Способ абсорбционного рентгеновского анализа руд Советский патент 1987 года по МПК G01N23/06 

Изобретение относится к ядерно- физическим методам анализа вещества и может быть использовано на предприятиях по переработке минерального сырья.

Цель изобретения - повьшение точности определения за счет учета влияния поверхностной плотности исследуемого слоя руды и непостоянства вещественного состава наполнителя на результаты анализа.

Способ осуществляется следующим образом.

Исследуемый слой плотностью j и толщиной t просвечивается тремя пучками гамма-излучения с энергиями Е, Е„, Eg, значения которых удовлетворяют УСЛОВИЮ:

Е, « ЕЗ 1,022МэВ, (1

ЕК

где Е - энергия К-края поглощения определяемого элемента.

Например, для определения вольфрама энергия К-края поглощения Е 69,5 кэВ, условию (I) удовлетворяют энергии линий Е 60 кэВ ( Am Ej 88 кэБ (Э cd) и ЕЗ 661 кэВ ).

Источники Cs, 241 Ал и рамещены в узком коллимационном канал коллиматора источников. Спектральны интенсицности в интервалах энергий, соответствующих фотопикам линий 60; 88, и 661 кэВ в неослабленном пучке и в пучке, гфошедшем сквозь слой анлизируемого материала, измеряются с помощью сцинтилляционного детектора размещенного в коллиматоре. Сцинтил ляционный детектор состоит из кристалла Nal(Tl) размерами 30x20 мм и ФЭУ-35.

В каналах спектрометра, соответствующих положению фотопиков линий 60 и 88 кэВ, производится счет импульсов (N, Н):и счет в пике неког рентного рассеяния 661 кэВ (Nj} эа интервал времени t.

При этом для линий 60 и 88 кэВ в измеренный счет вводятся поправки учитывающие вклад комптоновской вет- вц аппаратурного спектра линии 661 кэВ

N N, где N% N

3,1 ЗД

3,1 N,;

N; N. S,z«

значе1 г скорректированное

ние числа импульсов; спектральные коэффициенты, предварительно определенные по аппаратурному спектру линии

661 кэВ, измеренному в отсутствии источников

а3,1

где NJ

N.

и .

Nld а N3 Nj счет в фотопике линии 661 кэВ;

и N, - счета на комптоновской вет- з, з,г

ви аппаратурного спектра линии 661 кэВ в каналах спектрометра, соответствующих положению фотопиков линии 60 кэВ и 88 кзВ.

Форма аппаратурного спектра жестких гамма-линий при измерении в идеальной геометрии узкого пучка не зависит от свойств образца, а определяется лишь параметрами измерительной

системы.

Производятся также измерения интенсивности потоков излучения трех энергий до прохождения исследуемого слоя руды.

В качестве анализируемых образцов используются цементные бруски с известным содержанием трехокиси вольфрама, изменяющимся от 0,1 до 3,5%, и поверхностной плотностью, колеблющейся в пределах 8,8-12,0 г/см.

Для основных породообразующих элементов определяют аналитический параметр о, пропорциональный отношению массовьпс коэффициентов фотопоглощения для энергий справа и слева от К-края пoглoщeifшя определяемого элемента, который служит мерой концентрации С этого ;шемента.

Учитывая, что ослабление линии с знергией Ej происходит только за счет Ко1 штонэффекта, для интенсивностей калздой из трех линий в пучках, вышедших из слоя, получают

I, lo expHCf l + 1 1огехр{-(|и| + )j)jj ;

0

где

1з lot

I«exp -(.e)J , I

-02

1оГ

шat

П, и 1

5

иинтенсивности каждой линии в неослабленных пучках; массовыекоэффициенты фотопоглощения при энергиях Е и полный массовый коэффициент ослабления при энергии EJ.

Из этой системы находят отношение массовых коэффициентов поглощения

Ф

fi.

к и

,

k п- const; р --„-- const

.

Отношения массовых коэффициентов

Комптон-эФфекта |Ug и при энергиях Е и Е- к полному массовому коэффициенту ослабления при энергии Е, не зависят от вещественного состава исследуемого материала.

