Обнаружение алмазов

Использование: для обнаружения алмазов. Сущность заключается в том, что фрагмент материала облучают фотонами заданной энергии, обеспечивающей возникновение гигантского дипольного резонанса (ГДР) для получения ядерной реакции фотонов с углеродом, и на основании взаимодействия вещества фрагмента с падающими фотонами осуществляют идентификацию фрагмента как потенциального алмаза или фрагмента породы, в котором возможно наличие алмазов. Технический результат: повышение вероятности обнаружения кристаллов алмазов. 4 н. и 15 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к обнаружению (распознаванию) алмазов и применимо к обнаружению алмазов, присутствующих как в виде отдельных свободных частиц, так и вкрапленных во фрагменты коренной породы, обычно кимберлита, или же в смеси с другими частицами.

Уровень техники

Что касается обнаружения алмазов во фрагментах кимберлитовой породы, то признано, что было бы крайне желательно при добыче алмазов располагать устройством, способным обнаруживать на самом раннем этапе добычи фрагменты кимберлита, в которых могут быть включения алмазов. В этом случае появилась бы возможность отбрасывать пустую кимберлитовую породу и продолжать переработку только тех фрагментов породы, которые указаны устройством как содержащие включения алмазов. Если фрагменты пустой породы отбрасываются на самом раннем этапе переработки, то к оборудованию, перерабатывающему дальше остающуюся породу, предъявляются пониженные требования по производительности.

Кроме того, было бы полезно иметь устройство, способное обнаруживать не только наличие включений алмазов, но также и размеры и расположение таких включений во фрагментах кимберлитовой породы, поскольку такая информация могла бы быть использована для управления последующими операциями по дроблению и измельчению породы, которые используются для высвобождения включений алмазов, с целью предотвращения их повреждения.

Известные предложенные решения по обнаружению включений алмазов в коренной кимберлитовой породе предусматривают использование облучения фрагментов породы рентгеновскими лучами или нейтронами. В первом случае разница в поглощении рентгеновских лучей алмазами и кимберлитом позволяет обнаруживать наличие включений алмазов. Однако недостатком этого способа является малая разница коэффициентов ослабления рентгеновских лучей для алмазов и коренной кимберлитовой породы и поэтому получаемый контраст сравнительно невелик. Кроме того, существует серьезное ограничение на размеры кристаллов алмазов, анализ которых может осуществляться с применением этого способа, поскольку рентгеновские лучи существенно ослабляются кимберлитовой породой. Известный способ облучения нейтронами основывается на резонансном поглощении нейтронов, однако он также имеет ограничения, связанные с обнаруживаемой величиной контраста между алмазами и окружающей кимберлитовой породой, и, кроме того, этот способ достаточно сложен для практической реализации.

Краткое изложение сущности изобретения

В настоящем изобретении предлагается способ обнаружения наличия алмазов во фрагменте материала, в котором фрагмент облучают фотонами заданной энергии, обеспечивающей возникновение гигантского дипольного резонанса (ГДР) для получения ядерной реакции фотонов с углеродом, и на основании взаимодействия вещества фрагмента с падающими фотонами осуществляют идентификацию фрагмента как потенциального алмаза или фрагмента породы, в котором возможно наличие алмазов. Фрагмент может облучаться тормозным излучением, энергетический диапазон которого включает характеристический уровень энергии резонанса ГДР, обычная величина которого для углерода равна 22 МэВ.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения фрагмент материала идентифицируют как потенциальный алмаз или фрагмент породы, в котором возможно наличие алмазов, по возникновению в результате ядерной реакции фотонов с углеродом изотопа 11С с характерным временем полураспада примерно 20 минут и/или по излучению фрагментом синхронных коллинеарных фотонов гамма-излучения на характерном энергетическом уровне.

