Способ настройки двухлучевого гамма-гамма зонда Советский патент 1981 года по МПК G01N23/02 G01V5/00 

(5) СПОСОБ НАСТРОЙКИ ДВУХЛУЧЕВОГО ГАММА-ГАММА ЗОНДА

I

Изобретение относится к исследованию состава материалов радиационными методами, например с помощью гамма-излучения, и может быть использовано для настройки двухлучевых зондов, применяемых при контроле вещественного состава в горнодобывающей, металлургической и других отраслях промышленности.

Известен двухлучевой гамма-гамма зонд, в котором облучение среды осуществляется двумя коллимированными пучками гамма-излучения от одного источника, причем один пучок падает на исследуемую среду перпендикулярно, а второй - наклонно; регистрация рассеянного средой излучения производится одним детектором ll.

Такой зонд позволяет значительно снизить влияние колебаний расстояния от зонда до поверхности исследуемой среды (Н) в определенном диапазоне его колебаний. Дело в том, что хотя зависимости скорости смета рассеянЦого излучения от расстояния Н для обоих пучков первичного излучения имеют инверсионный характер, в определенном диапазоне изменения Н скорость счета для пучка квантов, падающих перпендикулярно поверхности среды, возрастает с ростом Н, а для пучка квантов, падающих на среду наклонно - снижается,

Способ настройки двухлучевого зон10да заключается в определении оптимальных геометрических параметров зонда (длины зонда, т.е. расстояния источник-детектор, угла наклона наклонного коллиматора, обращенного в

