Способ рентгенорадиометрического опробования

 

СПОСОБ РЕНТГЕНОРАДИОМЕТРИЧЕСКОЮ ОПРОБОВАНИЯ руд и продуктов их переработки на содержание определяемых элементов двойным зондом, содержащим детектор излученш и два иотрчкика взпучения, (Заключающийся в облу;чеВИИ опробуемой рудь двумя потоками fl--излучения с разными энергиями и измерении плотностей потоков характеристического рентгеновского излучения определяемых элементов И )юссеяниого рудой излунения источников, о т п. и ч a ющ и и с я тем, что, с цепью повышения точности опробования за счет учега влияния меняющегося, расстояния мезкду зондом и рудой, выбиракяэнергии - гизлучеНИН источников из условия поручения в аппаратурном спектре бпизкб распапоиданных , энергетически разреши1«п 1х детектором фотопиков рассеянного рудой юлучения, дпя фиксированного расстояния мезвду зовдом и поверхностью опробуемой руды и каждого источника измеряют иивёрсионные зависимости скорости счета рассеянного -,-излучения от дливвы зонда и расяюлага ,ют источник излучения с большей энергией . на расстоянии от детектора, соответствую .щем дОинверсконному зонду, a источник излучения с меньшей энергией - заинверсио ному зонду, измеряют отношение плотноетей потока рассеянных излучений с и меньшей энергией, по значению ког торого определяют расстояние MesWiy зондом и поверхностью опробуемой руды, по полученному значению этого расстояния вносят поправки в значения нпоткостей потоков характеристического рентгеновского излучения определяемых элементов и по их исправленным значениям судят о содержаниях определяемых элементов.

СОЮЗ. СОВЕТСКИХ . СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ГВ.ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н: АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ3m G 01 N 23/223

1

6 с (21) 3381618/18-25 (22) 19.01.82 (4e) О7,О6.83. Бюп. Ъ. 21 (72):. Ю. IT. Бетин, Е. Г. Жабйн; Л.Д. Козпо= за, Г.Г.Козлов, И;А.Крампит, А. П.Комов, B.И.Мил@чеков, B. Н Смирнов и А.А.Чио тяков . (7i) Всесоюзный научно-йсспедоватепьо. кий и конструкторский институт "Цветме автоматика" (53) 539.3..06 (088.8) (56) 1. Гамма-методы в рудной геологии„ .-:Под ред А. П. Очкура. Л., "Heaps, 1 976, с. 246.

2. Пшеничный Г.А., Очкур А;П., Плот ников P. И. и Гаганов Д.А.аПрименение рщ иойзотопного рентгенофпуореспе нтпого анализа дня определения вещественного состава горных пород:и руд s движении.".Атомиая энергия, т. 28, вып. 1, 1970, с. 67 68 (прототип) . (84) (57) СПОСОБ РЕНТГЕНОРАДИОМЕТРИЧЕСКОГО ОПРОБОВАНИЯ руд и продуктов их переработки ы содержание определяемых элементов двойным зондом, содержащим детектор. излучения и два источника излучения, заключающийся в об.лучении опробуемой руды двумя потоками Г-излучения с разными энергиями и измерении плотностей потоков характерио,Я0„„1 022020 тического рентгеновского излучения определяемых элементов И рассеянного рудой изпунения источников, о т и и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности опробования за счет учета впия» ния меняющегося расстояния между.зон-дом и рудой, выбирают энергии у-,излу-. чения источников из условия получения в . аппаратурном спектре бпизкб. расположен-. ных, энергетически разрешимых" детектором фотопиков рассеянного рудой выпученна, дпя фиксированного расстояния между зо.н дом и поверхностью опробуемой руды и . каждого источника измеряют инверсиоииые. зависимости скорости счета рассеянного у-излучения от длины зонда и распопа а- е

,ют источник излучения с большей энергией . на расстоянии от детектора, соответствую.шем доинверсионному зонду, а источник излучения с меньшей энергией - заинверсион- ( ному зонду, измеряют отношение плотноо- тей потока рассеянных изпучений с боль ° шей и меньшей энергией, по значению ко-, уаивторого определяют расстояние между зон- « ф дом и поверхностью опробуемой руды, по полученному значению этого расстояния вносят поправки в значения плотностей потоков характеристического рентгеновокого излучения определяемых элементов.и; по их исправленным значениям судят о содержаниях определяемых эпементов.