В соответствии с другим вариантом осуществления изобретения предлагается способ поточной сортировки фрагментов материала, содержащий следующие шаги: облучение поступающих фрагментов гамма-излучением с энергией, на которой возбуждается гигантский дипольный резонанс (ГДР) для получения ядерной реакции фотонов с углеродом, выполнение идентификации фрагментов как потенциальных алмазов или фрагментов породы, в которой возможно наличие алмазов, по возникновению в результате ядерной реакции фотонов с углеродом изотопа 11С с характерным временем полураспада примерно 20 минут и по излучению фрагментами синхронных коллинеарных фотонов гамма-излучения на характерном энергетическом уровне и отделение фрагментов, идентифицированных как потенциальные алмазы или как фрагменты породы, в которых возможно наличие алмазов, от общей массы поступающих фрагментов.

Кроме того, в изобретении предлагается устройство для обнаружения наличия алмазов во фрагменте материала, которое содержит средство облучения фрагмента гамма-излучением, имеющим заданную энергию, на которой возбуждается гигантский дипольный резонанс (ГДР) для получения ядерной реакции фотонов с углеродом, и средство идентификации фрагмента как потенциального алмаза или фрагмента породы, в котором возможно наличие алмазов, на основании взаимодействия фрагмента с падающими фотонами.

В изобретении также предлагается установка поточной сортировки фрагментов материала, содержащая средство облучения фрагментов, сортировку которых необходимо произвести, гамма-излучением с энергией, на которой возбуждается гигантский дипольный резонанс (ГДР) для получения ядерной реакции фотонов с углеродом, средство идентификации фрагментов как потенциальных алмазов или как фрагментов породы, в которых возможно наличие алмазов, по возникновению в результате ядерной реакции фотонов с углеродом изотопа 11С с характерным временем полураспада примерно 20 минут и по излучению фрагментами синхронных коллинеарных фотонов гамма-излучения на характерном энергетическом уровне, и средство отделения фрагментов, идентифицированных как потенциальные алмазы или фрагменты породы, в которых возможно наличие алмазов, от других фрагментов.

Другие признаки изобретения раскрыты в нижеприведенном описании и прилагаемой формуле изобретения.

Описание вариантов конкретного осуществления изобретения

В первом варианте осуществления изобретения, упомянутом выше, тормозное излучение испускается ускорителем частиц, придающим им энергию, достаточную для возбуждения резонанса ГДР в ядрах атомов углерода, которые могут присутствовать во фрагментах материалов, подвергнутых облучению.

Известно, что резонанс ГДР является основным режимом возбуждения всех ядер, в том числе ядер атомов углерода, который характеризуется высокой интенсивностью, широким энергетическим спектром и большой средней величиной энергии. Может использоваться полное непрерывное тормозное излучение, имеющее предельное значение энергии, которое превышает верхнее значение энергетического диапазона, охватывающего характеристическую величину резонанса ГДР для углерода, то есть примерно 22 МэВ. Тормозное излучение может быть монохроматизировано обычно путем коллимирования пучков, излучаемых под различными углами, для получения ширины энергетической зоны, достаточной для перекрытия характеристической ширины резонанса ГДР на выбранном среднем уровне.

Фрагменты материала, обычно фрагменты кимберлитовой породы, которые подвергаются анализу на наличие алмазов, облучаются тормозным излучением раздельно. В случае, когда множество алмазосодержащих фрагментов кимберлитовой породы анализируется с целью их отделения от пустой породы, все фрагменты могут транспортироваться через средство облучения, например, один за другим или в один слой для обеспечения их раздельного облучения. Это может осуществляться с помощью конвейера, например подачей на конвейерной ленте, или при свободном падении фрагментов из выходного отверстия.

