Способ измерения концентрации наполнителя в бумажном полотне
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ КОНЦЕНТРА ЦИИ НАПОЛНИТЕЛЯ В БУМАЖНОМ ПОЛОТНЕ, заключаквдийся в облучении его гаммаили рентгеновским излучением и регистрации детектором потока характеристического рентгеновского излучения элемента наполнителя, о т л ичающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, регистрируют одновременно два потока характеристического рентгеновского излучения элемента наполнителя,.выходящих из бумажного полотна под углом к поверхности полотна, равньам 90, и под углом, близким к О, двумя детекторами, расположенными на одинаковом расстоянии от области бу- § мажного полотна,облучаемой первичным (Л излучением, а о концентрации наполнителя судят по значению отношения зарегистрированных потоков излучения . СО а 4 со
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИ4ЕСНИХ
РЕСПУБЛИН
3(59 G 01 N 23 223
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ASTOPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3488851/18-25 (22) 08,09.82 (46) 15,02 84. Бюл. Р 6 (72) В.В ° Лазовский и .Т.С. Тимощук (71) Центральный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт по проектированию оборудования для целлюлозно-бумажной промышленности (53) 539.1.06(088.8) (56) 1. Плотников Р.И., Пшеничный Г.A
Флуоресцентный рентгенорадиометрический анализ. М., Атомиздат, 1973, с. 138.
2. Патент Финляндии 9 40753, кл 42 1 3/09, опублик. 1969 (прототип) .
„„SU„„1073649 А (54) (57) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ КОНЦЕНТРА
ЦИИ НАПОЛНИТЕЛЯ В БУМАЖНОМ ПОЛОТНЕ, заключающийся в облучении его гаммаили рентгеновским излучением и регистрации детектором потока характеристического рентгеновского излуче-ния элемента наполнителя, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерения, регистрируют одновременно два потока характеристического рентгеновского излучения элемента наполнителя,,выходящих из бумажного полотна под углом к поверхности полотна, равным
900, и под углом, близким к 0, двумя детекторами, расположенными на одинаковом расстоянии от области бумажного полотна,облучаемой первичным излучением, а о концентрации наполнителя судят по значению отношения зарегистрированных потоков излучения.
1073649
6 >
Изобретение относится к рентгено. флюоресцентному анализу вещества в области технологического контроля параметров бумажного полотна, представляющую собой двухкомпонентную среду (целлюлоза и наполнитель) .
Известен способ определения концентрации элементов в веществе, заключающийся в облучении излучением радиоактивного источника исследуемого вещества, регистрации потоков характеристического излучения опре деляемого элемента и рассеянного излучения и вычислении концентрации определяемого элемента по значению отношения потоков этих излучений (11
Основной недостаток этого способа при определении концентрации наполнителя в бумаге заключается в том, что IIpN сравнении результатов измерений потоков излучений различных энергий невозможно полностью исключить влияние изменения параметров воздушного зазора (температуры, давления, состава) между исследуемым материалом и детекторами на результаты измерений, что особенно существенно при определении концентрации легких элементов, таких как титан, и значительно снижает точность измерений.
Наиболее близок к предлагаемому способ определения концентрации наполнителя в бумажном полотне, заключающийся в облу енин:го г ммаили рентгеновским излучением и регистрации детектором пото><а характеристического рентгеновского излучения элемента наполнителя (2).
Измерение по абсолютной интенсивности х-рактерис=-ичес. .<ого излучения имеет ряд недостатко-3, на него оказывают влияния изменение интенсивности радиоактивного источника, изменения температуры между исследуемым материалом и детектором и про ее.
Целью изобретения является повыш е н и то -.- н о с т и измерен и я .