1 1022020 2

Изобретение относится к ядерно-геофизическим методам изучения минерал ного сырья и может быть использовано при поисках, разведке и разработке месторождений полезных ископаемых, Известен способ рентгенорадиомвтрического опробования, согпасно которому дпя устранения влияния изменений геометрических усаовий измерений испопьзуют двойной зонд 1 .

Основной недостаток способа заключается в спожности процедуры подбора параметров зонда дпя обеспечения независимости плотности потока характеристического рентгеновского излучения опредепяемых элементов от изменения геометрических усповий измерений. Кроме того, обпасть независимости ппотности потока от расстояния между датчиком и опробуемым объектом дпя двойного зонда не превосходит 3-4 см, что в ряде случаев .(например, при опробовании на ленте транспортера) совершенно недостаточно.

Наиболее близким к изобретению явпяется способ рентгенорадиометрического опробования руд и продуктов их переработки на содержание опредепяемых:элементов двойным зондом, содержащим детектор излучения и два. источника излучения, заключающийся в облучении опрс буемой руды двумя потоками у -иэпучения с разными энергиями и .измерении ппотностей потоков характеристического рентгеновского излучения опредепяемыз элементов и рассеянного рудой изпучения источйиков (2).

Обпасть компенсации влияния расстояния при этом увеличивается до 10 см, Однако сложность подбора параметров зонда при этом нв преодопевается,.

Цепью изобретения является повышение .точности опробования за счет учета влияния меняющегося расстояния между детектором и опробуемым объектом.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу рентгенорадиомет рического опробования руд и продуктов их переработки на содержание определяемых элементов двойным зондом, содержащим детектор излучения и два источника изпучения, заключающемуся в об» пучении опробуемой руды двумя потоками у-излучения с разными энергиями и измерении плотностей потоков характериотического рентгеновского иэпучения опредепяемых эпементов и рассеянного рудой изпучения источников, выбирают энергии х -излучения источников из условия по50

Необходимым условием осуществления способа является наличие s аппаратурном спектре вторичного иэпучвния отдельных близко-расположенных инков, соответствующих рассеянному излучению йсточников. Однако при использовании источ ников с дискретным спектром излучения и детекторов с достаточно высоким энергетическим разрешением (пропорционален ных счетчиков ипи попупроводниковых пучения в аппаратурном спектре близко расположенных, энергетически разрешимых детектором фотопиков рассвянногб рудой излучения, дпя фиксированного рас»

5стояния,между зондом и поверхностью одробувмой руды и каждого источника измеряют инверсионные зависимости скорости счета рассеянного у-излучения от длины зонда и располагают источник из пучения с большей энергией на расстоянии от детектора, соответствующем доииве сионному зонду, а источник излучения с меньшей энергией - заинверсионному зонду, измеряют отношение плотностей потока рассеянных излучений с большей и меньшей энергией, по значению которого определяют расстояние между зондом и поверхностью опробуемой, руды, по полученному значению этого расстбяния вносят

20 поправки в значения плотностей по оков. характеристического рентгеновского излучения определяемых элементов и по их исправленным значениям судят о содержа киях определяемых элементов.

Если один из источников первичного излучения образует совместно с детекто; ром доинверсионный, а другой источникэаинверсионный по расстоянию зонд, по отношение (R) плотностей потоков рассе

30 янного Излучения источников есть монотониая функция расстояния между датчиком анализатора и опробуемым объектом . (внутри-интервала расстояний, определяемого положением точек инверсии обоих зондов). При этом подбор энергетического спектра излучения источников, т.е. обес печение близости энергий Э"-излучения обоих источников и, спвдоватепьно, близости энергий их рассеянного излучения, 4 обусловливает сравнихепьно слабую зависимость отношении От:Возможных вариаций вещественного состава опробуемой руды. Таким образом,.отношение при выполнении перечисленных условий sans»» ется информативным параметром, устойчивым к воздействию помех (вариаций вещественного состава) при опредепейии расстояния между датчикоМ анализатора и опробуемым объектом.

