Устройство для рентгенорадиометрического определения химических элементов

 

т

237286

Союз Советских

Социалистических

Республик

И ЗОБ РЕТЕНЙЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

3ф

Зависимое от авт. свидетельства ¹

Кл. 2Ig, 30/04

Заявлено 18.VI I 1,1966 (№ 1098697126-25) Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР с присоединением заявки ¹

МПК Н 050

УДК 550.835 (088.8) Приоритет

Опубликовано 12.11.1969. Бюллетень ¹ 8

Дата опубликования описания 10Л 11.1969

Авторы изобретения

С. Л. Якубович, Е. И. Зайцев и Г. И. Брыляков

Всесоюзный институт минерального сырья

Заявитель

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕНТГЕНОРАДИОМЕТРИЧЕСКОГО

ОПРЕДЕЛЕНИЯ ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ

Данное устройство гредназна -ыно для экспрессной оценки содержания элементов (олова, свинца и др.) в рудах в месте их естественного залегания, а также в продуктах их переработки и сплавах; оно может быть применено в геологических организациях, на горнообогатительных и металлургических предприятиях.

Известны переносные устройства для рентгенорадиометрического определения химических элементов в естественном залегании и насыщенных слоях, содержащие датчик с радиоактивными источниками и дифференциальными фильтрами, детектор излучений и регистрирующую схему.

Показания этих устройств зависят от вещественного состава анализируемых руд: например, наличие в оловянных рудах 20% железа приводит к занижению определяемого содержания олова почти вдвое.

Кроме того, в них используются нестандартные или не выпускаемые в Советском

Союзе источники возбуждающего излучения.

Предлагаемое устройство позволяет существенно уменьшить влияние вещественного состава, повысить точности определений, использовать стандартные источники излучения, выпускаемые в Советском Союзе, повысить безопасность работы. Оно отличается тем, что в датчике размещены разнотипные по виду излучения источники и механический селектор в виде вращающегося конического барабана с отверстиями для прохода лучей.

Селектор устроен таким образом, чго при

5 вращении экраиирует однотипные I10 виду излучения источники.

В устройстве применены два (или более) стандартных источника мягкого бета-излучения и один (или бо100) источник жесткого

1о бета-излучения (или мягкого гамма-излучения).

Детектор снабжен окном из материала, прозрачного как для рентгеновского. так и для бета-излучения.

15 Устройство состоит из датчика-анализатора и пульта с усилительно-регистрирующей схемой, соединенных гибким шлангом. На чертеже схематически изображен датчик анализа тор.

20 В нижней светонепроницаемой части I opпуса 1 расположены фотоэлектронный умножитель 2 и тонкий кристалл Ха1(Т1) — 8.

Входное окно контейнера кристалла,выполнено из легкого материала. Небольшая тол25 щина окна обеспечивает регистрацию как мягкого рентгенового, так и бета-излучений.

При опробовании руд легких элементов вместо сцинтилляционного может быть при30 менен пропорциональный счетчик.

237286

В нижней части корпуса крепится ручка 4 для переноски и удержания датчика-анализатора при измерениях.

Над счетчиком излучений в прорези 5 располо>кен фильтродержатель б с тремя отверсгиями. В двух соседних отверстиях установлены два сбалансированных дифференциальных фильтра, выделяющие характеристическое рентгеновское излучение анализируемого элемента, а третье отверстие свободно.

Фильтродержатель б можно поворачивать рычагом 7 в горизонтальной плоскости вокруг оси. Три фиксированных его положения соответствуют расположенгцо каждого из отверстий фильтродержателя против входного окна счетчика излучений.

Над прорезью с фильтродержателем в гнездах 8 установлены источники 9 мягкого бета-излучения, например БИП-20, из прометия-127, и источники 10 жесткого бета-излучения, например, из стронция-90. Для радиационной защиты счетчика излучений и обслуживающего персонала источники 9 и 1О помещены в экраны 11 и 12.

Над источниками излучений расположен конический селектор 18 с отверстиями 14. 3а рычаг 15 селектор можно поворачивать в горизонтальной плоскости. В одном из двух фиксированных положений отверстия 14 устанавливаются против источников 9 мягкого оета-излучения; при этом излучение источников

10 жесткого бета-излучения экранизируется селектором. В другом поло>кении селектора отверстия 14 располагаются против источников жесткого бета-излучения; при этом экранируется излучение источников мягкого бетаизлучения.

Заданное расстояние между источниками излучения и исследуемой поверхностью обеспечивает опорное кольцо 1б.

В нерабочем положении датчик-анализатор закрыт со стороны источников крышкой-экраном 17, с внутренней стороны которой по ее центру укреплен препарат 18 с известным содержанием анализируемого элемента для контроля чувствительности прибора.

