Способ градуировки радиоизотопных плотномеров Советский патент 1990 года по МПК G01N9/24 

4

О

о ю СП

со

Изобретение относится к способам опрелеления. плотности путем наблюдения за прохождением излучения или потоков элементарных частиц через материал и предназначено для градуировки всех типов плотномеров (абсорбционный,, альбедный и альбедно-аб- сорбционный) и для всех видоп строительных материалов.

Цель изобретения - повышение точности градуировки за счет устранения влияния изменений элементного соста вй на результаты градуировки плотномеров для заданной группы контролируемых материалов, повышение производительности, а также расширение области пpи eнeчия результатов градуировки на группу материалов, имеющих различный элементный состав,

а фиг. 1 представлено графическое Изображение оть:осительнь х значений коэффищ ентов комптоновского рассеяния и фотоэлектрического поглощения на плоскости КФ; на фиг.2 изображена контролируемая группа материалов и элементы кo moзиций на плотности КФ , на фиг, 3 представлены результаты градуировки РПП-, на фиг. 4 даны поправки к градуировочно зависимости, построенной на образцах первого ряда; на фиг, 5 поясняется порядок определения коэффитдаентов КдФ g вспомогательной градуировочной

зависимости.

Способ .осу1дествля 11Т следующим образом.

При проведении градуировки используют совокупность образцов, представленную по крайней мере двумя рядами образцов. Первый ряд образцов выполняют из материала с независимь-м ( от плотности значениями коэффИ1щентов взаимодействия с гамма-излучени.ем, Для изготовления первого ряда образцов применяют следующую последовательность действий:

Для заданчой группы контролируемых материалов, используя данные о элементом составе отдельных ее членов, определяют относительные значения массовых коэффициентов взаимодействия с гамма-излучением по эффектам комптоновского рассеяния - К и фотоэлектрического поглошения - Ф соответственно, как,усредненные в кг обходимом энергетическом диапазоне отнош21й я макроскопических коэффици

0

0

5

0

1-)

л

5

ентов

6;(Е)

и -

С;(Е)

с„(Е)

взаимодейст.6о(-) ВИЯ с рассматриваемой

и, например, материала, состав которого соответствует средне -гу эле- MeHTHONry составу всей рассматриваемой группы контролируемых материалов (макроскопические сечения 6(Е) и ()(Е) относятся к эффектам KvOMnTOHOBc- кого рассеяния и фотоэ:;ектрического поглощения соответственно для Р -энер- гии гамма-излучения).

При графическом изображении результатов оЕфеделения коэффициентов К;Ф| ка;кдому i-му члену группы материалов на ппоскостя КФ соответствует точка AJ с коор,,и1гатаг-ш .. Все материаль рассматриваемой группы .;а той же плоскости будут изображены набором точек А ., занимающих некоторую область (К;Ф)5 показанную на фиг. 1 . Огтределяют компоненты двух трех- компонентных комгюзиций по следующим признакам.

Компоненты каждой композиции (в отдельности) должнъ иметь коэффициенты взаимодействия с гамма--излуче- - нием К и Ф такие, что на плоскости КФ с координатами К Ф , , , образуют треугольник А , вклю- чаю1Ц1--1й в себя область (КФ) рассматриваемой группы ма ериалов. Графическое изображение этого признака показано на фиг, 1,

Важно отметиттл что такие композиции, при соответствующем выборе соотношения их комттонент, являются матер 1аламиJ, коэс1к1знциенты взаимодействия которь х с . амма-излучением могут принимать любые, наперед заданные значения К и Ф из области (К,Ф),

При выбранных значениях К и Ф из области (КрФу., что соответствует вполне определенным рацептурам двух ко1у ПозициЙ5 плотность их материала р, и р должна обеспечивать выполнение условий р и рд

и

fl f

СОответственно. Это условие определяет требования к исходной плотности материала элементов кажд,ой композиции. При его вьшолнени и мы получаем два материала (две композиции), у кото- рызс одинаковые коэффициенты взаимодействия с гамма-излучением к различ- гяые зиач.ения плотности.

Очевидно, что смесь этих материалов будет иметь те же значения коэффнциентов взанмодрйствия с глмма из- лучением, а ее плотность путем рыбо- ра соотноп)ения этих материалов может принимать любое заданное значение в диапазоне р р Используя подобного рода смеси для изготовления градуировочных образцов, можно проводить градуировку плотномеров в необходимом диапазоне изменения плот кости материала при строго постоянных значениях коэффициентов взаимодействия с гамма-излучением. Этот прием полностью устраняет погрешности градуировки плотномеров по извест ному способу, т.е. погрешности, вызываемые изменением состава градуировочных образцов при изменении плотности их материала.