2020

3 102 детекторов) укаэанное условие легко выполняется и не создает затруднений принципиального характера..

Если известно расстоянвэ между датчиком и опробуемым объектом цпя каждого единичного измерения, то, зная за1 висимость цпотностей потоков характеристического рентгеновского излучения определяемых элементов от этого расстояния, можно путем введения поправки пересчитать результаты измеуений плот10 ностей потоков из ученвя цпа произвольного расстояию к реэуиьтатем, соответствующим раепопожещио датчика на фиксированном расстоякпн от объекта, т.е. привести получение результаты к

t5 некоторым постоянным (заранее выбранным) геометрическим уоновиям измерений. Тем самым, можно в значительной степени ослабить влияние на результаты опробования такого существенного ме20 шающего фактора, как изменение геометрических условий измерений.

Способ осуществпяетея спедующим образом.

Выбирают энергии источников изпуче25 ния так, чтобы они были возможно близки друг к другу, но фотопики их рассеяногсь рудой иэпучения в аппаратурном спектре энергетически быни разрешены

Дпя фиксированного расстояния межцу зондом и поверхностью опробуемой руды и каждого источника измеряют зависимости скорости счета рассеянного излуче.ния от длины эонца (т.е. расстояние от детектора цо источника). 35

Источники первичного излучения устанавливают на таком расстоянии от детектора, чтобы источник, испускающий кванты меньшей энергии, образовывал .заинверсионный по расстоянию зонц, а 40 источник, испускающий кванты с большей энергией - доинверсионный зонд.

Дпя щщдставитепьной, т.е. отражак щей возможные вариации вещественного состава совокупности градуировочных 45 проб с известными содержаниями определяемых элементов, измеряют плотности потоков рассеянного иэпучейия обоих soточников, а также плотности потоков характеристического рентгеновского изпу- 50 чения опрецепяемых элементов, причем эти измерения проводят дпя ища заранее заданных расстояний между цатчиком и пробами.

По резупьтатам измерений градуиро- 55 вочных проб попучают зависимости:."Ь "- Ь г где f4< и 8 > - плотности потоков рао.сеянного излучения источников цпя цоинверсионного и заинверсионного зондов, соответственно;

Ъ вЂ” расстояние межцу зондом и пробой;

N — усредненная по всем грацуировочным пробам плотность потока характеристического рентгеновского излученияя i-го опрецепяемого элемента дпя те- кущей высоты Ъ

С; — содержание 4 -ro определяемого элемента в грацуировочной пробе;

N. — плотность пртока характериотического рентгеновского излучения» --ro эпемента, измеренная дпя некоторого фиксированного расстояния I» = Ь датчн{; „датчика от пробы.

Дпя кажцой зависимости М = f (5)

1 1 рассчитывают соотношение K.(h) =

1)1 /(A„)+ = 8+ х це (N»)Ф

: (й„)> = Ъ .„- усредненные ппотности потоков характеристического рентгеновского иэпучения» -го элемента дпя произвольного Ъ и фиксированного Ъ раостояний между цатчиком и пробой.

fix

Зонд устанавливают над пробой с неизвестным соцержанием определяемых элементов и измеряют плотности потоков

М.»5 и 2 рассеянного изпучения обоих источников и характеристического рентгеновского изпучения опрецепяемь х эпеме нт ов И ..

По измеренным значениям М 5 и И 2. 5 вычисляют их отношение R = N / 4

15 25 r .с помощью которого по зависимости

R = f (Ъ) определяют расстояние зонцпроба, а затем по значению h -значения поправок К„. (Ъ).

Измеренйые значения N делят на со-ответствующие К; (4), т.е. рассчитывают вепичины N. = N / К-(Ъ).

1 1 1

По рассчитанным значениям N c

1 использованием зависимостей и f (С. ) судит о содержаниях С ° определяемых

1 элементов.