Тормозное излучение характеристической энергии фотонов поглощается углеродом, например алмазом во фрагменте материала, в гораздо большей степени по сравнению с коренной породой, в которой могут иметься включения алмазов. Затем можно будет обнаружить наличие алмазов во фрагменте на обработанном изображении дифференциального поглощения. Изображения могут быть получены с помощью матрицы детекторов, имеющей простую геометрию, или с помощью более сложной томографической системы. В любом случае может быть использована известная технология обработки изображений для улучшения имеющегося на них контраста между алмазами и породой. Обычно углерод, однородно распределенный в породе, имеет низкую концентрацию и на его слабом фоне выделяются частицы алмазов, имеющих гораздо более высокую концентрацию углерода.

В том случае, когда в результате вышеуказанного анализа определяется наличие алмазов во фрагменте материала, он отделяется от других фрагментов, содержащих только пустую породу, с помощью известных сортировальных устройств. Например, если фрагменты транспортируются и анализируются на конвейерной ленте и затем они падают вниз под действием силы тяжести в конце ленты, то выбранные фрагменты могут быть извлечены из падающего потока с помощью подходящих воздушных выбрасывателей, работой которых управляет компьютер, осуществляющий анализ.

Однако необходимо понимать, что любой другой тип сортировального устройства может использоваться для отделения фрагментов, идентифицированных как потенциально содержащие алмазы, от фрагментов пустой породы, анализ которых дал отрицательный результат.

В предпочтительном втором варианте осуществления изобретения, упомянутом выше, фрагменты, подвергающиеся анализу, снова облучают гамма-лучами тормозного излучения, имеющего заданное значение энергии. Падающие фотоны активируют углеродосодержащий материал фрагментов за счет осуществления ядерной реакции:

12C(γ,n)→11C с Q=-18,7215 МэВ

11С β+- с Q=+1,982 МэВ

τ(11С)=20 мин

Период полураспада 20 минут изотопа 11С обеспечивает различение реакции и представляет удобный интервал времени для выполнения последующих операций идентификации, как описано ниже.

Когда позитрон останавливается, он сразу же аннигилирует с электроном в соответствии с формулой:

β+-=γ+γ

Два гамма-фотона являются синхронными и коллинеарными и каждый имеет характерную энергию 0,511 МэВ, обеспечивающую их легкое обнаружение. Их уникальные признаки (противоположные направления, совмещение во времени, и возможность разрешения по энергии) могут быть использованы для обнаружения и получения изображения источника коллинеарной пары фотонов, каждый из которых имеет энергию 0,511 МэВ, как описано ниже.

Чувствительность описанного способа может быть улучшена тщательным подбором энергии падающих фотонов. Для величины Q, равной -18,7215 МэВ, пороговое значение энергии для возникновения реакции равно +18,7215 МэВ. Однако, как было указано выше, характеристическое значение для резонанса ГДР для углерода, то есть для алмазов, составляет примерно 22 МэВ. Поэтому считается, что энергия падающих фотонов оптимально должна быть повышена до величины не менее 30 МэВ. Это может быть обеспечено либо в виде непрерывного тормозного излучения с предельным значением энергии в указанном диапазоне, либо с использованием ширины спектра энергий фотонов, достаточной для того, чтобы охватить полный спектр резонанса ГДР, и подходящим средним значением энергии. За счет аккуратного подбора энергии падающих фотонов, как указано выше, можно снизить степень радиационного разрушения материала анализируемых объектов, однако без ухудшения характеристик обнаружения ответного сигнала.

Так же, как и в способе по первому варианту осуществления изобретения, фрагменты, идентифицированные как имеющие включения алмазов, отделяются от других фрагментов пустой породы, для которых получен отрицательный результат идентификации. Различительные признаки в форме времени полураспада изотопа 11С и двух синхронных и коллинеарных фотонов гамма-излучения, имеющих энергию 0,511 МэВ, а также формирование изображения источников этого излучения делают этот способ применимым для различения и отделения не только алмазов, которые полностью или частично включены во фрагменты коренной породы, но также и свободных алмазов, присутствующих в виде частиц отдельно от других частиц или в смеси с ними, например в контейнере, в гравийном концентрате или при транспортировке на ленте конвейера и т.п.

