Способ контроля состава бинарных и квазибинарных смесей

 

О П И С А Н-И- Е-"

ИЗОБРЕТЕН ИЯ п1 409554

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 26.08.70 (21) 1468149/26-25 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.05.78. Бюллетень № 20 (45) Дата опубликования описания 12.05.78 (51) М. Кл. G 01N 23/20

Государственный комитет

Совета Министров СССР по девам изооретений и открытий (53) УДК 621.317.39 (088.8) (72) Авторы изобретения

А. А. Рудановский, А. Г. Васильев, П. Я. Вертебный и К. С. Клемпнер

Ордена Трудового Красного Знамени институт горного дела им. А. А. Скочинского (71) Заявитель (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ СОСТАВА БИНАРНЫХ И

КВАЗИБИНАРНЫХ СМЕСЕЙ, НАПРИМЕР ЗОЛЬНОСТИ УГЛЯ

Изобретение относится к способам контроля состава бинарных и квазибинарных смесей, например зольности угля.

Известны способы контроля состава бинарных и квазибинарных смесей, основанные на измерении интенсивности излучения, рассеянного в материале.

Цель изобретения — уменьшение влияния на результаты измерений колебаний толщины контролируемого материала, степени его упплотнения и влажности, а также увеличение чувствительности контроля и уменьшение активности источника излучения.

Для этого измеряют интенсивность бета-, гамма- или рентгеновского излучения, рассеянного в материале в направлении вперед, протяженным детектором, ось которого перпендикулярна к поверхности исследуемого материала, причем расстояние источник-детектор выбирают соответствующим плато на кривой зависимости интенсивности рассеянного излучения от толщины слоя материала, построенной по результатам измерения зависимости интенсивности рассеянного излучения от расстояния источник-детектор для различных толщин слоя исследуемого материала.

Предлагаемый способ может быть применен для контроля состава в отобранных пробах и в потоке при использовании гамма2 (или рентгеновского) излучения, а также бета-излучения (ускоренных электронов).

На фиг. 1 показана схема установки для реализации предлагаемого способа при контроле зольности угля в отобранных пробах с использованием источника мягкого гамма-излучения; на фиг. 2 представлена зависимость скорости счета (в относительных единицах) от толщины слоя при оптимальном расстоянии источник-детектор.

Источник 1 гамма-излучения (америций241) располагают с одной стороны круглой кюветы 2, заполненной исследуемым материалом. Высота кюветы, соответствующая средней толщине слоя материала, равна 4П,.

Источник расположен на оси протяженного детектора 3 (например газоразрядного счетчика). Детектор устанавливают перпендикулярно к поверхности слоя; он может быть частично погружен в глубь слоя. Между источником

1 и детектором 3 расположен экран 4, практически полностью поглощающий излучение. На детектор попадают кванты, рассеянные в объеме материала преимущественно в направлении вперед (этот термин показывает отличие от способа обратного рассеяния), Излучение, рассеянное вперед, ранее было успешно использовано, например, для контроля массы в потоке. При этом выбирали такие

409554 условия, когда скорость счета гамма-квантов, рассеянных материалом, была пропорциональна толщине 1 слоя, I = const l.

При осуществлении предлагаемого способа реализуются условия, при которых скорость счета 1 не зависит от l (в определенных пределах значений 1):

1 = const f (l).

При увеличении толщины слоя происходят ослабление плотности потока гамма-квантов в точке Z за счет самопоглощения излучения (увеличение, в среднем, ii и i2) и удаления рассеивающих объемов от источника (увеличение, в среднем Ri) и одновременное увеличение плотности потока за счет роста общего числа центров рассеяния (электронов) и

-приближения излучающих рассеянное излучение элементов объема dv к точке Z (уменьшение, в среднем R>).

При использовании показанной на фиг. 1 геометрии и специальном выборе расстояния

2 источник-детектор на кривой 1 = f(l) возникает плато (фиг. 2), в пределах которого скорость счета практически не зависит от толщины слоя.

Оптимальное расстояние Zi источник-детектор находят путем снятия при различной толщине l слоя зависимости I от Zi и выбора расстояния, при котором на кривой I = f(l) появляется плато.

В общем случае (при горизонтальном расположении детектора или при произвольном значении Zi) кривая I = f (l) имеет сложный характер (например, реализуется кривая с максимумом I), плато на кривой не наблюдается.

Экспериментальные и расчетные данные показывают, что отсутствие зависимости сигнала от толщины материала обуславливает независимость (или очень слабую зависимость) сигнала от таких возмущающих факторов, как степень уплотнения материала и его влажность.

При использовании достаточно мягкого излучения (например, америция-241) увеличение зольности угля приводит к уменьшению

50 плотности потока квантов в точке Z за счет роста ослабления излучения в угле (увеличение массового коэффициента ослабления излучения). При этом увеличение зольности действует на сигнал в одном направлении.

В опытах на лабораторном макете (фиг. 1) при l„„„— 11 см и использовании в качестве источника излучения америция-241 (Е-,, = 60 кЭв) изменение зольности на 1 абс. О/о вызывает уменьшение скорости счета на 1,9 /ц (чувствительность к зольности 1,9 /о/(/О), Метод обратного рассеяния при энергии -излучения Е-,, =бО кЭв дает чувствительность к зольности лишь в 0,6 /О//о. Таким образом, предлагаемый способ увеличивает чувствительность примерно в 3 раза по сравнению с методом обратного рассеяния.

Эксперименты с р-излучением показывают, что в этом случае при регистрации бета-частиц, рассеянных вперед, может быть получено плато на кривой 1 = f (l).

При использовании излучения, рассеянного вперед, требуется применение источника меньшей активности (меньшей мощности), чем по методу обр атного р ассеяния. Для контроля зольности угля с толщиной слоя 10 см с помощью америция-241 применяется источник активностью =3 мки.

Формула изобретения

Способ контроля состава бинарных и квазибинарных смесей, например зольности угля, основанный на измерении интенсивности излучения, рассеянного в материале, отл и ч а юшийся тем, что, с целью уменьшения влияния на результаты измерений колебаний толщины контролируемого материала, а также степени его уплотнения и влажности, измеряют интенсивность излучения, рассеянного в материале в направлении вперед, протяженным детектором, ось которого перпендикулярна к поверхности исследуемого материала, причем расстояние источник-детектор выбирают соответствующим плато на кривой зависимости интенсивности рассеянного излучения от толщины слоя материала, построенный по результатам измерения зависимости интенсивности рассеянного излучения от расстояния источник-детектор для различных толщин, слоя исследуемого материала, 409554 л о п,в сж

Корректор Л. Котова

I åäàêTîð П. Горькова

Заказ 812/1 Изд. № 446 Тираж 1122

НПО Государственного комитета Совста Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Типография, пр. Сапунова, 2

3/

1,Z

4 д 12

1 па.

Составитель А. Васильев

Тсхред А. Камыьпникова