Усилительно-регистрирующая схема включает линейный усилитель, одноканальный дифференциальный дискриминатор импу льсов, который может работать также в интегральном режиме, пересчетное устройство, электромеханический регистратор импульсов, таймер и узел питания с автономными источниками (батареи).

Работает устройство следующим образом.

Датчик приставляют опорным кольцом 1б к исследуемой поверхности (крышка 17 предварительно должна быть снята). Селектор 18 устанавливают с помощью рычага 15 в положение, при котором источники 10 жесткого бета-излучения заэкранированы, фильтродержатель б рычагом 7 устанавливают в фиксированное положение, при котором один из сбалансированных дифференциальных фильт5

2>

З0

65 ров располагается против счетчика излучений.

Излучение, возникающее при торможении бета-частиц внутри источников 9, пройдя через отверстия 14 в селекторе 13, попадает на поверхность исследуемой среды, Возбуждаемое при этом характеристическое рентгеновское излучение атомов исследуемого объекта проходит через дифференциальный фильтр и регистрируется счетчиком.

Поворотом фильтродер>кателя б против счетчика устанавливают другой дифференциальный фильтр, и счетчик снова регистрирует характеристическое излучение исследуемого объекта.

Разность показаний счетчика при измерении с одним и другим фильтром соответствует излучению анализируемого элемента, После измерений с дифференциальными фильтрами фильтродержатель б устанавливают в положение, при котором против счетчика располагается пустое отверстие, селектор 13 переводят в другое фиксированное положение, при котором источники мягкого бета-излучения экранируются, а отверстия в селекторе располагаются против источников жесткого бета-излучения. При этом бета-излучение источников освещает анализируемую поверхность, а отраженное исследуемым объектом бета-излучение регистрируется счетчиком.

Опробование устройства проводилось,применительно к анализу оловянных руд. Для регистрации излучений использовался счетчик с кристаллом iUaJ(TI) толщиной 1 мм и фотоэлектронным умно>кителем ФЭУ-35.

Входное окно кристалла было изготовлено из пластинки бериллия (0,2 мм); использовались также кристаллы с окном из алюминиевой фольги толщиной 0,1 мм.

Усилительно-регистрирующая схема обеспечивала регистрацию рентгеновского излучения в диапазоне энергий 15 — 35 кэв и бета-излучения от 100 кэв и выше. Были использованы стандартные источники бета-излучения из прометия-147 типа «БИП-20» активностью

50 мкюри и из стронция-90 (Sr»+J») активностью 0,5 мкюри, поставляемые конторой

«Изотоп».

Источники типа «БИП-20» представляют собой диски из нержавеющей стали, на которые методом спекания в эмали нанесен прометий-147. Благодаря этому изотоп прочно укреплен на подложке и полностью безопасен с точки зрения заражения радиоактивной пылью окружающих предметов. Для защиты от бета-излучения источники БИП-20 были прикрыты тонкой металлической фольгой.

Источники из стронция-90 герметизированы в алюминиевых контейнерах и также полностью безопасны в обращении.

При использовании одного источника излучения трудно добиться равномерного освещения всей исследуемой поверхности.

При использовании двух (или более) источников БИП-20, расположенных по периметру

237286

Предмет изобретения

Редактор Б. Федотов Iñõðåä Л. Я. Левина

Коррекгоры: М. Коробова и А. Абрамова

Заказ 1323/16 Тираж 480 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Центр, пр. Серова, д. 4

Типография, пр. Сапунова, 2 датчика на противоположных его сторонах, удается обеспечить более равномерную чувствительность.

Чувствительность прибора оценивали путем измерений силикатных проб в насыщенных слоях с различным содержанием олова.

1. Устройство для рентгенорадиометрического определения химических элементов в естественном залегании и насыщенных слоях, содержащее датчик с радиоактивными источниками и дифференциальными фильтрами, детектор излучений и регистрирующую схему, отличающееся тем, что, с целью уменьшения влияния вещественного состава на результаты измерений и повышения их точности, в датчике размещены разнотипные по виду излучения источники и механический селектор в виде вращающегося конического барабана с отверстиями для прохождения излучений.

5 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что механический селектор выполнен таким образом, что при вращении экранирует однотипные по виду излучения источники.

3. Устройство по пп. 1 и 2, отлачающееся

10 тем, что в нем применены два или более стандартных источников мягкого бета-излучения и один или более источников жесткого бета-излучения (пли мягкого гамма-излучения).

15 4. Устройство по пп. 1 — 3, отличающееся тем, что детектор снабжен окном из материала, прозрачного как для рентгенового, так и для бета-излучения.