрирования 6 станций счета наведенной активности образца 4. После окончания времени первого измерения, длительность которого равна времени между последовательными поворотами барабана 3, монитор по препаратопроводу 23 отправляется в хранилище 24, а образец по препаратопроводу 21 поступает в свободную ячейку барабана 3. Зарегистрированная в первом измерении информация через интерфейс 11 передается в устройство обработки 12, например ЭВМ. После нескольких поворотов барабана при совмещении ячейки с образцом, находящимся на второй вьщержке, с выходным отверстием (с препаратопроводом 22) этот образец вновь попадает на станцию счета 4, где производится вторая регистрация наведенной в нем активности,а затем и передача полученной информации в ЭВМ. Очевидно, время второй вьщержки и в этом случае задано относительным положением выходного отверстия, к которому присоединен препаратопровод 22, относительно входного отверстия с препаратопроводом 21. Следовательно, времена первой и второй вьщержки равны числам ячеек между соответствующими входными и выходными отверстиями, умноженным на временной интервал между последовательными поворотами барабана. Коммутатор 14, управляемьй устройствами сигнализации 15, осуществляет с помощью интерфейса 11 переключение информационных каналов.

В зависимости от срабатывания устройств сигнализации 15, через которые образец поступает в камеру счета 4 на первое или второе измерение наведенной активности, происходит передача информации в ЭВМ из той группы накопительных регистров, где записаны отсчеты от данного измерения. I .

Введение барабана-синхронизатора, помимо упрощения таймера и блока управления, существенно расширяет функциональные возможности установки .

Так, например, если мониторирование нейтронного потока осуществляет ся отдельной системой, станцию счета .наведенной активности монитора 5 можно использовать для первого измерени наведенной активности образца или на базе одного из блоков детектирования станции счета 4 может быть организована вторая станция счета для образца. Тогда реализуется возможность одновременного измерения наведенной активности двух образцов - на первой станции счета проводится первое измерение наведенной активности одного образца, на второй станции счета регистрируется спектр наведенной активности другого образца, что повьшает общую производительность системы.

Такое изменение структуры установки осуществляется путем простого подключения выходных и входных препаратопроводов 20-22 к входным и выходным отверстиям барабана, установленным в определенных позициях.

Для удобства взаимного перемещения и установления входных и выходных отверстий барабана его крышка и дно с этими отверстиями сделаны подвижными и снабжены фиксаторами.

На фиг. 2 в качестве примера показана линейная развертка барабанасинхронизатора и положение в нем в различных узлах пневмопочты ампул для образцов, с которыми одновременно осуществляются различные операции при массовом поточном анализе (вариант установки с двумя станциями счета для образцов).

Ампула а загружена в барабан, ампула облучается, ампула 6 проходит первую вьщержку, ампула г находится на первой стадии счета ампулы а , е , с проходят вьщержку, а ампула находится на второй станции счета.

После окончания облучения ампула о транспортируется в барабан, ампула г перемещается в барабан на вьщержку; а ампула J-отправляется в хранили- ще. После окончания транспортировки происходит поворот барабана, при этом в него загружается новая ампула, ампула Л поступит в камеру облучения, ампула S останется в барабане на первой вьщержке, ампула 6 поступает на . первую станцию счета,ампулы г. , , е находятся в барабане на второй выдержке, ампула J поступает на вторую станцию счета, а ампула 3, с которой закончены все операции,направляется I в хранилище.

Предлагаемая установка выгодно отличается от известных универсальностью, позволяющей легко осуществить различные способы анализа. If fifrat c

УСТАНОВКА ДЛЯ АКТИВАЦИОННОГО АНАЛИЗА, содержащая источник активирующего излучения, пневмотранспортную систему с препаратопроводами, камерами облучения, загрузки и выдержек облученных образцов и мониторов, станций счета наведенной активности, блок управления и контроля, спектрометрическую систему с блоками детектирования,амплитудными анализаторами и схемой совпадения, таймер-контроллер, блок сопряжения с системой обработки информации, отличающаяся тем, что,с целью повышения надежности установки, расширения ее функциональных возможностей и увеличения производительности, в нее введены коммутатор, устройства сигнализации и барабан-синхронизатор, совмещающий функции камер загрузки и выдержки, по периметру которого находятся спаренные ячейки для образцов и мониторов,над которыми расположены входные, а под ними - выходные (к станциям счета) отверстия для препаратопроэодов, причем эти выходные отверстия смещены относительно (Л входных на число ячеек, равное отношению заданных времен вьщержки облученных образцов и мониторов, к интервалу времени между последовательными повЬротами барабана, а на участках препаратопроводов, ведущих к станциям счета, установлены устройства сигнализации, выходы которых 00 00 подключены к входам коммутатора, соединенного с блоком сопряжения. j со