Способ рентгенорадиометрического опробывания руды Советский патент 1992 года по МПК G01N23/223 

сл С

Использование: в горнодобывающей промышленности при опробовании добытой горной массы в самосвалах, вагонетках и т. д. Сущность изобретения: облучают руду рентгеновскими или гамма-квантами, регистрируют интенсивности характеристического и рассеянного излучения. Определяют поправку на изменение расстояния зонд-руда и вводят ее в результат опробования, причем поправку вычисляют, определяя изменение положения центра тяжести пи.ка рассеянного излучения от расстояния souft- руда,2 ил.

Изобретение относится к рентгенометрическому (РРМ) анализу руд и может быть использовано при опробовании добытой горной массы в самосвалах, вагонетках, на ленте транспортера и т. д.

Известен способ, заключающийся в об- лучении руды рентгеновскими или гамма-излучением, регистрации характеристического и рассеянного излучений, по которым определяют содержание анализируемых элементов, Для компенсации погрешности опробования, вызываемой вариацией расстояния зонд-руда, определяют изменение энергии пика рассеянного излучения, сигнал рассогласования используют для управления механическим устройством, которое перемещает зонд в вертикальной плоскости.

Недостатком этого способа является низкая производительность опробования руды и ненадежность аппаратуры. Низкая

производительность способа опробования объясняется тем, что компенсация погрешности, вызываемой вариацией расстояния зонд-руда, производится механическим перемещение зонда, что требует затрат времени на перемещение и установку зонда на заданном расстоянии от руды.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ рентгенорадиометрического опробования руды, заключающийся в том, что опробуемую руду облучают рентгеновскими или гамма-излучением, регистрируют характеристическое и рассеянное излучение, из рассеянного излучения выделяют области с энергией квантов больше и меньше энергии максимума пика рассеянного излучения, сравнивают интенсивности излучения этих областей, вырабатывают соответствующую поправку, равную отношению этих интен- сивностей. Определяют содержание зналих|

СЛ СП

Ј сл

зируемых элементов в руде с учетом поправки.

Недостатком известного способа (прототипа) является низкая точность опробования руды из-за малой чувствительности поправки, взятой из отношения интенсив- ностей рассеянного излучения по двум сторонам пика, к вариации расстояния зонд-руда.

Цель изобретения - увеличение точности опробования руды за счет повышения чувствительности поправки к изменению расстояния зонд-руда.

Поставленная цель достигается тем, что в способе РРМ опробования руд облучают руду рентгеновскими или гамма-квантами, регистрируют интенсивности характеристического и рассеянного излучения, определяют поправку на изменение расстояния зонд-руда и вводят поправку в результат опробования, причем поправку вычисляют, определяя изменение положения центра тяжести пика рассеянного излучения от расстояния зонд-руда.

При реализации способа излучения от анализируемой поверхности проводят регистрацию полного пика рассеянного излучения, определяют номер канала центра тяжести пика рассеянного излучения из соотношения:

N

Nj/Ј Mi,

i N|

0)

где I - номер канала;

MI - число импульсов в i-ом канале;

NI - номер канала левой границы пика рассеянного излучения;

N2 - номер канала правой границы пика рассеянного излучения.

Сигнал поправки (коррекции) пропорционален смещению центра тяжести пика:

2С - К -dK-Mo,

где К - коэффициент пропорциональности;

dK-смещение центра тяжести пика при изменении расстояния зонд-рудз;

М0 - сумма импульсов в пике от NI до N2.

В выражении (2) входит величина dK -f(R), где R - расстояние между поверхностью руды и зондом. Зависимость смещения центра тяжести пика рассеянного излучения на энергетической шкале от изменения расстояния зонд-руда в общем случае нелинейна и меняется при изменении геометрии измерения и энергии излучения первичного пучка. Это зависимость предва

рительно должна быть экспериментально определена.

Предлагаемый способ поясняют фиг. 1 и 2. На фиг. 1 представлены спектры вторич5 кого излучения от пробы руды при различных расстояниях зонд-руда. В левой части пик флуоресцентного излучения определяемого элемента, в правой - пик рассеянного излучения. Пунктирной линией показан

10 спектр вторичного излучения при расстоянии зонд-руда, равном R1, Второй линией, с крестиками, -спектр вторичного излучения при расстоянии зонд-руда R2 меньше, чем R1.

15 Nt - № - пик рассеянного излучения,

N3 - N4 - пик флуоресцентного излучения определяемого элемента,

dK-смещение центра тяжести пика при изменении расстояния зонд-руда.

20 Видно, что при увеличении расстояния зонд-руда, интенсивности характеристических линий уменьшаются, а пик рассеянного излучения смещается в сторону меньших энергий (меньших номеров каналов). На

25 фиг. 1 это смещение несколько преувеличено для наглядности.

На фиг. 2 изображена схема устройства для реализации предложенного способа, где 1 -зонд для облучения руды первичным

30 пучком и детектирования вторичного излучения; 2 - спектрометр, выделяющий спектр вторичного излучения; 3 - микроЭВМ; 4 - вагонетка с рудой.

Способ реализуется при помощи уст35 ройства, изображенного на фиг. 2. Руду в вагонетке 4 облучают пучком первичного рентгеновского или гамма-излучения от зонда 1, регистрируют вторичное излучение детектором в зонде 1 и подают сигнал, со40 держащий энергетический спектр, на спектрометр 2. Полученный на выходе спектрометра 2 спектр подают на микро- ЭВМ 3. В алгоритм определения центра тяжести пика рассеянного излучения входит

45 поиск максимального значения количества импульсов в заданной области спектра, т, е. номера канала с максимальным количеством импульсов. Этот канал в общем случае не совпадает с центром тяжести пика,

50 Затем определяют границы пика. Общепринято определять их на полувысоте пика, т. е. это каналы с Т/2 максимального количества импульсов по обе стороны от пика. Далее определяется номер канала центра

55 тяжести пика по соотношению (1).