Поста зленна,i цель достигается тем,, что согласно способу измерения концентрации наполнителя в бумажнсм полотне, заключающемуся в облучении его гамма- или рентгеновским излучением и регистрации детектором потока характеристического рентгеновского излучения элемента и полнителя, регистрирую, одновременно два потоКа хBpBI
90Î, и под углом, бл: эким к 0О, двумя детекторами, расE На чертеже изображена схема измерения согласно предлагаемому способу. Схема содержит источник излучения 1, исследуемый материал 2, детекторы излучения 3, 4, фильтры 5, б, пропускающие характеристическое излучение определяемого элемента. Гамма-излучение от источника излучения 1, попадая на исследуемый материал 2, возбуждает характеристическое излучение элементов, находя щихся в бумажном полотне. Толщина бумажного полотна больше толщины полного поглощения первичного гаммаизлучения. Детекторы 3 и 4 регистрируют характеристическое излучение определяемого элемента, исходящее из области бумажного полотна, облучаемой первичным излучением. При этом измеряют отношение сигналов, обусловленных потоками характеристического излучения, регистрируемого детекторами 3 и 4, по которому определяют концентрацию определяемого элемента — наполнителя в бумажном полотне. Пример. Источник излучения и а. основе нуклида 55 в возбуждает характеристическое излучение титана в бумажном полотне с наполи ителем Т<О.,. при средней концентрации T "О, равной 10-о Толщина бумажного полотна более 3 мм, что превышает величину полного по;. лощения первичного излучения, равную 2,4 мм. Де"..åêòîðû 3 и 4 установлены на расстоянии 30 мм от области бумажного полотна, куда направлено первич:-ice излучение. Детектор 3 располо-, >кен таким образом, что он регистрирует характеристическое излучение, выходящее из полотна под углом 90 >. Детектор 4 p=-.споло>кен так, что он регистрирует излучение, выходящее под углом 18 к плоскости полотна. Перед детекторами установлены коллиматоры, которые отсекают излучение, выходящее из полотна под другими углами. Измеряют отношение сигналов оТ детекторов 3 и 4. Это отношение зависит от концентраци,- двуокиси титана в бумажном полотне, например при концентрации двуокиси титана 10-"..это отношение оавно 1,955„ Зависимость концентрации наполнителя С от отношения Х„ /32 потоков характеристического излучения определ яемого элемен та „регистриру емых детекторами 3 и 4 при sirE 4 „= 1, имеет вид 1073649 н г З /3 7+ 5inV лг н Н 2 5 ПИ 1k 51П 42 сД А г н 4 И. 5iD li Н Н 1 и1 Э = 3500 х 237 х 0,005 х 0,9 3327 руб., Составитель M. Викторов Редактор С. Тимохина Тахред T.Ôàíòà Корректор И . Эрдейи Тираж 823, Подп снов ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Заказ 320/42 Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 где ., 4., — массовый коэффициент поН глощения первичного излучения соответственно основой бумажного полотна и определяемым элементом; ,и, — массовый коэффициент поН 2 глощения характеристичес кого излучения определяемого элемента соответственно основой бумажного полотна и определяемым элементом; угол падения первичного излучения; 42 — угол отбора вторичного излучения детектором 4. Как видно из формулы (1), результат измерения концентрации определяе. мого элемента не зависит от поглощения излучения в воздушном зазоре между полотном и детекторами, а также от распада источника излучения. С учетом сложных условий измерения (горячее бумажное полотно движется со скоростью до 1000 м/мин) и малой энергии регистрируемого излучения это существенно способствует повышению точности измерения. Расчеты показывают, что наиболее значительно повышается точность измерения относительно малых (до 20%) концентраций наполнителя. Чувствительность определения определяемого элемента зависит от углов падения первичного излучения V и углов отбора вторичного излучения „ и Ч . Отношение 3z/ 32, определяемое поглощение характеристического излучения определяемого элемента в бумажном полотне, принимает максимальное значение при минимальном пути в полотне излучения, регист рируемого детектором 3 (3„), и максимальном — регистрируемого детек.тором 4 (32); это реализуется при 91=90 и 9 - 0. На практике значение угла Н2 выбирается из конструктивных соображений. Условие оптимального выбора угла 0 9, полученное из максимума частной производной от 3 / 3 по концентрации С, имеет вид н ,4 н Р- -М += 15 н = с -сзi н 1 1 спт Н (2! Я Н 2 2 С где с — средняя концентрация опре20 деляемого элемента в исследуемом материале Это условие минимума в .некоторых случаях не может быть достигнуто; в этих случаях для получения большей чувствительности необходимо брать значения по возможности ближе к 90 Предложенный способ позволяет увеличить точность измерения содержания наполнителя в области малых (до 201) концентраций последнего за счет того, что энергии измеряемых излучений одинаковы, расстояния от облучаемой области бумажного полотна до детекторов также равны. Следовательно, поглощение характеристического излучени: в воздушном зазоре одинаково и исклю ается при измерении концентрации по отношению сигналов. 40 по сравнению со cïoñoáoì-прототипом, применяемым в настоящее время в промышленности, предложенный способ позволяет повысить точность измерения наполнителя до 0,5Ъ в зави45 симости от измеряемого наполнителя. Например, для наполнителя Т;Ог ожидаемая годовая экономия составит где 3500 — годовая производительность бумагоделательной машины т/год; 237 — количество Т О2, кг/т; 0,9 — стоимость 1 кг Т1О,руб.
