Способ настройки радиометрического золомера Советский патент 1993 года по МПК G01N23/06 

Изобретение относится к области радиометрического контроля зольности угля.

Целью изобретения является повышение точности настройки золомера.

Сущность изобретения заключается в следующем. Конструктивно анализатор зольности угля (см.фиг. 1) представляет собой защитный домик 1, выполненный из свинца толщиной 1,0 см в виде цилиндра в нижней части которого расположен сцин- тилляционный детектор излучения (2) - совокупность кристалла Nal (TI) размерами 160x63 мм с двумя фотоумножителями ФЭУ- 85 и схемой формирования сигналов. Над детектором расположена зона измерения где устанавливается кювета (3) с пробой анализируемого угля. Защитный домик снабжен многослойной стальной крышкой (4) с помощью которой можно изменять степень ослабления естественного фона, проникающего на детектор как со стороны

крышки, так и через стенки защитного домика. При такой геометрии анализатора, сигнал, регистрируемый детектором можно представить в виде:

П Па + Omf + SAd(1 - f),

где na + nm

f f(),(1)

где па - плотность потока излучения на детектор, не взаимодействующая с пробой (аддитивная составляющая фона), т.е. часть фонового излучения проникающая через боковые стенки свинцового домика, собственное излучение кристалла детектора, темповой фон фотоумножителей и т.п.

л™ мультипликативная составляющая фона - плотность потока фонового излучения, проходящая через пробу и крышку экрана на детектор, величина подлежащая регулировке,

10

С

Пф - интенсивность фонового потока излучения на детектор при отсутствии в зоне измерения пробы, с

f - некоторая функция взаимодействия фонового излучения с пробой, зависящая от конструктивных параметров анализатора. В первом приближении можно положить

f exp() 1;

где ц - массовый коэффициент ослабления потока излучения углем зависит от энергии у-излученил и в меньшей степени от химического состава, см2

р плотность угля в кювете, г/см ;

у «0,6 - коэффициент заполнения кюветы зернами угля;

h - высота слоя угля в кювете, см;

Ad - зольность угля в кювете, %;

гS чувствительность анализато1 Hj ра. с см /%;

РП - плотность условно чистой породы, г/см ;

Сп - удельная объемная радиоактивность чистой породы, .

Следовательно плотность потока излучения, попадающая на детектор состоит из аддитивной составляющей фонового излучения - па которая не зависит от наличия или отсутствия пробы в зоне измерения, мультипликативной составляющей фонового излучения, ослабленного экраном и пробой - nmf и части собственного у-излучения пробы, попадающей на детектор - SAd(1 - f) пропорционального зольности.

Выражение (1) для потока можно представить в виде:

п пф + (1 - fXSAd - nm),(2)

исключив аддитивную составляющую из выражения (1) для п.

Как следует из соотношения (2) в общем случае сигнал детектора излучения зависит от зольности анализируемого угля - А и высоты слоя материала в кювете - h, а также от степени его уплотнения - у, причем последние параметры изменяют величину функции f - степени взаимодействия излучения с пробой.

Однако, при заданной сродней зольности пробы Ad, соответствующей середине предполагаемого диапазона измерения всегда можно подобрать с помощью стальной крышки такую мультипликативную составляющую фонового излучения nm при которой выполняется соотношение SA rim. При этом сигнал детектора п Пф и не зависит от величин h и у Настроенный таким образом золомер в середине диапазона измерения перестает чувствовать толщину слоя материала в кювете и степень его

уплотнения, а сигнал детектора определяется только зольностью угля и колеблется в пределах фонового значения. Следовательно, изменяя величину мультипликативной

составляющей фона - (с помощью экрана) таким образом, чтобы сигнал на детекторе излучения при отсутствии пробы в зоне измерения сравнялся с суммарным сигналом от пробы и фона мы добьемся выполнения

соотношения nm при котором достигается полная компенсация влияния степени уплотнения и толщины слоя на по/азачия прибора.

Если удельная радиоактивность пород

Сп слишком высока, т.е. сигнал от пробы со средней зольностью выше фонового излучения со снятой крышкой (4), то вместо стальной крышки для увеличения фона можно использовать полую алюминиевую или пластмассовую крышку заполненную чистой породой или каким-либо радиоактивным минералом с высокой удельной радиоактивностью, например, хлористым калием. Изменяя толщину засыпки материала в

полости крышки можно достичь требуемого эффекта. Степень ослабления излучения при этом 1.

Реализация предполагаемого способа осуществлена при настройке радирметрического экспресс-анализатора зольности угля типа РПЗ-36101 (см.фиг.1).

- Диапазон контроля зольности угля

20,0-37,0%. Средняя зольность угля 28,5%.