Расширение области применения ре- зультатов градуировки на группу материалов достигается следующим приемом.

Градуировку проводят на двух ряда образцов различной плотности, причем коэффициенты взаимодействия материала образцов первого ряда К, Ф и материала образцов второго ряда К, , должны отвечать условию Ф,/Ф. Это значит, что точки с ко- ординатами К„Ф|, и К тФт не должны лежать на прямой, проходяЕ1,ей через начало координат плоскости КФ.

Построение градуировочной зависи- мости для одного из материалов рассматриваемой группы,, состав которого соответствует К.Ф - коэффициентам взаимодействия с гамма-излучением, по результатам градуировки на двух рядах образцов с коэффициентами и , соответственно проводят в три этапа; определяют V- - коэффициенты взаимодействия с гамма-из- лучением, как точку пересечения лу- ча, проведенного из начала координат плоскости КФ, проходящего через точку К)Ф ,с прямой, проходящей через точки КрФп и К„Ф„, строят гра- дуировочную зависимость (р) для вспомогательного материала путем интер- или экстраполяции градуировочных зависимостей для образцов первого и второго рядов; строят искомую градуировочную зависимость для материала с коэффициентами К Ф) пу- тбм 5acштaбнoгo изменения оси плот - ностей зависимости f j(p) в Kj/K, Ф4/Ф( 1 раз, т.е. искомая зависимость f;(p) есть не что иное как

fi(F5 f,p/i).

Такое построение возможно для любой внутренней точки области (КФ, т.е. оно применимо для любых материалов заданной группь.

Ниже приведены пример грядуиров- кн плотномеров для легких и ячеистьт бетонов.

Для определения относительных значений массовых коэффициентов К и Ф в качестве базового материала бып использован материал, состав которого соответствует среднему составу сухой части материала легких бетоно с коэффиш1ентэми взаимодействия для гамма-излучения представленными в табл. 1.

Группа материалов, представленная легкими и ячеисты№1 бетонами, вследствие разброса их элементного состава характеризуется зоной (К, Ф), показанной на фиг. 2.

Необходимый диапазон изменения плотности легких и ячеистых бетонов составляет от 600 до 1500 . В качестве элементов двух трехкомпо- нентных композиций выбраны .пля композиции 1: парафин, окись железа j, окись кремния, для композиции 2: па- рафиН; окись железа 5 вспученный перлитовый песок.

Коэффициенты взаимодействия материала комп iin eHTOB этих композиций показаны на сЬиг. 2 точк.чми Т,, Т, Tj и Т,, , Т соответственно.

Градуировка плотномеров проведена на образцах первого ряда, выполненных из материала со значениями коэффициентов , равных 1,01А и 0,724 соответственно, в даипазоне от 600 до 1500 кг/м Для этих значений коэффициентов использованы рецептуры композиций 1 и 2, представленные в табл. 2.

С помощью композиции 1 может быть достигнута плотность материала об-, разца в диапазоне от 1400 до 2100 кг/м , а с помощью композиции 2 - от 70 до 700 кг/м. Таким, образом, коьтозиции 1, 2 отвечают требованиям р, р„„ц и ,, соответственно. Необходимые значения плотности материала образцов первого ряда в д апазоне от 600 до 1500 кг/м были получены со смесясм

ОбразгЦ) второго ряда были пост роены для значений К„Ф„ равных соответственно 1,014 и 0,941 по рецептуре композиции 3, также представленной в табл. 2.

Так как точки и , распо- .гюжены на одной горизонтали плоскости КФ, то выполнено условие 7 Ф„/Ф и -роме того эти точк находятся внутри области (КФ) заданной групггы легких бетонов.

Для коротхозордоБЫХ (длина зовда составляет 55-60 мм) плотномеров легких бетонов градуировочная зависимость апроксимируется следукяцим выражением:

y(f) -

а К fdj) в

-(ЬК41;ф)с/(Рэ,рХ()

с;;р

где f(l,)

1 3-S3/t Ъ

(4х o/(lj, рх) 0,125 - 0,005/(1з. « + р х) + 0,00091зрх

Для определения всех трех коэффициентов а, b и с градуировке п.:.отно- меров достаточно определить вид градуировочной зависимости прибора по результатам- измерения его показаний на образцах первого ряда и одном образце второго ряда например, обрпзце с плотностью 1300 кг/м Результаты этих измерений показаны графИ {ески на фиг. 3. По данным градуировочньгх измерений, показанных на фиг, 3, определены значения коэффициентов А, В и С, равное соот- нетсгвенно 523,6-, 0,962 и 0,,240„

На фи1 . 3 представлены зависимости показаний плотномера от плотности материала для К 1,014 и Ф, 0,724 (сплошная линия) и Ф 0,941 (пунктирная линия ).