Важная особенность вышеописанного второго способа является следствием высокой проникающей способности падающих фотонов, имеющих заданную энергию, которая соответствует возбуждению эффекта резонанса ГДР в алмазе, а также высокой проникающей способности излучаемых фотонов гамма-излучения.

Это является важным как в отношении величины фрагментов, которые могут быть идентифицированы, так и в отношении однородности потока фотонов, которыми облучаются фрагменты. Что касается потока падающих фотонов, то теоретически можно показать, например, что для типичной кимберлитовой породы, имеющей плотность 2,8 г/см3, ослабление исходного потока фотонов, имеющих энергию 30 МэВ, составляет только 50% при прохождении сквозь образец кимберлита толщиной 13 см, а для образцов толщиной 10 см и 44 см соответствующее ослабление того же потока фотонов составляет 22% и 90% соответственно. Таким образом, для частиц кимберлитовой породы, имеющих размеры, например, 10 см, необходимая активация любого включения алмазов может быть легко получена при энергии фотонов, равной 30 МэВ. В любом случае можно внести соответствующие корректировки для того, чтобы учесть ожидаемое ослабление.

Таким образом, должно быть понятно, что предложенный в изобретении способ дает возможность анализа фрагментов больших размеров и могут быть подобраны соответствующие характеристики начальных шагов дробления и измельчения породы. Также необходимо понимать, что термин "фрагмент", используемый в описании, подразумевает, что объем изобретения охватывает фрагменты минералов, которые могут иметь малые размеры, а могут быть и достаточно большими.

Что касается проникающей способности и, соответственно, возможности обнаружения характерных испускаемых фотонов гамма-излучения, то теоретически можно показать, что для алмаза, находящегося в центре фрагмента кимберлита диаметром 10 см, гамма-фотоны с энергией 0,511 МэВ, излучаемые алмазом и достигающие поверхности фрагмента, ослабляются на 70%, то есть в измерительное устройство может попасть не более 30% исходного потока. Тем не менее, принимая во внимание то, что анализируемые фрагменты, как правило, имеют неправильную форму и что включения алмазов редко располагаются точно в центре фрагмента, можно предположить, что целесообразно будет разместить детекторы со всех сторон вокруг фрагментов для повышения вероятности обнаружения алмазов.

В практической реализации конструкции установки фрагменты, находящиеся на ленте конвейера, могут облучаться потоком падающих фотонов и детекторы для обнаружения гамма-излучения при этом располагается дальше, на некотором расстоянии от излучателя по ходу конвейера, причем это расстояние выбирается с учетом характеристического времени полураспада, равного 20 минутам. Детекторы могут использоваться в одиночном режиме, в режиме совпадения и в комбинациях этих режимов.

Еще одной особенностью способа второго варианта осуществления изобретения является возможность определения не только того факта, что во фрагменте имеется включение алмазов, но также расположения включения во фрагменте и его размера. Размер включения алмаза может определяться по абсолютной величине интенсивности гамма-излучения. Для определения расположения алмаза во фрагменте могут использоваться алгоритмы обработки и воссоздания изображения. Например, можно использовать два детектора гамма-излучения и вращать фрагмент между ними. В качестве альтернативы можно использовать систему позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ) с использованием большого числа стационарных детекторов или меньшего числа подвижных детекторов для создания трехмерного изображения с соответствующим пространственным разрешением для точного определения расположения включения алмаза. Имеющиеся современные детекторы с достаточным пространственным разрешением и развитым программным обеспечением использовались для экспериментального подтверждения принципов изобретения. Ниже описывается более подробно предпочтительная в настоящее время схема размещения детекторов.