Чувствительность аналитического параметра d к вольфраму и устойчивость к изменению вещественного со- става рудовмещающих пород иллюстрируется табл. 1 и 2.

В табл. 1 рассчитаны значения параметра оС для основных литологичес- ких разновидностей вмещающих пород, в табл. 2 - для карбонатной породы с различным содержанием вольфрама ил некоторых мешающих элементов.

Устойчивость аналитического параметра с оценивается измерением на образцах горных пород различных вещественного состава и поверхностной плотности, не содержащих вольфрама.

Результаты экспериментальной проверки способа для цемента приведены в табл. 3. Здесь же даны теоретические значения параметра d , рассчитанные по известному вещественному составу образцов. В качестве oi для экспериментальных данных принято среднее значение о/ по образцам горных пород, не содержащим вольфрама, (мрамор, гранит, глинистый сланец, где ), для теоретических - расчетные значения с для карбонатной породы из табл. 1.

Данные табл. 3 свидетельствуют об устойчивости показаний предлагаемого способа к изменению вещественного состава и поверхностной плотности анализируемых образцов. Экспериментальная чувствительность способа совпадает с ее теоретической оценкой.

Формула изобретения

Способ абсорбционного рентгеновского анализа руд, заключающийся в

5

0

просвечивании исследуемого слоя руды т-излучением трех различных энергий, значения двух из которых близки .к энергии К-края поглощения определяемого элемента и расположены по разные стороны от него, о тличающий- с. я тем, что, с целью повышения точности определения за счет учета влияния поверхностной плотности руды и непостоянства вещественного состава наполнителя на результаты анализа, значение третьей энергии выбирают в области, где доминирующим процессом взаимодействия является Комптон-эф- фект, по значениям интенсивностей потоков J-излучения, измеренных до и после прохождения исследуемого слоя руды, определяют отношение массовых коэффициентов фотопоглощения для пучков излучения с энергией справа слева ot энергии К-края поглощения определяемого элемента по формуле

и

где

5

0

5

циенты фотопоглощения рудой 1 - квантов с энергиями Е и Е, причем Е : Е ,; К и Р - квазистабильные

для основных поро- дooбpaзyюш x элементов отношения массовых коэффициентов Комптон- эФфекта при энергиях Е и Ел к полному массовому коэффициенту ослабления для V- квантов энергии Е.;

0

Ч

-г

I.

02

055

интенсивности пучков лл-излучения с энергиями Е, Е, EJ после прохождения слоя руды; то же, до прохождения слоя руды, по которому судят о концентрации определяемого элемента в руде.

Таблица Г

13158808

Продолжение табл.2

с 0,1% W 0,151 0,053 0,3511,114с 0,5% W 0,163 0,077 0,4721,498

с 2,0% W 0,209 0,1687 0,8042,552

Свойства цемента

Таблица 3

Изобретение относится к ядерно- физическим методам анализа вещества и может быть использовано на предприятиях по переработке минерального сырья. Целью изобретения является по- вьшение точности определения за счет учета влияния поверхностной плотности руды и непостоянства вещественного состава наполнителя на результаты анализа руды на содержание определяемого элемента. Предложенный способ анализа включает просвечивание исследуемого слоя руды у-излучением трех различных знергий, две из которых близки по значению и лежат по обе стороны К-края поглощения определяемого элемента. Для достижения цели третья энергия выбирается в области, где доминирующим процессом взаимодействия является Комптон-зффект. Интенсивности потоков --и-излучения по крайней мере одного источника измеряют до и после прохождения исследуемогй слоя руды. Пользуясь квазистабиль- ностью вида зависимости массовых коэффициентов Комптон-эффекта от энергии v-квантов для компонентов наполнителя , находят отношение массовых коэффициентов фотопоглощения для энергий, близких к К-краю поглощения определяемого элемента. По найденному отношению судят о концентрации определяемого элемента в руде, 3 табл. i (Л С О1 00 оо о