УСТРОЙСТВО для РЕНТГЕНОРАДИОМЕТРИЧЕСКОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ Советский патент 1969 года по МПК G01N23/02 

Данное устройство предназначено для экспрессной оценки содержаНИЯ элементов (олова, свинца и др.) в руда.х в месте их естественного залегания, а также в продуктах пх переработки и сплавах; оно может быть применеио в геологических организациях, на горнообогатительных и металлургических иредприятиях.

Известны переносные устройства для рентГенорадиометрического определения химических элементов в естественном залегании и Насыщенных слоях, содержащие датчик с радиоактивиыми источника.ми и диффереициальными фильтрами, детектор }1злучени11 и регистрирующую схему.

Показания этих устройств зависят от вещественного состава анализируемых руд: иапример, наличие в оловянных рудах железа приводит к занижению оиределяемого содержания олова почти вдвое.

Кроме того, в них используются нестандартные или не выпускаемые в Советском Союзе источники возбуждающего излучения.

Предлагаемое устройство позволяет существенно уменьшить влияние вещественного состава, повысить точиости определений, использовать стандартные источники излучения, выпускаемые в Советском Союзе, иовысить безопасность работы. Оно отличается тем, что в датчике размещеиы разнотипиые по виду излучения источники и механический селектор в вращающегося конического барабана с отверстиями для прохода лучей.

Селектор устроен таким образом, ч го при вращении экранирует однотииные по виду излучения источники.

В устройстве применены два (или более) стандартных источника мягкого бета-излучения и один (или более) источник жесткого бета-излучения (или мягкого гам.ма-излучения).

Детектор снабжен

окном из материала, прозрачного как для рентгеновского, так и для бета-излучеиия.

Устройство состоит из датчика-анализатора и иульта с усилителыю-регпстрирующей схемой, соединенных гибким шланго.м. Па чертеже схематически изображен датчик-анализатор.

В иижней светонеироницаемо части корпуса / расположены фотоэлектронный у:Множитель 2 11 тонкий кристалл NaJ(Tl)-3. Входное окно контейнера кр.исталла .выполнено из легкого материала. Пебольшая толщина окна обеспечивает регистрацию как мягкого рентгенового, так и бета-излучений.

При опробовании руд легких эле.ментов вместо сцинтилляциоиного может быть применен ироиорциональный счетчик.

В нижней части корпуса крепится ручка 4 для переноски и удержания датчика-анализатора при измерениях.

Над счетчиком излучений в прорези 5 расположен фильтродержатель 6 с тремя отверсгиями. В двух соседних отверстиях установлены два сбалансированных дифференциальных фильтра, выделяющие характеристическое рентгеновское излучение анализируемого элемента, а третье отверстие свободно.

Фильтродержатель 6 можно поворачивать рычагом 7 в горизонтальной плоскости вокруг оси. Три фиксированных его положения соответствуют располол ению каждого из отверстий фильтродержателя против входного окна счетчика излучеиий.

Над прорезью с фильтродержателем в гнездах 5 установлены источники 9 мягкого бета-излучения, например БИН-20, из прометия-127, и источники 10 жесткого бета-излучения, например, из стронция-90. Для радиационной защиты счетчика излучений и обслуживающего персонала источники 9 и iO помещены в экраны 11 и 12.

Над источниками излучеиий расположен конический селектор 13 с отверстиями 14. За рычаг 15 селектор можно поворачивать в горизонтальной плоскости. В одном из двух фиксированных положений отверстия 14 устанавливаются против источников 9 мягкого бета-излучения; при этом излучение источников 10 жесткого бета-излучения экранизируется селектором. В другом положении селектора отверстия 14 располагаются против источников жесткого бета-излучения; при этом экранируется излучение источников мягкого бетаизлучения.

Заданное расстояние между источниками излучения и исследуемой поверхностью обеспечивает опорное кольцо 1в.

В нерабочем положении датчик-анализатор закрыт со стороны источников крышкой-экраном 17, с внутренней стороны которой по ее центру укреплен препарат 18 с известным содержанием анализируемого элемента для контроля чувствительности прибора.

Усилительно-регистрирующая схема включает линейный усилитель, одиоканальный дифференциальный дискриминатор импульсов, который может работать также в интегральном режиме, пересчетное устройство, электромеханический регистратор импульсов, таймер и узел питания с автономными источниками (батареи).

Работает устройство следующим образом.

Датчик приставляют опорным кольцом 16 к исследуемой поверхности (крышка /7 нредтарительно должна быть снята). Селектор Id устанавливают с помощью рычага 15 в ноложение, при котором источники 10 жесткого бета-излучения заэкранированы, фильтродержатель 6 рычагом 7 устанавливают в фиксированное положение, при котором один из сбалансированных дифференциальных фильтров располагается против счетчика излучений.

Излучение, возникающее при торможении бета-частиц внутри источников 9, пройдя через отверстия 14 в селекторе /3, попадает на поверхность исследуемой среды. Возбуждаемое при этом характеристическое рентгеновское излучение атомов исследуемого объекта проходит через дифференциальный фильтр и регистрируется счетчиком.

Новоротом фильтродержателя 6 против счетчика устанавливают другой дифференциальный фильтр, и счетчик снова регистрирует характеристическое излучение исследуемого объекта.

Разность показаний счетчика при измерении с одним и други1М фильтром соответствует излучению анализируемого элемента.

После измерений с дифференциальными фильтрами фильтродержатель 6 устанавливают в положение, при котором против счетчика располагается пустое отверстие, селектор 13 переводят в другое фиксированное положение, при котором источники мягкого бета-излучения экранируются, а отверстия в селекторе располагаются против источников жесткого бета-излучения. Нри этом бета-излучение источников освещает анализируемую поверхность, а отраженное исследуемым объектом бета-излучение регистрируется счетчиком.

Опробование устройства проводилось применительно к анализу оловянных руд. Для регистрации излучений использовался счетчик с кристаллом NaJ(Tl) толщиной 1 мт и фотоэлектронным умножителем ФЭУ-35.

Входное окно кристалла было изготовлено из пластинки бериллия (0,2 использовались также кристаллы с окном из алюминиевой фольги толщиной 0,1 мж.

Усилительно-регистрирующая схема обеспечивала регистрацию рентгеновского излучения в диапазоне энергий 15-35 кэв и бета-излучения от 100 кэв и выше. Были использованы стандартные источники бета-излучения из прометия-147 типа «БИП-20 активностью 50 мкюри и из стронция-90 (Srso-f-Jso) активностью 0,5 мкюри, поставляемые конторой «Изотоп.

Источники типа «БИП-20 представляют собой диски из нержавеющей стали, на которые методом спекания в эмали нанесен прометий- 147. Благодаря этому изотоп прочно укреплен на подложке и полностью безопасен с точки зрения заражения радиоактивной пылью окружающих предметов. Для защиты от бета-излучения источники БИП-20 были прикрыты тонкой металлической фольгой.

Источники из стронция-90 герметизированы в алюминиевых контейнерах и также полностью безопасны в обращении.

При использовании одного источника излучения трудно добиться равномерного освещения всей исследуемой поверхности.