15 сторону детектора, диаметров коллиматоров) , обеспечивающих независимость результата измерения от расстояния от зонда до поверхности среды (Н) в заданном интервале его колеба20ний, например от Н до пНаиболее близким к предлагаемому является способ настройки двухлучевого гамма-гамма зонда с одним детектором, одним источником излучения и двумя коллиматорами - прямым, ось которого перпендикулярна поверхности исследуемой среды, и наклонным, ось которого наклонена к поверхности среды, заключающийся в выборе геометрических параметров зонда, обес почивающих независимость результатов измерения от расстояния между зондом и поверхностью среды, (Н) в интервале от Н до Н в котором диаметры коллиматоров выбирают, исходя из пропор циональности площадей выходных отверстий коллиматоров расстоянием от них до детектора 2. , Однако этот способ нactpoйки обладает невысокой точностью определения оптимальных геометрических парамет- , рое, что приводит к неполной инвари-. антности результатов измерения при колебании расстояния Н в заданных . пределах Невысокая точность оптималь ных геометрических размеров зонда обусловлена некоторой неопределенностью в их выборе. В конечном итоге, точность изделия определяемой величины таким зондом невысока. Целью изобретения является повышение точности измерения. Поставленная цель достигается тем что согласно способу настройки двухлучевого гамма-гаммазонда с одним детектором, источником излучения и двумя коллиматорами прямым, ось которого перпендикулярна поверхности исследуемой среды, и наклонным ось которого наклонена к поверхности среды, заключающемуся в выборе гео метрических параметров зонда, обеспе чивающих независимость результатов измерения от расстояния между зондом и поверхностью среды (Н) в интервале от Н. до Но, измеряют зависимость скорости счета рассеянного излучения от расстояния Н с фиксацией точки инверсии Н||Р для прямого коллиматора при различных длинах зонда и выбирают такую длину зонда, при которой HJf Н2 измеряют ту же зависимость для наклонного коллиматора при . различных углах его наклона и выбира ют такой угол наклона, при котором ., измеряют ту же зависимость для наклонного коллиматора при выбра ном угле наклона и различных диаметрах коллиматора и выбирают такой диаметр коллиматора, при котором приращения скорости счета рассеянно го излучения для наклонного колли.4. матора с изменением расстояния Н в интервале от Н до Нл равны по абWсолютной величине приращениям скорости счета рассеянного излучения для прямого коллиматора при выбранной длине зонда. Необходимость выполнения таких операций диктуется следующим. Зависимость скорости счета рассеянного излучения от расстояния Н в целом носит инверсионный характер. Для различных.значений длины зонда .(и) и угла наклона коллиматора (О) максимум скорости счета наблюдается при разных расстояниях Н, При увеличении длины зонда максимум скорости счета смещается в сторону больших значения Н, а при уменьшении угла наклона & () максимум сдвигается в сторону мейьших значений Н. Поэтому при увеличении значения Н в пределах от Н до Н 2 скорость счета рассеянного излучения, обусловленная) пучком квантов, проходящих через, наклонный коллиматор снижается, а прямой - возрастает. Суммарная скорость счета слабее зависит от колебаний расстояния Н в указанных пределах. Получить независимость скорости счета рассеянного излучения от расстояния Н в двухлучевым зонде можно в диапазоне ,, расстояний Н, лежащем между положениями точек инверсии Н и для прямого и наклонного коллиматоров. Поэтому оптимальную длину зонда выбирают по результатам измерений зависимости скорости счета от Н для прямого коллиматора, найдя такую зависимост-ь, ДЛИ которой Н2.где Н - требуемое верхнее значение расстояния Н. Добиться начала плато на зависимости суммарной скорости счета от Н в точке Н можно лишь при условии, если точка инверсии для наклонного коллиматора наблюдается для значения Н. расстояния Н (или для ), Это условие выполняется подбором определенного угла наклона коллиматора (), Окончательный этап настройки, проводимый с целью получения полной независимости результатов измерения двухлучевым зондом изменений расстояния Н в интервале от Н до H, заключается в подборе определенного соотношения диаметров прямого и наклонного коллиматоров. Можно ограничиться лишь подбором диаметра наклонного коллиматора при постоянном диаметре пря мого коллиматора. Уменьшая последовательно диаметр наклонного коллиматора, измеряют зависимости скорости счета рассеянного излучения от расстояния Н и путем сопоставления полученных зависимостей с подобной зависимостью для прямого коллиматора при выбранной длине зонда выбирают диаметр наклонного коллиматора таким, при котором с изменением расстояния Н в пределах от Н до Н i, приращения скоростей счета рассеянного излучения для наклонного и прямого крллиматоров равны по абсолютно величине. Предлагаемый способ настройки реализуют на примере гамма-зонда с источником Кобальт-б7 ( кэВ) и сцинтилляционного детектора на основе сцентиллятора Nal(TI) размером мм фотоумножителя ФЭУ-35. Объектом исследования служит железная руда. На чертеже изображены эксперимен тальные зависимости скоростей счета рассеянных гамма-квантов от величины воздушного зазора Н, полученные при различных геометрических параметрах: см,90, см; см, , см; см , см; см, 1 см; см,, см; см,, ,35 г.м; 7-1 U см; , ,2 см; 8 суперпозиции зависимостей 1+6. При настройке длину зонда 1 изменяют через 1 см, высоту воздушного зазора Н - через 1 см, угол наклона коллиматора через 15 диаметр коллиматора - через 0,5 мм. Пусть требуется настроить двухлу вой зонд так, чтобы получить незави симость результатов от колебаний во душного зазора см до с Длину зонда находят по результатам измерений скорости счета рассеянног излучения при изменении расстояния .Н для прямого коллиматора (в 90 ) и за оптимальную длину 1 выбирают такую, при которой 1 см. . (см.чертеж, кривая 1). Выбрав опти мум длины зонда, последовательно пр различных углах наклона коллиматора снимают зависимость скорости счета рассеянного излучения от Н. За опти мальный угол наклона принимают такой, при котором точка инверсии Ну, , с1 наклонного коллиматора получается при см (см.чертеж, кривая 5). Далее, для различных значений диаметра наклонного коллиматора снимают те же зависимости скорости счета рассеянного излучения от Н и оп тимальный диаметр находят путем сопоставления полученных зависимостей с аналогичной зависимостью для прямого коллиматора, исходя из равенства абсолютных приращений скоростей счета для наклонного и прямого кол- . лиматора при изменении расстоянии Н в интервале от Н до Н2. (см.чертеж, кривая 6). Следовательно, двухлучевой зонд, состоящий одновременно из прямого коллиматора и наклонного с оптимальным диаметром при оптимальной длине зонда, практически нечувствителен к колебаниям Н в интервале от Н (1 см) до Н 2- (11 см) (см.чертеж, прямая 8). Таким образом, предлагаемый спо- соб настройки однозначно определяет оптимальные геометрические параметры двухлучевого зонда, обеспечивающие . независимость результатов оТ вариаций воздушного зазора в строго определенных интервалах, что и обуславливает повышенную точност.ь измерения таким зондом. Формула изобретения Способ настройки двухлучевого гамма-гамма зонда с одним детектором, одним источником излучения и двумя коллиматорами, одним прямым, ось которого перпендикулярна поверхности исследуемой среды, а другим - наююнным, ось которого наклонена к поверхности среды, заключающийся в выборе геометрических параметров зонда, обеспечивающих независимость резуль- . татов измерения от расстояния между зондом и поверхностью среды (Н) в интервале от Н до N2 отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, измеряют зависимость скорости счета рассеянного излучения от расстояния Н с фиксацией точки инверсии для прямого коллиматора при различных длинах зонда и выбирают такую длину зонда, при котором , измеряют ту же зависимость для наклонного коллиматора при различных углах его накло