Датчик рентгенофлуоресцентногоанализатора

 

п1,828042

ОП ИСАН И Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 22.03.79 (21) 2759231/18-25 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 07.05.81. Бюллетень № 17 (45) Дата опубликования описания 07.05.81 (51) М. Кл.

G 01N 23/223

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 543.53 (088.8) 1 f . --":"»Q36g у

Я. И. Хавкин, И. А. Ершов, В. М. Бородачев и Ю. А. Рыжих...,,, „, (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) ДАТЧИК РЕНТГЕНОФЛУОРЕСЦЕНТНОГО

АНАЛ ИЗАТОРА

Изобретение относится к области рентгеновского флуоресцентного анализа, а более конкретно к рентгенофлуоресцентным анализаторам, используемым для непрерывного анализа текучих веществ.

Известен датчик рентгенофлуоресцентного анализатора, содержащий корпус с окном из материала, прозрачного для рентгеновского излучения, установленные внутри корпуса источник первичного излучения, детектор, систему экранов, защищающих детектор прямого излучения источника (1).

Недостатком известного устройства является необходимость подготовки среды к проведению измерений путем подготовки пробы в виде тела с криволинейной поверхностью или формирования отдельных таблеток пробы на этой поверхности, что не позволяет эффективно использовать устройство в системах автоматического контроля.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является датчик рентгенофлуоресцентного анализатора, содержащий корпус с окном из материала, слабо поглощающего рентгеновское излучение, установленные в корпусе кольцевой источник двуступенчатого возбуждения и расположенный концентрично ему детектор излучения (2).

Недостатком известного датчика является невысокая эффективность регистрации вторичного излучения исследуемой среды, зависимость результатов измерения от дисперсности технологического потока, что в совокупности приводит к снижению точности анализа.

Цель изобретения — повышение точности анализа.

10 Поставленная цель достигается тем, что в датчике рентгенофлуоресцентного анализатора, содержащем корпус с торцовым окном из материала, слабо поглощающего рентгеновское излучение, установленные в

15 корпусе кольцевой источник излучения и расположенный концентрично ему и внутри него детектор излучения, причем окно датчика выполнено в виде шарового сегмента, высота которого над детектором составляО ет 0,6 — 0,85 от расстояния между геометрическим центром детектора и средним радиусом кольцевого источника.

На чертеже показан предлагаемый датчик, разрез.

25 Датчик рентгенофлуоресцентного анализатора содержит цилиндрический корпус 1, крышку 2, защитный экран 3, перекрывающий нижнее основание корпуса 1 и являющийся измерительным окном датчика, и наЗО кидное кольцо 4. В крышке 2 установлена

828042

2д

35

G0

3 несущая труба 5, служащая для прокладки электрических кабелей и фиксации положения датчика на заданном уровне в потоке среды. Механическое соединение крышки 2 и накидного кольца 4 с корпусом 1 проводят посредством резьбового или фланцевого соединения сборочных деталей. Герметизацию корпуса осуществляют с помощью прокладок из кислотостойкой резины или пластиката. Наружние детали датчика, за исключением защитного экрана 3, изготовлены из нержавеющей стали. Защитный экран 3 изготовлен из тонкого, толщиной не более 1 мм, пластического материала, слабо поглощающего низкоэнергетическое, рентгеновское излучение (например, полипропилен или органическое стекло). Для упрощения операций по сборке первично" î преобразователя защитный экран 3 выполнен в виде отдельной целой детали вместе с кольцевым фланцем толщиной б — 8 мм.

Изготовление детали проводят или непосредственно штамповкой пластмассовой стружки в предварительно изготовленной пресс-форме или склеиванием тонкого выпуклого экрана, изготовленного из листовой пластмассы, с кольцевым фланцем.

Внутри корпуса, соосно его станкам, размещен сцинтилляционный блок 6 детектирования, состоящий из последовательно соединенных друг с другом кристалла-сцинтиллятора, фотоэлектронного умножителя и элементов электрической схемы питания

ФЭУ и согласования выходного сигнала.

Узлы блока размещены в металлическом корпусе, обеспечивающем надежность механического соединения его элементов и их световую защиту. Блок 6 детектирования помещен в цилиндрической свинцовой защите 7 на упоре с ограничительным уступом в установочной плите 8. Свинцовая защита 7 предохраняет кристалл-сцинтиллятор и фотоэлектронный умножитель от облучения потоком первичного излучения и жестко закреплена на установочнои плите

8. В установочной плите 8 выполнены отверстия для прохождения потока первичного излучения и регистрируемого детектором вторичного излучения анализируемой среды. Размеры плиты ограничены внутренним диаметром корпуса 1. К установочной плите посредством накидного кольца 4 при кимают кольцевой фланец защитного экрана

3. По краям плиты 8 установлены в свинцовых коллиматорах 9 радиоизотопные источники, например америций-241 или Iipoметий-147. Количество источников и их активность устанавливают в зависимости от диапазона измеряемых концентраций. На свинцовой защите 7 установлена с возможностью перемещения по вертикали металлическая мишень-излучатель 10, в которой посредством токарной обработки выполнена кольцевая проточка глубиной 2 мм, заполненная тонкоизмельченным порошком соли элемента, испускающего флуоресцентное излучение при облучении радиоизотопными источниками. При проведении анализа технологических сред на молибден в качестве элемента мишени-излучателя использовали барий в сочетании с ВаСО>.