»

На фиг. 1 изображена схема датчика, на котором произведена экспериментапь ная проверка способа; на фиг. 2 - аппаратурный спектр вторичного излучения медно-копчеданной руды; на фиг. 3— экспериментальная зависимость отношения плотностей потоков рассеянных изпучений от расстояния между зондом и рудой дпя проб с различным вещественным сос5 10220 тавом; на фиг. 4 - зависимость плотности потока характеристического излучения меди от расстояния между зондом и рудой; на фиг. 5 - результаты измерений плотностей потоков М, характеристичес- кого рентгеновского излучения меди дпя проб с раэличнчм ее содержанием (в пределах от 0 до 5% при различных высотах расположения датчика); на фиг. 6 - зависимости исправленных ппотностей по- 10 токов М М /К (h) от содержания меди

Вторичное излучение опробувмых обьектов (искусственных моделей медно- 15 копчеданных руд) возбуждали с помон(ью радиоиэотопных источников 1 и 2 плуто-. ний-238 и кадмий-109. Всего испоп эовапи четыре однотипных радиоизотопных источника плутоний-2ЗВ обшей ак- 2о тивностью 1,48 ° 101О Бк и два (также однотипных) источника кадмий-l 09 обшей активностью 1,48 ° 10 Бк. Вторич9 нов .излучение опробуемых руд 3 регистрирс.запи с помощью пропорционального 2$

;счетчика 4 типа СИ11Р-3 (с ксеноновым наполнением). Дпя выделения из аппаратурного стюктра характеристического излучения меди использовали никелевый фильтр 5. Источники ппутонйй-238 Зп располагали по пинии, параллельной оси пропорционального счетчика, на расстоянии 4,5 см от вго оси, а источники кадмий-109 - на пинии, отстоящей на

15,5 см от оси счетчика. Высоту h расположения сяетчика над опробувмой поверхностью изменяли с помощью опорных стоек 6 в пределах от 3,3 до

17,3 см.

В этом спектре вторичного излучения четко проявлены пики рассеянного излучения источников кадмий-109 (область 7) рассеянного излучения источников плутоний-238 (области 8 и 9), характерно»тичвского излучения меди (область 10)

45 и характеристического излучения железа

20 d (обпасть 11). В качестве параметра R, ответственного за изменение высоты Ь датчика над опробуемой поверхностью руды, использовали отношение плотности

IIoToKe Ч 15 рассеянногo В3а еааа но» точников кадмий-109 (обпасть 7) к плотности потока N части рассеянного излучения источников йпутоний-238 (область 8). Зависимость Я f (Ъ.) (фиг. 3) является монотонной функцией высоты, а парамвт.р R достаточно устойчив по отношению к помехам, обусловленным вариациями вещественного оостава, Дпя получения значений поправок

k (Н.) регистрировали плотности потоков характеристического рентгеновского иэпучения меди на поспедоватепьности высот Il дпя проб медно-копчеданной руды с различным вещественным соста вом. Полученные зависимости усредняпи и значения поправок рассчитывапи,пользуясь только одной усредненной зависимостью М f (Ь ) . Такая зависимость представлена на фиг. 1, гдв цифрами показаны значения поправок Кс, (Ь) (МСО) >i(A ) "1 Их" pena отдейьных высот. В качестве опорной (фиксированной) высоты бралось значение

Ъ,. - 9,3 см.

Сравнение данных (фиг. 5 и 6) достаточно убедительно свидетельствует о воэможности эначитепьного снижения влияния изменений геометрических условий измерений на результаты рвнтгенорадиометрического опробования при использовании предлагаемого способа.

Предлагаемый способ можно испопь эовать при рентгенорадиомвтрическом опробовании руд цветных металлов в естественном залегании, на транспортерных лентах и в транспортных емкостях.

Расчетный экономический эффект от применения способа составляет около

100 тыс.руб. в год.

1022020

У й7 1/

Ромер канала

1022020 / 2

Содержааи Ъ

ok> Еи Еа Fe

° 3 Х 25

eZ 3!Х ь4 0 ff

+Я 340

>си, 07ЖЕЯ

Фиг. 3

Оси

ОТН. EA

0

Фига

3 022020

° /Р 340

Ah=73ce об=У,5ю

a h =!f,54m

+i=f3,Eclat

Составитепь М. Викторов

Редактор О. Юрковецкая Техред Л.Пекарь . Корректор ©. щекмар

Заказ 4028/34 Тираж 873 Поцаисюе

ВНИИЛИ Государственного комитета СССР по депам изобретений и -иткрытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиап ППП Патент, r. Ужгород, уп. Проектная, 4