РЕНТГЕНО-РАДИОМЕТРИЧЕСКИЙ АНАЛИЗАТОР ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ТЯЖЕЛЫХ ЭЛЕМЕНТОВВ РУДАХ Советский патент 1972 года по МПК G01V5/12 

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для элементного анализа горных пород и руд в условиях естественного залегания по характеристическим рентгеновским спектрам элементов, возбуждаемым излучением радиозотопных источников.

Известны радиоизотопные рентгено-флуоресцентные анализаторы, разработанные для элементного анализа порошковых проб, с экранированными друг от друга радиоизотопным источником и детектором излучения и детектором излучения и электронной схемой. Электронная схема служит для амплитудного разделения и регистрации импульсов датчика. Характеристическое рентгеновское излучение анализируемого элемента выделяется в них с помощью дифференциальных фильтров, а его содержание оценивается по разности скоростей счета, измеренных с различными фильтрами. Последние подбираются для каждого элемента и переставляются перед каждым измерением. Учет влияния веидественного состава среды, ее плотности, размеров рудных зерен Н др., который представляет главную проблему в любом варианте рентгено-флуоресцентного анализа, в известных радиоизотопных анализаторах производится по способу внешнего стандарта, т. е. путем сравнения

с данными измерений на эталонных пробах, которые должны иметь сходную структуру и состав.

В предлагаемом приборе анализ ведется по характеристическому рентгеновскому излучению в наиболее трудных условиях, встречающихся в практике геолого-разведочных работ, а именно, в буровых скважинах, сухих или заполненных водой. С датчиками аналогичной, но упрощенной конструкции, анализатор может применяться для элементного анализа пород и руд в шпурах, на обнажениях, по стенкам горных выработок, а также для контроля производственных процессов на различных стадиях добычи, обогащения и переработки руд при эксплуатации месторождений полезных ископаемых. Анализатор можно использовать и для излучения элементного состава космических объектов.

Предлагаемый радиоизотопный рентгенофлуоресцентный анализатор для элементного анализа горных пород и руд без отбора проб в условиях естественного залегания (в скважинах) состоит из коллимационного зонда с

радиоизотопным источником и детектором излучения, блока электроники, обеспечивающего работу детектора, и амплитудного анализатора импульсов. С целью проведения рентгено-флуоресцентного анализа в условиях буровых скважин, в том числе и в скважинах малого диаметра, зонд и блок электроники размеш,ены в отдельных герметичных кожухах, которые расположены один за другим и соединяются между собой электрически и механически гибкой связью, например двумя отрезками каротажного кабеля, позволяющей зонду перемещаться относительно блока электроники толь- Ю ко в одной плоскости, причем зонд прижимается к стенке скважины с помон ью рессоры, блок электроники подвешен на каротажном кабеле без прижима, а анализатор импульсов снабжен для каждого определяемо- 15 го элемента измерителем отношения скоростей счета, включенным между парой дифференциальных дискриминаторов и каротажным регистратором. С целью расширения круга анализируемых 20 элементов, к блоку электроники скважинного снаряда подключепы несколько зондов аналогичной конструкции с различными радиоизотопными источниками и детекторами, которые располагаются один за другим, соеди- 25 нены гибкой связью и прижаты к стенке скважйныс помош,ью-рессор. Жь-i G целью ,ум§.н.1}Шения влияния веш:ественногд .состава исследуемой среды и условий измерений на количественные определения со- 30 анализируемых элементов, анализатор снабжен блоками обработки импульсной информации в виде измерителей отношений скоростей счета, которые подключены к каждои паре дифференциальных дискриминаторов 35 и имеют аналоговый выход на самописец. Наряду с измерителями отношений скоростей счета по интегральной интенсивности или интенсивности в любой области вторичного спектра анализатор снабжен интенсиметрами, 40 имеющими выход на самописец, подключенными к выходу любого дифференциального дискриминатора. С целью расширения области пропорциональности между выходными показаниями 45 прибора и содержанием анализируемых элементов и облегчения количественных определений, анализатор импульсов снабжен устройствами автоматического непрерывного вычитания фона, которые включены между выхо- 50 дом каждого дифференциального дискриминатора и входом измерителя отношений. С целью стабилизации полол ения фотопиков от анализируемых элементов, анализатор снабжен системой автоматической или ручной 55 коррекции усиления по гамма-реперу, в качестве которого использована жесткая линия дополнительного радиоизотопного источника, размешенного в зонде скважинного снаряда. С целью выделения излучения реперного 60 источника, анализатор снабжен дополнительным дискриминатором и интенсиметром, выходные показания которых используются для управления нанряжением питания скважинного снаряда. Для калибровки шкал самописца 65 и проверки электронной схемы прибора в целом, анализатор снабжен контрольным, стабилизированным по частоте, генератором регулярных импульсов разной амплитуды. На чертеже показана принципиальная блоксхема предлагаемого анализатора, где /- скважинный снаряд, 2 - выносной блок, 3 - блок электроники, 4 - детектор, 5 - зонд с коллимационными каналами, 6 - каскад согласования, 7 - прижимная рессора, 8 - каротажный кабель, 9 - линейный импульсный усилитель, 10 - стабилизатор напряжения питания, 11 источник напряжения питания детектора, 12 - наземная часть аппаратуры- пульт прибора. Скважинный снаряд анализатора состоит из выносного блока и блока электроники. В выносном блоке размешены детектор излучения, зонд с коллимационными каналами, рабочим и реперным радиоизотопным источниками и каскад согласования. Корпус выносного блока снабжен прижимной пружиной к стенке скважины или поверхности исследуемого объекта. В блоке электроники, свободно подвешенном на каротажном кабеле, расположены линейный импульсный усилитель, стабилизатор напряжения питания каскада согласования выносного блока и усилителя, источник напряжения питания детектора излучения. Пульт прибора включает собственно анализатор импульсов и устройство автоматической обработки информации. Анализатор импульсов состоит из двухсекционного усилителя импульсов и двух дифференциальных дискриминаторов на каждый определенный элемент. Устройство обработки содержит дискретные вычитатели фона, подключенные на выход каждого дискриминатора и на каждый определяемый элемент по измерителю отношений с аналоговым выходом на автоматический регистратор (самописец). Кроме того, пульт содержит систему автоматической или ручной стабилизации положения фотопика, состояШую из дополнительного дискриминатора, интенсиметра и стабилизатора напряжения питания скважинного снаряда управляемого выходным напряжением интенсиметра, а также стабилизированный по частоте контрольный генератор регулярных импульсов разной амплитуды. Выбор положения и ширины окна по энергии при анализе на один элемент для характеристического рентгеновского излучения производится дискриминатором, а интенсивность рассеянного излучения, используе.мого в качестве внутреннего стандарта - дискриминатором, Для расширения области пропорциональности между содержанием определяемого элемента и выходными показаниями прибора, в блок-схему к выходу каждого дискриминатора подключены дискретные вычитатели фона, исключающие из величины скорости счета долю, обусловленную рассеянным излучением