Настройка производилась путем последовательного выполнения операций способа.

Изготавливалась проба угля со средней зольностью 28,5% путем пропорционального смешивания чистого угля с зольностью А у 7,6% и породного прослоя с зольностью Adn 52,3%. Соотношение смешиваемых масс выбиралось из выражения

45

my An d - A d ™п A d - Ay d

что обеспечивает

требуемую зольность смеси.

Проведено измерение скорости счета детектора от естественного фона, при отсутствии крышки (4) d 0. В защитный домик

0 установлена проба угля со значением зольности, (Ad 28,5%) соответствующем середине предполагаемого диапазона измерений и вновь измерена суммарная скорость счета детектора излучения.

5 Установлена стальная крышка защитного домика толщиной d 6 мм.

Последовательно проведены измерения скорости счета детектора от естественного фона, а затем установлена проба (Ad - 28,5%) и вновь проведено измерение суммарной скорости счета детектора излучения и т.д. Результаты измерений приведены о таблице.

Как видно из таблицы, при степени ослабления фона крышкой d 12 мм скорбеть счета детектора от естественного фона равна суммарной скорости счета детектора излучения с точностью до 1%. Фиксируется крышка защитного домика толщиной d 12 мм, с которой и производятся измерения зольности угля.

Для проверки степени компенсации при выбранной толщине экрана произведены измерения суммарной скорости счета детектора излучения при различай толщине слоя угля h о кювете для проб с зольно- стями соответствующими краям диапазона измерения. Для сравнения эти же измерения произведены при отсутствии ослабления экоана d 0 (рис.2). Кривая 1 - зависимость суммарной скорости счета детектора излучения от толщины слоя угля (Ad 36,6%; d 0); кривая 2 - зависимость суммарной скорости счета детектора излучения от толщины слоя угля (Ad 20,9; d 0); кривая 3 - зависимость суммарной скорости счета детектора излучения от толщины слоя угля (А 36,6%; d 12 мм); кривая 4 - зависимость суммарной скорости счета детектора излучения от толщины слоя углл (Ad 20,9%; d - i2 мм).

По результатам измерения рассчитаны чувствительности Sd к толщине слоя угля при изменении толщины в пределах 135- 180 мм для настройки, выполненной по предлагаемому и известному способу.

0

5

0

5

0

5

По предлагаемому способу Sd 0,33 имп/см. по известному способу Sd 1.9 имп/см. Зная чувствительность метода контроля зольности SAd 1,8 имп/% рассчитаны погрешности за счет изменения толщины слоя угля при колебаниях толщины слоя угля 1 см: по предлагаемому способу а А -0,2%; по известному способу

о А

d

1,0%.

Таким образом, точность настройки естественного фона для компенсации изменений степени уплотнения и толщины слоя угля повышается в 5 раз, что приблизительно настолько же снижает погрешность контроля зольности за счет этих факторов. Формула изобретения Способ настройки радиометрического золомера, включающий измерение интенсивности естестпенного фона и суммарной интенсивности излучения естественно-радиоактивных элементов стандартной пробы угля и естественного фона, ослабленного этой пробой угля, отличающийся тем, что, с целью повышения точности настройки, в качестве стандартной пробы угля выбирают пробу угля со значением зольности, соответствующим середине предполагаемого диапазона измерений, дополнительно устанавливают на пути фоног-ого излучения, падающего на пробу угля, экран, измеряют интенсивности излучения в случае наличия и отсутствия пробы угля между экраном и детектором, последовательно изменяют степень ослабления фонового излучения подбором экрана и одновременно проводят те же измерения до тех пор, пока значения обеих измеренных интенсивностей не сравняются.

2

ууучххххууучхх:

ь

Канташпы

А,%

ига

ь т

и

V

:

#

Фиг.1

Использование: в радиометрическом контроле. Сущность изобретения: измеряют интенсивность естественного фона и суммарную интенсивность излучения естественно-радиоактивных элементов стандартной пробы угля и естественного фона, ослабленного этой пробой угля, в качестве стандартной выбирают пробу угля со значением зольности, соответствующим середине предполагаемого диапазона измерений, устанавливают на пути фонового излучения, падающего на пробу угля, экран, измеряют интенсивность излучения в случае наличия и отсутствия пробы угля между экраном и детектором, подбором экрана изменяют степень ослабления фонового излучения и одновременно проводяттеже измерения до тех пор. пока значения обеих измеренных интенсивнсстей не сравняются. 2 ил., 1 табл.

п,свк-1

о

45

Редактор О. Стенина

Составитель К. Клемпнер

Техред М. Моргентал Корректор Н. Милюкова

30

135

180 Жни

Фиг. 2