CS196153B1

CS196153B1 - Method of radiometric determination of the volume mass of the material

Info

Publication number: CS196153B1
Application number: CS825176A
Authority: CS
Inventors: Petr Votava; Antonin Kominek
Original assignee: Petr Votava; Antonin Kominek
Priority date: 1976-12-16
Filing date: 1976-12-16
Publication date: 1980-03-31

Description

(54) Způsob radiometrického stanovení objemové hmotnosti materiálu(54) Method of radiometric determination of bulk density of material

Předmětem vynálezu je způsob radiometrického stanovení objemové hmotnosti materiálu využívajícího přímé a nepřímé závislosti odezvy detektoru na stanovené veličině.The object of the invention is a method of radiometric determination of bulk density of a material using direct and indirect dependence of the detector response on a determined quantity.

Jednou z řady radiometrických metod, založených na interakci jaderného záření s hmotou, je metoda stanovení objemové hmotností pomocí detekce rozptýleného gama záření. Předností této metody oproti tradičním způsobům stanovení je především rychlost a nedestrukt:i.vnost.One of a number of radiometric methods based on the interaction of nuclear radiation with matter is the method of determination of bulk density by the detection of scattered gamma radiation. The advantage of this method over the traditional methods of determination is mainly speed and non-destruct: i.enost.

Dosud známý způsob stanovení objemové hmotnosti detekcí rozptýleného gama záření používají přístroje, které jsou konstruovány z hlediska geometrického uspořádání zdroj záření, olověné stínění, detektor rozptýleného záření tak, že celkový počet fotonů procházejících proměřovaným hmotným prostředím a registrovaných příslušným detektorem je nepřímo úměrný objemové hmotnosti proměřovaného prostředí. Využívá se totiž té skutečností, že čím hmotnější je prostředí, kterým procházejí fotony, tím účinněji jsou tímto prostředím absorbovány, což má z hlediska praktických měření za následek tu skutečnost, že dochází k poklesu celkového počtu fotonů dopadajících na měřicí detektor.Hitherto known method for determining the bulk density by detecting scattered gamma radiation uses instruments which are constructed in terms of the geometric arrangement of the radiation source, lead shielding, scattered radiation detector such that the total number of photons passing through the measured material environment and registered by the respective detector is inversely proportional to the density of the measured environment . In fact, the fact that the more massive the environment through which the photons pass, the more effectively they are absorbed by the environment, which results in a decrease in the total number of photons incident on the measuring detector in terms of practical measurements.

Nevýhoda tohoto způsobu stanovení objemové hmotnosti spočívá v tom, že pro řadu aplikací rozlišovací schopnost a citlivost není dostatečná.A disadvantage of this bulk density method is that for many applications the resolution and sensitivity are not sufficient.

Výše uvedené nedostatky jsou odstraněny způsobem radiometrického stanovení objemové hmotnosti materiálu podle vynálezu tím, že rozptýlené gama záření, procházející měřeným materiálem je detekováno dvěma detekčními jednotkami, umístěnými v rozdílných vzdálenostech od zdroje gama záření, přičemž na bližší detekční jednotce ke zdroji je velikost naměřené hodnoty četnosti přímo úměrná hodnotě objemové hmotnosti, kdežto na vzdálenější detekční jednotce je velikost naměřené hodnoty četnosti nepřímo úměrná hodnotě objemové hmotnosti a hodnota objemové hmotností materiálu je stanoven rozdílem, popřípadě podílem těchto dvou naměřených hodnot četnosti.The above-mentioned drawbacks are eliminated by the method of radiometric determination of bulk density of the material according to the invention in that the scattered gamma radiation passing through the measured material is detected by two detection units located at different distances from the gamma radiation source. directly proportional to the bulk density value, whereas on the remote detection unit, the magnitude of the measured frequency value is inversely proportional to the bulk density value and the bulk density of the material is determined by the difference or ratio of the two measured frequency values.