Известно, что при взаимодействии фотонов с кимберлитом может возникать интерференция сигналов. Изотопы 53Fe, 52Mn и 81Sr имеют периоды полураспада, сравнимые с периодом полураспада изотопа 11С, однако их концентрации в кимберлитовой породе достаточно невелики и они не оказывают заметного эффекта на обнаружение изотопа 11С. Могла бы представлять проблему интерференция сигнала от изотопа 44К, однако энергия фотонов, связанных с этим изотопом, равна 0,4 МэВ, и соответствующее выделение фотонов с энергией 0,511 МэВ может устранить возможность интерференции сигналов в этом случае.

Самый обычный элемент в образцах кимберлитовой породы - это кислород, однако время его полураспада в результате соответствующей ядерной реакции составляет всего 2,03 минуты. Таким образом, проблема, которую могла бы представлять интерференция в этом случае, может быть существенно ослаблена за счет выполнения шагов обнаружения углерода только после нескольких периодов полураспада изотопа 16О, например по прошествии примерно десяти минут, когда активность кислорода существенно снизится. Через двадцать минут будет доминировать остающийся позитронный распад и, соответственно, он будет обеспечивать различение углерода.

Радиоактивность облученной кимберлитовой породы, после того как она транспортируется в отвалы, оказывается низкой. Большинство элементов, которые активируются излучением, имеют периоды полураспада от нескольких секунд до нескольких часов. Через день уровни радиации существенно снижаются. Что касается облученных алмазов, то экспериментально показано, что основным источником излучения в них является изотоп 11С, который распадается в течение нескольких часов.

Из вышесказанного понятно, что идентификация углерода с использованием способа, предложенного в данном варианте изобретения, основывается на обнаружении двух синхронных и коллинеарных фотонов, излученных из области атомов углерода как результат ряда вышеуказанных реакций.

Углерод алмазов и источники углерода, не имеющие никакого отношения к алмазам, одинаковым образом излучают синхронные и коллинеарные фотоны. Формы углерода в кимберлитовой породе, не имеющего отношения к алмазам, имеют гораздо меньшие размеры и более однородно распределены в толще породы по сравнению с алмазами, имеющими размеры, представляющие практический интерес. Типичная концентрация углерода, не имеющего отношения к алмазам, составляет примерно 0,2%. Интенсивность сигнала, излучаемого только углеродом, недостаточна для того, чтобы сделать вывод о возможности присутствия алмазов в образце кимберлита, объем которого более чем в 500 раз превышает объем алмаза.

Данная проблема может быть решена путем использования технологии получения квазиизображений геометрической формы источников сигналов, излучаемых углеродом, обеспечивающих в основном идентификацию плотности углерода в области источника. Сигнал, излучаемый углеродом алмаза, не может быть выделен на фоне сигнала, излучаемого углеродом, распределенным во всем объеме фрагмента кимберлитовой породы, но может быть распознан на фоне сигнала, излучаемого углеродом меньшего объема породы, а именно минимального элемента объема, который может быть выделен с использованием указанной технологии. Эта технология может соответственно улучшить различение между углеродом алмаза и углеродом, не имеющим отношения к алмазам.

Такая технология основывается на том обстоятельстве, что для большинства типов рассматриваемых кимберлитовых пород углерод алмазов является в высшей степени сосредоточенным источником излучения. Технология получения квазиизображений использует то обстоятельство, что фотоны являются синхронными и коллинеарными так, что может быть использован алгоритм типа применяемого в ПЭТ для воспроизведения распределения источников испускания двойных фотонов. Подходящим является алгоритм, используемый в ПЭТ, в котором используется двухмерная матрица детекторов, мимо которых движется материал, являющийся источником излучения, обычно - это матрица детекторов, используемых в ПЭТ, которые размещаются вдоль конвейера и окружают его.