Для предотвращения рассыпания материала мишени кольцевую проточку заполняют порошком соли в смеси с клеем на основе эпоксидной смолы. В качестве мишени возможно использование металлических фолы различных элементов. Габаритный размер мишени-излучателя 10 ограничен внутренним диаметром корпуса 1.

Защитный экран 3 выполнен выпуклым в виде шарового сегмента, основание которого ограничено размерами измерительнОГО окна, а превышение над детектором составляет от 0,6 до 0,85 от расстояния между геометрическим центром детектора и средним радиусом кольцевого источника.

В результате исследований, проведенных на сцинтилляционном детекторе NaI(TI) размером Ф 20+1 мм и кольцевом источнике возбуждения с внутренним радиусом

28 мм и внешним радиусом от 55 до 90 мм, при анализе водных растворов элементов и технологи 1еских пульп с плоскостями от

1,05 до 1,4 г/см" было установлено, что указанная выше величина соответствует максимуму интенсивности в инверснонной зависимости измеряемого потока от величины воздушного зазора между детектором и поверхностью пробы.

Датчик рентгенофлуоресцентн ого анализатора работает следующим образом.

Корпус 1 помещают в технологический аппарат с исследуемой средой и устанавливают на неооходимой глубине в потоке посредством фиксации трубы 5 через фланцевое соединение на крышке. Излучением радиоизотопных источников, установленных в коллиматорах 9, IIpoBopsT облучение мишени-излучателя 10. Элемент материала мишени испускает флуоресцентное рентгеновское излучение, которое, проходя через коллпмационные отверстия в установочной плите 8, облучает поверхность среды, прилегающей к защитному экрану 3. Сцинтилляционный детектор б регистрирует поток вторичного излучения, состоящего из флуоресцентного излучения определяемого элемента и рассеянного излу.чения мишени-излучателя, Выходной сигнал детектора в виде частоты следования импульсов напряжения поступает по кабелю в электронный блок обработки информации для последующего преобразования.

Применение выпуклого окна датчика позволяет увеличить пло1цадь облучаемой поверхности анализируемой среды и за счет этого повысить эффективность регистрации вторичного излучения. Изготовление окна в виде шарового сегмента предотвращает налипание воздушных пузырей на его по828042

Формула изобретения

Составитель К. Кононов

Редактор Л. Курасова Техред А. Камышникова Корректоры: О. Силуянова и Н. Федорова

Заказ 727/14 Изд. № 302 Тираж 915 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография, пр. Сапунова, 2 верхность, что повышает точность анализа потоков дисперсных сред и обеспечивает воспроизводимость измерений при настройке и тарировке устройства. Выбор превышения окна от 0,6 до 0,85 от расстояния 5 между геометрическим центром детектора и средним радиусом кольцевого источника позволяет проводить регистрацию флуоресцентного излучения определяемого элемента в максимуме интенсивности инверсион- 10 ной зависимости измеряемого потока от величины воздушного зазора между детектором и поверхностью пробы. Это позволяет, во-первых, строго зафиксировать оптимальные условия измерения и, во-вторых, 15 работать на максимальных частотах следования импульсов, что приводит к снижению статистической ошибки и повышению точности анализа.

На предприятии-заявителе проведены 20 производственные испытания потокового рентгенорадиометрического концентратора молибдена на базе описанного датчика.

Они показали, что в диапазоне концентраций 0 — 1 г/л погрешность анализа не пре- 25 вышает 1-0,08 г/л с доверительной вероятностью 0,95 при времени измерения 30 с.

Пороговая чувствительность оценивается величиной 0,012%. Измерения проводили на восходящем потоке раствора в аппаратах типа КДС, использующих аэролифтное перемешивание технологических потоков.

Датчик рентгенофлуоресцентного анализатора, содержащий корпус с торцовым окном из материала, слабо поглощающего рентгеновское излучение, установленные в корпусе кольцевой источник излучения и расположенный концентрично ему и внутри него детектор излучения, от л и ч а ю щи йс я тем, что, с целью повышения точности анализа текучих сред, окно датчика выполнено в виде шарового сегмента, высота которого над плоскостью детектора составляет 0,6 — 0,85 от расстояния между геометрическим центром детектора и средним радиусом кольцевого источника.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 498890, кл. G 01N 23/223, 1974.

2. Выложенная заявка ФРГ № 2224038, кл. 42/ 3/08, опублик. 1972 (прототип).