Hlavní výhodou způsobu radiometrického stanovení objemové hmotnosti materiálu podle vynálezu, která se zvláště uplatňuje při rozdílovém zpracování výstupních signálů obou detekčních jednotek, je ta skutečnost, že vhodnou volbou vzájemného počtu detektorů v obou detekčních jednotkách v souladu s požadovaným měřeným rozsahem objemové hmotnosti, velikostí aktivity použitého zářiče a velikosti tlouštěk olověného stínění umístěného mezí zdrojem záření a detekčními jednotkami, lze dosáhnout často až několikanásobně vyšší citlivostí optoti dosavadnímu používanému způsobu měření.The main advantage of the method of radiometric determination of the bulk density of the material according to the invention, which is particularly useful in the differential processing of the output signals of the two detection units, is that by appropriately selecting the mutual number of detectors in both detection units in accordance with the desired measured density. emitters and thicknesses of lead shielding placed between the radiation source and the detection units can often be achieved by several times higher sensitivity than the previously used measurement method.

Obecný průběh křivky závislosti počtu detekovaných fotonů na změně sledované veličiny, tj♦ objemové hmotnosti kromě nepřímé závislosti vykazuje i průběh odpovídající přímé závislosti mezi měřenou hodnotou a stanovenou veličinou, přičemž celkový tvar křivky v určitém rozmezí objemových hmotností - daném především geometrickým uspořádáním vzdálenosti zdroj záření-detektor - prochází maximem. Pro hodnotu obje196153 raové hmotnosti, při které je pro daný typ zářiče a danou vzdálenost zářič-detektor dosaženo maximální hodnoty četnosti na detektoru, tj. je registrován maximální počet rozptýlených fotonů, platí obecný vztah fm = k/d kde je hodnota objemové hmotnosti, při ktere je dosaženo maximální hodnoty četnosti na detektoru, d_ je vzdálenost středu zářiče od středu detektoru a k je konstanta vztahující se na ten který typ použitého zdroje záření. Tak např. pro zářič typu Cs 137 je konstanta k = 16.The general curve of the dependence of the number of detected photons on the change of the monitored quantity, ie ♦ the density, besides the indirect dependence, also shows the course of the corresponding direct dependence between the measured value and the determined quantity. detector - goes through maximum. The value of obje196153 ra weight, at which the maximum frequency of the detector, ie the maximum number of scattered photons is registered for a given type of emitter and given distance of emitter-detector, is the general formula fm = k / d where d_ is the distance from the center of the emitter to the center of the detector and k is the constant relative to the type of radiation source used. For example, for a Cs 137 emitter, k = 16 is constant.

Na základě shora uvedeného vztahu pak v případě použití zářiče typu Cs 137 platí, že např. při vzdálenosti detektoru od zářiče 6 cm je hodnota ?θθ kg/m^;Based on the above relationship, when using a Cs 137 emitter, for example, at a distance of 6 cm from the detector to the emitter, the value of θθ kg / m ^;

při vzdálenosti 25 cm je hodnota = = 640 kg/m^ apod.at a distance of 25 cm, the value is = 640 kg / m @ 2 and the like.

Výše uvedených skutečností lze pak pro praktické účely stanovení objemové hmotnosti využít k tomu, že na základě znalosti velikosti rozsahu výskytu objemových hmotností lze umístit tyto dvě detekční jednotky do takových dvou vzájemně odlišných vzdáleností, aby byl splněn předpoklad, že Četnost jedné z nich se bude pří zvyšování hodnoty objemové hmotnosti zvyšovat, zatímco četnost druhé detekční jednotky bude naopak klesat.For practical purposes, the above-mentioned density can be used to know, by knowing the magnitude of the density range, that the two detection units can be placed at two different distances to meet the assumption that the frequency of one of them increasing the bulk density value while the frequency of the second detection unit will decrease.