Вышеизложенное иллюстрируется прилагаемыми схематичными чертежами. Как можно видеть на фиг.1, кимберлит или другой исходный материал 10, подлежащий сортировке, перемещается с постоянной скоростью системой (механизмом) 12 транспортировки, например посредством показанной конвейерной ленты, через два устройства 14 и 16 получения изображений. Изображения, получаемые в первом устройстве 14 получения изображения фрагментов материала, позволяют произвести примерную оценку размеров фрагментов материала. Это может быть выполнено, например, с помощью матрицы фотодиодов, позволяющих получить двухмерную "теневую" картину фрагмента материала, которая с учетом временной координаты может быть преобразована подходящими программами обработки информации изображений для получения трехмерного представления перемещаемых фрагментов.

Во втором устройстве 16, представляющем собой устройство получения квазиизображений, используются упомянутые выше принципы работы установки ПЭТ. Синхронные и коллинеарные фотоны обнаруживаются матрицей позиционно-чувствительных детекторов 18 фотонов (фиг.2), которые измеряют положение обнаруженного фотона, время выполнения измерения и энергию фотона.

Затем информация, полученная детекторами 18, может быть обработана соответствующей программой, которая объединяет в пары обнаруженные фотоны, которые возникли синхронно, и привязывает их к мгновенному положению исходного материала. Алгоритмы обработки, используемые в программном обеспечении, позволяют "остановить" движение исходного материала, а технология трассировки лучей, учитывающая коллинеарное излучение фотонов в противоположных направлениях, позволяет воссоздать карту интенсивности сигналов, излучаемых углеродом исходного материала. Окончательная реконструкция изображения учитывает позиционную чувствительность детекторов 18 фотонов, а также выявленные пары фотонов и их коллинеарность.

Высокое временное разрешение детекторов является существенным фактором для точного воссоздания изображения и правильной идентификации пар синхронных фотонов. Было установлено, что можно пренебречь показателем отношения случайных совпадений к реальным в том случае, когда используются детекторы с наносекундным временным разрешением.

Объединение воссозданного изображения с физическим изображением фрагмента исходного материала, которое получено с помощью устройства 14, позволяет сделать вывод о том, имеется или нет в анализируемом фрагменте локальная концентрация углерода, то есть локальная концентрация углерода, которая существенно выше, чем средняя концентрация углерода во фрагментах пустой кимберлитовой породы, и которая дает основание для вывода о наличии или отсутствии алмаза 22.

После этого, как было указано выше, дробленый исходный материал поступает в сортировальное устройство 20 (фиг.1), в котором выделенные фрагменты отделяются от остальных фрагментов.

На фиг.3 схематично показаны компоненты перерабатывающей установки, в которой может быть реализован описанный способ. Ссылочное обозначение 30 относится к дробильному устройству, которое позволяет получить фрагменты породы размерами около 10 см или менее. По спуску 32 полученные фрагменты породы подаются на бесконечную конвейерную ленту 34, которая транспортирует их через облучающий аппарат (облучатель) 36 с энергией излучения 22 МэВ, который облучает фрагменты вышеупомянутым потоком гамма-излучения. Фрагменты доставляются конвейером в бункер 38, в котором их выдерживают не менее двадцати минут прежде, чем выгрузить на бесконечную конвейерную ленту 40. Далее фрагменты транспортируются конвейером через средство обнаружения, в котором матрица 42 детекторов 44 окружает ленту конвейера, как было указано выше. После средства обнаружения по ходу движения конвейера на фрагменты, идентифицированные как возможно содержащие алмазы, наносятся метки в устройстве 46 нанесения меток, после чего помеченные фрагменты извлекаются из общего потока фрагментов с помощью механического захватывающего устройства 48. Фрагменты 50 пустой породы сгружаются на следующий конвейер, который транспортирует их в отвалы, а выбранные фрагменты 52 подвергаются дроблению в дробильных устройствах 54 (грубое и тонкое измельчение) и далее перерабатываются в устройствах 56 обогащения в тяжелой среде (УОТС) с последующей сортировкой в традиционных рентгеновских сортировальных машинах 58 для получения обогащенного алмазоносного продукта 60.