от элементов конструкции выносного блока. Для уменьшения влияния вещественного состава и других мешающих факторов и автоматической «внутренней стандартизации измерений в схеме использованы измеритель отношений, входы которого подключены к дифференциальным дискриминаторам через вычитатели фона.

Для нескольких одновременно определяемых элементов используется аналогичное построение схемы.

При использовании анализатора для измерений вне скважины, конструктивное выполнение выносного блока со всеми указанными на чертеже элементами может быть упрощенно. Контроль и автоматическая или ручная стабилизация фотопика в приборе осуществляется путем регулировки усиления при регистрации прямого излучения рабочего или дополнительного радиоизотопного источника за пределами области энергий регистрируемого характеристического и рассеянного излучений.

Предмет изобретения

1. Рентгено-радиометрический анализатор для определения содержания тяжелых элементов в рудах, состоящий из коллимационного зонда, снабженного прижимным устройством к стенке скважины, электронной схемы и анализатора импульсов, отличающийся тем, что, с целью проведения скважинных измерений, зонд и электронная схема размещены в скважинном приборе в отдельных блоках, электрически и механически связанных между собой гибкой связью, например двумя одинаковыми отрезками каротажного кабеля, а анализатор импульсов снабжен для каждого определяемого элемента измерителем отношения скоростей счета, включенным между парой дифференциальных дискриминаторов и каротажным регистратором.

2.Рентгено-радиометрический анализатор по п. 1, отличающийся тем, что, с целью создания эталонного излучения для системы автоматической или ручной регулировки усиления при использовании в качестве рабочих источников излучателей без жесткого компонента первичного гамма-излучения, в зонде рентгено-радиометрического анализатора размещен дополнительный источник с энергией излучения выше рабочего диапазона энергий.

3.Рентгено-радиометрический анализатор по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что, с целью

повышения линейности при определении содержания тяжелых элементов, между выходом каждого дискриминатора и входом измерителя отношений включены схемы вычитания фона от элементов конструкции зонда и реперного гамма-излучения.

4.Рентгено-радиометрический анализатор по пп. 1-3, отличающийся тем, что, с целью автоматической или ручной стабилизации усиления, он снабжен дополнительным дискриминатором, подключенным к усилителю пульта, интенсиметром и стабилизатором питания скважинного снаряда, цепь управления которого соединена с выходом интенсиметра.