Příklad provedeníExemplary embodiment

Způsob radiometrického stanovení objemové hmotnosti materiálu je názorně uveden na experimentálním měření objemové hmotnosti pórohetonových dílců. Jako zdroje záření bylo použito 137^ o aktivitě 0,27 x 10^ Bq, k detekci rozptýleného gama záření bylo používáno Geiger-Mullerových detektorů, přičemž detekční jednotka umístěná blíže zdroje záření obsahovala jeden detektor, umístěný ve vzdáleností 8 cm od zdroje záření, zatímco vzdálenější detekční jednotka byla složena ze čtyř detektorů umístěných postupně ve vzdálenostech 27, 29, 31 a 33 cm od zdroje záření. Hodnota četnosti Nf závislá na objemové hmotnost pórohetonových dílců pro blíže umístěnou detekční jednotku a hodnota četnosti Ng pro vzdálenější detekční jednotku se měří současně.The method of radiometric determination of the bulk density of the material is illustrated by experimental measurement of the bulk density of porous concrete panels. 137 µm with 0.27 x 10 6 Bq activity was used as the radiation source, Geiger-Muller detectors were used to detect scattered gamma radiation, the detection unit located closer to the radiation source contained one detector located 8 cm away from the radiation source while the distant detection unit consisted of four detectors placed at a distance of 27, 29, 31 and 33 cm from the radiation source. The frequency value Nf depends on the density of the porous concrete elements for the closer detecting unit and the frequency value Ng for the remote detection unit is measured simultaneously.

Jako výsledný výstupní signál je vyhodnocován rozdíl N^ - N2, případně podíl NJ/N2·The resulting output signal is evaluated by the difference N ^ - N2, eventually the ratio NJ / N2 ·

Zvýšení relativní citlivosti způsobu radiometrického stanovení objemové hmotnosti pórohetonových dílců podle vynálezu v porovnání s používaným způsobem pro jednotlivé intervaly objemových hmotností je patrný z následující tabulky pro sledovaný interval objemových hmotností:The increase in the relative sensitivity of the method of radiometric determination of the bulk density of porous concrete panels according to the invention compared to the method used for the individual bulk density intervals can be seen from the following table for the bulk density interval under review:

obj. hmotnost /kg.m^-3/order weight /kg.m ^-3 / relativní dosavadní způsob relative existing way citlivost způsob podle vynálezu sensitivity way according to invention 700 700 0,374 0.374 6,8 6.8 750 750 0,328 0.328 4,3 4.3 800 800 0,302 0,302 3,1 3.1 850 850 0,289 0.289 2,5 2.5

Obdobné jako pro rozsah objemových hmotností 700 až 900 kg.a“3 lze podobným způsobem např. pro rozsah objemových hmot. ností 1 000 až 2 000 kg.m3 optimalizovat měření takovou geometrickou konfiguraci obou detekčních jednotek vůči zdroji záření a olověného stínění, pří kterém lze opět dosáhnout obdobného zvýšení citlivosti měřicí metody, tak, jak je uvedeno ve výše uvedené tabulce.Similar to the density range 700 to 900 kg.a · 3 can be used in a similar way, eg for the volume range. With a capacity of 1,000 to 2,000 kg.m3, optimize the measurement to the geometric configuration of the two detection units with respect to the radiation source and the lead shielding, whereby a similar increase in the sensitivity of the measurement method can be achieved as shown in the above table.

PŘEDMfiTOBJECT

Claims

OBJECT

OF THE INVENTION

Method of radiometric determination of bulk density of material characterized in that the scattered gamma radiation passing through the measured material is detected by two detection units located at different distances from the source of gamma radiation, the size of the measured frequency value is proportional to the bulk density value. on the remote detection unit, the magnitude of the measured frequency value is inversely proportional to the bulk density value, and the bulk density value of the material is determined by the difference or ratio of the two measured frequency values.