Способ контроля состава бинарных и квазибинарных смесей Советский патент 1978 года по МПК G01N23/20 

1

Изобретение относится к способам контроля состава бинарных и квазибинарных смесей, например зольности угля.

Известны способы контроля состава бинарных и квазибинарных смесей, основанные на измерении интенсивности излучения, рассеянного в материале.

Цель изобретения - уменьшение влияния на результаты измерений колебаний толщины контролируемого материала, степени его упплотнсния и влажности, а также увеличение чувствительности контроля и уменьшение активности источника излучения.

Для этого измеряют интенсивность бета-, гамма- или рентгеновского излучения, рассеянного в материале в направлении вперед, протяженным детектором, ось которого перпендикулярна к поверхности исследуемого материала, причем расстояние источник-детектор выбирают соответствуюш,им плато на кривой зависимости интенсивности рассеянного излучения от толш,ины слоя материала, построенной по результатам измерения зависимости интенсивности рассеянного излучения от расстояния источник-детектор для различных толшин слоя исследуемого материала.

Предлагаемый способ может быть применен для контроля состава в отобранных пробах и в потоке при использовании гамма(или рентгеновского) излучения, а также бета-излучения (ускоренных электронов).

На фиг. 1 показана схема установки для реализации предлагаемого способа при контроле зольности угля в отобранных пробах с использованием источника мягкого гамма-излучения; на фиг. 2 представлена зависимость скорости счета (в относительных единицах) от толшины слоя при оптимальном расстояНИИ источник-детектор.

Источник 1 гамма-излучения (америций241) располагают с одной стороны круглой кюветы 2, заполненной исследуемым материалом. Высота кюветы, соответствующая средней толщине слоя материала, равна /оптИсточник распололсен на оси протяженного детектора 3 (например газоразрядного счетчика). Детектор устанавливают перпендикулярно к поверхности слоя; он может быть частично погружен в глубь слоя. Меледу источником 1 и детектором 3 расположен экран 4, практически полностью поглощающий излучение. Па детектор попадают кванты, рассеянные в объеме материала преимущественно в направлеНИИ вперед (этот термин показывает отличие от способа обратного рассеяния).

Излучение, рассеянное вперед, ранее было успешно использовано, например, для контроля массы в потоке. При этом выбирали такие

условия, когда скорость счета гамма-квантов, рассеянных материалом, была пропорциональна толщине / слоя,

/ const /.

При осуществлении предлагаемого способа реализуются условия, при которых скорость счета / не зависит от / (в определенных пределах значений /) :

/ const/(/).

При увеличении толщины слоя происходят ослабление плотности потока гамма-квантов в точке 2 за счет самопоглощения излучения (увеличение, в среднем, ri и Гз) и удаления рассеивающих объемов от источника (увеличение, в среднем Ri) и одновременное увеличение плотности потока за счет роста общего числа центров рассеяния (электронов) и приближения излучающих рассеянное излучение элементов объема dv к точке Z (уменьшение, в среднем 2)При использовании показанной на фиг. 1 геометрии и специальном выборе расстояния Zi источник-детектор на кривой / / (/) возникает плато (фиг. 2), в пределах которого скорость счета прак тически не зависит от толщины слоя.

Оптимальное расстояние Zj источник-детектор находят путем снятия при различной толщине / слоя зависимости / от Zi и выбора расстояния, при котором на кривой (/) появляется илато.

В общем случае (при горизонтальном расположении детектора или при произвольном значении Zj) кривая (/) имеет сложный характер (например, реализуется кривая с максимумом /), плато на кривой не наблюдается.

Экспериментальные и расчетные данные показывают, что отсутствие зависимости сигнала от толщины материала обуславливает независимость (или очень слабую зависимость) сигнала от таких возмущающих факторов, как степень уплотнения материала и его влажность.

При использовании достаточно мягкого излучения (например, америдия-241) увеличение зольности угля приводит к уменьшению

плотности потока квантов в точке Z за счет роста ослабления излучения в угле (увеличение массового коэффициента ослабления излучения). При этом увеличение зольности действует на сигнал в одном направлении.

В опытах на лабораторном макете (фиг. 1) при см и использовании в качестве источника излучения америция-241 (- « кЭв) изменение зольности на 1 абс. %

вызывает уменьшение скорости счета на 1,9% (чувствительность к зольности 1,9%/%). Метод обратного рассеяния при энергии -излучения Е-, 60 кЭв дает чувствительность к зольности лишь в 0,6 %/% Таким образом,

предлагаемый способ увеличивает чувствительность примерно в 3 раза по сравнению с методом обратного рассеяния.

Эксперименты с р-излучением показывают, что в этом случае при регистрации бета-чартиц, рассеянных вперед, может быть получено плато на кривой I 1(1).

При использовании излучения, рассеянного вперед, требуется применение источника меньшей активности (меньшей мощности), чем по

методу обратного рассеяния. Для контроля зольности угля с толщиной слоя t; 10 см с помощью америция-241 применяется источник активностью й;3 мки.

Формула изобретения

Способ контроля состава бинарных и квазнбинарных смесей, например зольности угля, основанный на измерении интенсивности излучения, рассеянного в материале, отличающи йен тем, что, с целью уменьшения влияния на результаты измерений колебаний толщины контролируемого материала, а также степени его уплотнения и влажности, измеряют интенсивность излучения, рассеянного в

материале в направлении вперед, протянсенным детектором, ось которого перпендикулярна к поверхности исследуемого материала, причем расстояние источник-детектор выбирают соответствующим плато на кривой зависимости интенсивности рассеянного излучения от толщины слоя материала, построенный по результатам измерения зависимости интенсивности рассеянного излучения от расстояния источник-детектор для различных толщин,

слоя исследуемого материала.

%. /,20,8-см