Следует иметь в виду, что при добыче алмазов под землей вышеописанный процесс может осуществляться в шахте, по меньшей мере, до шага сортировки. Фрагменты пустой породы могут при этом складироваться в подземных выработках без необходимости их транспортировки на поверхность. Только выбранные фрагменты поднимаются на поверхность для дальнейшей переработки.

Необходимо понимать, что вышеприведенное описание и прилагаемые чертежи иллюстрируют некоторые варианты осуществления изобретения и что возможны различные модификации в пределах объема заявляемых притязаний.

1. Способ обнаружения наличия алмазов во фрагменте материала, в котором фрагмент облучают фотонами заданной энергии, обеспечивающей возникновение гигантского дипольного резонанса (ГДР) для получения ядерной реакции фотонов с углеродом, и на основании взаимодействия вещества фрагмента с падающими фотонами осуществляют идентификацию фрагмента как потенциального алмаза или фрагмента породы, в котором возможно наличие алмазов.

2. Способ по п.1, в котором фрагмент материала облучают тормозным излучением с энергий в диапазоне, включающем характеристический уровень энергии резонанса ГДР для углерода.

3. Способ по п.2, в котором фрагмент материала облучают тормозным излучением с энергией в диапазоне, включающем характеристический уровень энергии, равный 22 МэВ.

4. Способ по одному из пп.1-3, включающий шаги идентификации фрагмента материала как потенциального алмаза или фрагмента породы, в котором возможно наличие алмазов, по факту возникновения в результате возникновения в результате ядерной реакции фотонов с углеродом изотопа 11С с временем полураспада примерно 20 мин.

5. Способ по п.4, включающий шаг идентификации фрагмента материала как потенциального алмаза или фрагмента породы, в котором возможно наличие алмазов, по факту излучения фрагментом синхронных коллинеарных фотонов гамма-излучения на характерном энергетическом уровне.

6. Способ по п.5, в котором фрагмент материала идентифицируют как потенциальный алмаз или фрагмент породы, в котором возможно наличие алмазов, по факту излучения фрагментом синхронных коллинеарных фотонов гамма-излучения с энергией 0,511 МэВ.

7. Способ по п.5, включающий шаг анализа обнаруженных синхронных и коллинеарных фотонов гамма-излучения для обеспечения индикации относительного положения включения концентрированного углерода, возможно алмаза, во фрагменте, в котором содержится это включение.

8. Способ по любому из пп.1-3, в котором фрагмент материала идентифицируют как потенциальный алмаз или фрагмент породы, в котором возможно наличие алмаза, если поглощение фрагментом энергии фотонов указывает на наличие включения концентрированного углерода.

9. Способ по п.8, в котором фрагмент материала является фрагментом кимберлитовой породы и при этом осуществляют формирование для фрагмента дифференциального изображения поглощения энергии и определяют, содержит или нет изображение указание на наличие концентрированного углерода во фрагменте.

10. Способ поточной сортировки фрагментов материала, в котором облучают фрагменты материала гамма-излучением с энергией, на уровне которой возбуждается гигантский дипольный резонанс (ГДР) для получения ядерной реакции фотонов с углеродом, осуществляют идентификацию фрагментов как потенциальных алмазов или фрагментов породы, в которых возможно наличие алмазов, по факту возникновения в результате ядерной реакции фотонов с углеродом изотопа 11С с характерным временем полураспада примерно 20 мин и по факту излучения фрагментами синхронных коллинеарных фотонов гамма-излучения на характерном энергетическом уровне, и отделяют фрагменты, идентифицированные как потенциальные алмазы или фрагменты породы, в которых возможно наличие алмазов, от других фрагментов.

11. Способ по п.8, в котором фрагменты выдерживают после облучения не менее двадцати минут, прежде чем начинают выполнение следующих шагов по их анализу.