В следующем цикле набора спектра все

операции повторяются, вычисляется новое

значение центра тяжести пика, затем ЭВМ

вычисляет величину смещения центра тяже сти(если изменилось расстояние зонд-руда)

и по выражению (2) рассчитывают значение поправки.

Поправка вводится в уравнение чета содержания определяемого элемента в руде и компенсирует, такий образом, влияние вариации расстояния зонд-руДаТ

Преимущество заявленного способа по сравнению с прототипом заключается в том, что поправка, вычисленная по изменению центра тяжести пика рассеянного излучения, более чувствительна к вариации расстояния зонд-руда.

Форма спектральной линии в большинстве случаев с достаточной точностью описывается распределением Гаусса, которое в нормированном и центрированном виде выглядит следующим образом

1

, .3

В случае известного способа определения поправки сравнивают интенсивности в выделенных окнах, когда уровни дискриминации окон расположены симметрично по отношению к максимуму пика и крайние уровни дискриминации расположены так, что выделяют окна на полувысоте максимального значения распределения по формуле (3).

Интенсивность импульсов рассеянного излучения определяется интегралом функции F(x):

1

2лГ

I

е dt

где х - ширина выделяемого окна.

Отношение интенсивностей получают равным 1. Далее сдвигают все три уровня дискриминации вправо на расстояние, равное ширине окна. Отношение интенсивностей,которыеявляются скоррелированными величинами, равно 0,289.

В случае предлагаемого способа сравнивают не функции (х) по формуле (4), а функции f(x):

f(x) (5)

которая является интегралом составной функции, имеющей множитель равный расстоянию места зарегистрированного импульса до центра тяжести пика рассеянного излучения, что характерно предлагаемому способу. При сдвиге уровней дискриминации, как указано выше, получают отношение интенсивностей равное 0,032.

Сравнивая величины 0,289 и 0,032 очевидно, что при одинаковых смещениях пика

рассеянного излучения отношение интенсивностей в случае известного способа изменяется от 1 до 0,289, а в случае предлагаемого это отношение изменяется

5 от 1 до 0,032.

Таким образом использование предлагаемого способа увеличивает чувствительность поправки к вариации расстояния зонд-руда, а следовательно, и точность оп10 робования руды.

Однако такой способ обладает меньшей точностью, так как положение максимума пика может искажаться из-за дифференциальной нелинейности АЦП, применяемых в

15 современных спектрометрах, при одинаковой интенсивности рассеянного излучения и одинаковом времени измерения, статистическая погрешность определения положения максимума пика по одному каналу

20 или даже по нескольким усредненным будет значительно выше, чем в способе-прототипе и тем более в предлагаемом способе.

Пример. Способ осуществлен на опытном образце рудоконтролирующей

25 станции Рентген. В качестве источника первичного излучения применен генератор рентгеновского излучения ГРИТ-1, специально разработанный для рудоконтролирующей станции. Первичное излучение

30 монохроматизировано С помощью фильтра из оловянной фольги и сформировано в виде плоского пучка коллиматором.

Детектор выполнен на основе пропорционального счетчика типа СИ 11Р-3. В бло35 ке детектора смонтирован высоковольтный источник питания и предусилитель. Спектрометрический канал состоит из усилителя и 1024 канального АЦП, который через интерфейс связан с ЭВМ ДВК-3. Программа

40 управления всей рудоконтролирующей стаацией и вычисления содержания полезного элемента в руде написана на языке высокого уровня Паскаль.

Расчет содержания элемента произво45 дили по уравнению:

C ao + aihi + 32Zc,, (6)

где ао, ai, 32 - коэффициенты, рассчитанные при калибровке рудоконтролирующей стан- 50 ции по эталонным образцам на различных расстояниях зонд-руда,

hi M;/MS - аналитический параметр определяемого элемента,

MI - сумма импульсов в пике флуорес- 55 центного излучения определяемого элемента,

Ms - сумма импульсов в пике рассеянного излучения,

2с - высотный параметр, определяемый по выражению (2).

Зависимость (Р)определяли экспериментально, изменяя расстояние зонд-руда в пределах от 0,3 до 1,2 м с шагом 0,1 м и определяя каждый раз номер канала центра тяжести пика рассеянного излучения.

Содержание элемента в руде определяется по выражению (6) с поправкой на изменение расстояния зонд-руда.

Формула изобретения Способ рентгенорадиометрического опробования руды, включающий облучение анализируемой поверхности руды рентгеновским или гамма-излучением, регистрацию хаоэктеоистического и рассеянного

/ ( 1/#/ле#ссгЈнос/яб)

А/3

5

излучений, определение поправки на изменение расстояния зонд-руда и введение ее в результат опробования, отличаю щи й- с я тем, что, с целью увеличения точности опробования, предварительно определяют зависимость положения центра тяжести пика рассеянного излучения на энергетической шкале от изменения расстояния зонд-руда, проводят регистрацию полного пика рассеянного излучения от анализируемой поверхности, определяют центр тяжести этого пика и по изменению его положения не энергетической шкале находят поправку на изменение расстояния зонд-руда.

Мцтг

(яомед на нале)

фиг 2.