С помощью зависимости (1) построен график поправок к градуировочной кривой, полученный для К 1,024 и 0,724, определягацих ее изменения, при переходе к другому материа

10

20

2S

30

4002536

лу, для которого К 1,014, а Ф / 0,724. График поправок представлен на фиг , 4.

Для полу11ения градуировочной зя- висимости f(p) материала с К т 5« 1,014 и Ф 0,724 - 0,941 выполняем следуклцие т)остроения (см ф1т. 5): проведем прямую S через точки и из начала координат, через точку К;Ф проведем луч, пересекаклций прямую S в точке , на графике семейства поправок (см, фиг, 4) по значению Ф построим кривую поправок, показанную пунктирной линией, используем полученные поправки для преобразования градуировоч- ной зависимости плотномера ), построенной для материала с циентами К 1,014 и Ф „ 0,724, зависимость - изменим масштаб плотностей функции с коэффициентами

KB 1,04 fB(f) Фв К,/К Ф;;ДЛЯ

построения градуировочной зависимости f i(р) плотномера для материала К,Ф, в 1 Фд/ф. раз.

Тем самым показана возможность использования результатов градуиро- ночных измерений для всей группы контролируемых материалов, имеилцих различный элементный состав.

5

0

5

0

S

Формула изобретения

1, Способ градуировки радкоизо- плотномеров, включающий, фор- г-шрование ряда образцов, плотность которых находится в диапазоне от РМНН, ДО Р/ИС.КС: , облучение образцов источником плотномера и регистрацию отраженного излучения детектором плотномера и построение град:;т{ровоч- ной зависимости,, отличающийся тем, что, с целью повышения точности за счет устранения влияния изменений элементного состава, предварительно определяют область изменения (К, Ф отн сительных значений коэффи1Д1ентов комптоновского и фотоэлектрического взаимодействий соответственно, проводят графическое построение двух треугольников, вклю- в себя область изменения (К, Ф), выбирают компоненты, состав которых обеспечивает соответствие их коэффициентов К, Ф координатам Bepnn-iH треугольников, составляют две композиции из компонентов, -от- НОСЯ1ДИХСЯ к соответствующему тре7

угольнику, с плотностями, лежащими вне указанного диапазона изменеш я плотности, ггутем подбора соотношени компонентов в каждой из композиций при обеспечения равенства коэффициентов комптоновского и фотоэлектрического взаимодействия, а формирование ряда образцов производят смеши- ваниеь композиций.

2. Способ по п. 1,отлича- ю ц и и с я тем, что, с целью повышения производительности способа, формируют аналогичным образом допол

нительный ряд образцов, состав компонентов и их соотношение выбирают из условий неравенства отношений коэффициентов комптоновского и фотоэлектрического взаимодействия для основного и дополнительного рядов соответственно, проводят градуировку на дополнительном ряде образцов, по результатам градуировки на основном ,и вспомогательном рядах образцов определяют градуировочные зависимости для любой точки внутри области (К, Ф).

Таблица 1

Изобретение относится к способам определения плотности путем наблюдения за прохождением излучения и предназначено для использования при контроле плотности. Цель изобретения - повышение точности за счет устранения влияния изменений элементного состава на результаты градуировки. Для этого подбирают две специальные трехкомпонентные комттозиции различной плотности, относительные коэффициенты комптоновского рассеяния К и фотоэлектрического поглощения Ф которых не зависят от плотности. Комбинируя соотношет1Й этих ком позиций, получают набор градуировоч- ных мер во всем диапазоне, на которых проводят градуировку. Полученные данные имеют универсальньп1 характер, так как с их использованием по определенной методике могут быть определены град5Т1ровочные з -висимости для любого типа строительных материалов. 1 з.п. ф-лы, 5 ил., 2 табл.

Комптоновское

рассеяния 0,14815 0,133339 0,12219

Фотоэлектрическое поглощение

0,03307 0,00901 0,а0373 0,00049 0,00013 0,00005

Таблица2 Рецептура композиций для градуировки плотномеров

Композиция

Содержание компонент, Z

парафин

окись железа

1 2 3

12,589,69

13,848,31

14,3-715,26

0,09512 0,08036 0,07070

окись кремния

перлитовый песо

77,73

77,85

70,37

wo o.gs

1НФ}

0aej

ъ ф

фае 2

Ф

/,.

Kn-Hm -HS

О

фи .5

Редактор Н.Коляда

Составитель И.Павленко

Техред Л.ОлнйныкКорректор Г.Решетник

Заказ 4334

Тираж 4.90

ВНИЮТИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-ЗЗ, Рауиская наб. д, 4/5

Подписное