12. Устройство для обнаружения наличия алмазов во фрагменте материала, содержащее средство облучения фрагмента фотонами гамма-излучения, имеющими заданную энергию, на уровне которой возбуждается гигантский дипольный резонанс (ГДР) для получения ядерной реакции фотонов с углеродом, и средство идентификации фрагмента как потенциального алмаза или фрагмента породы, в котором возможно наличие алмазов, на основании взаимодействия фрагмента с падающими фотонами.

13. Устройство по п.12, в котором средство облучения обеспечивает облучение фрагмента материала гамма-излучением, имеющим энергию 22 МэВ.

14. Устройство по п.12 или 13, содержащее средство определения факта возникновения в результате ядерной реакции фотонов с углеродом изотопа 11С с характеристическим временем полураспада примерно 20 мин и факта излучения фрагментом синхронных коллинеарных фотонов гамма-излучения на характерном энергетическом уровне.

15. Устройство по п.14, содержащее средство определения факта излучения фрагментом материала синхронных коллинеарных фотонов гамма-излучения с энергией 0,511 МэВ.

16. Устройство по п.15, содержащее средство анализа обнаруженных синхронных и коллинеарных фотонов гамма-излучения для обеспечения индикации относительного положения включения концентрированного углерода, возможно алмаза, во фрагменте, в котором содержится это включение.

17. Установка поточной сортировки фрагментов материала, содержащая средство облучения фрагментов, сортировку которых необходимо произвести, гамма-излучением с энергией, на уровне которой возбуждается гигантский дипольный резонанс (ГДР) для получения ядерной реакции фотонов с углеродом, и средство идентификации фрагментов как потенциальных алмазов или фрагментов породы, в котором возможно наличие алмазов, по факту возникновения в результате ядерной реакции фотонов с углеродом изотопа 11С с характерным временем полураспада примерно 20 мин и по факту излучения фрагментами синхронных коллинеарных фотонов гамма-излучения на характерном энергетическом уровне, и средство отделения фрагментов, идентифицированных как потенциальные алмазы или фрагменты породы, в которых возможно наличие алмазов, от других фрагментов.

18. Установка по п.17, содержащая средство временного хранения для выдерживания фрагментов не менее двадцати минут до использования средства идентификации.

19. Установка по п.18, в которой средство хранения содержит бункер для удерживания фрагментов после облучения и их подачи в средство идентификации после выдерживания в течение не менее двадцати минут.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к инструментальному активационному анализу. .

Изобретение относится к области ядерно-физических методов анализа элементарного состава, а именно к инструментальному активационному анализу, и может быть использовано, например, при массовом анализе геологических материалов на содержание делящихся элементов.
Изобретение относится к методам анализа материалов радиационными способами и может быть использовано для определения тяжелых элементов, в том числе и благородных металлов при низких субфоновых их содержаниях в горных породах, рудах и минеральных при поиске, разведке и отработке рудных месторождений.
Изобретение относится к методам анализа материалов радиационными способами и может быть использовано для определения тяжелых элементов, в том числе и благородных металлов, при низких субфоновых их содержаниях в горных породах, рудах и минералах при поиске, разведке и отработке рудных месторождений.

Изобретение относится к области ядерной техники и может найти применение в медицине и в различных технологиях, например при извлечении алмазов из породы. .

Изобретение относится к ядерной физике и может быть использовано для дистанционного обнаружения и анализа контрабандных материалов: наркотиков, взрывчатых веществ, делящихся веществ при таможенном досмотре, патрулировании транспортных коридоров, государственных границ

Изобретение относится к области элементного анализа приповерхностного слоя многокомпонентного вещества и может найти применение для неразрушающего контроля компонентного состава приповерхностного слоя твердого тела, позволяющего определять распределения концентраций отдельных компонент с разрешением по глубине при известном элементном составе

Обнаружение алмазов

Наверх