CS260685B1 - Zařízení pro analýzu látek metodou nepružného rozptylu neutronů - Google Patents

Abstract

Zařízení pro analýzu látek metodou nepružného rozptylu neutronů je určeno k analýze objemových vzorků surovin, zejména ke stanovení obsahu uhlíku v surovinách. Skládá se ze zdroje rychlých neutronů a detektoru vysokoenergetiokýoh fotonů, mezi kterými je vložen stínící klín z materiálu o vysoké hustotě, zužující se na obě strany od místa maximálního průřezu. Zařízení dále obsahuje alespoň jednu měřicí násypku uloženou na vodící dráze, přičemž vnitřní stěna měřicí násypky svírá s osou zdroj - detektor ostrý úhel, jehož zdánlivý vrchol leží nad zdrojem rychlých neutronů.

Description

Vynález se týká zařízení pro analýzy surovin metodou nepružného rozptylu rychlých neutronů, obsahujícího plnící zásobník, alespoň jednu měřící násypku, zdroj rychlých neutronů a detektor vysokoenergetických fotonů.

Dosud známá zařízení pro analýzu látek metodou registrace vysokoenergetických fotonů z nepružného rozptylu neutronů na jádrech atomů nespecifikují vhodná uspořádání systému zdroj neutronů - stínění gama záření zdroje neutronů - detektor.

V řadě publikovaných prací je popisováno uspořádání obdobné měření ve vrtech, to znamená systém zdroj neutronů - stínění - detektor jsou umístěny v trubce, obklopené měřenou surovinou. Takový systém jednak způsobuje velké množství nežádoucích fotonů a radiačního záchytu tepelných neutronů ve spektru, jednak je velmi obtížně zvládnutelný z hlediska ochrany personálu před ionizujícím zářením. Rovněž je popsáno zařízení pro neutronovou analýzu obsahu zejména uhlíku. Není však optimalizován tvar stínícího klínu a vzorek suroviny je uvažován pouze na jedné straně klínu.

Uvedené nedostatky jsou podstatně omezeny zařízením dle vynálezu, obsahujícím plnící zásobník alespoň jednu měřicí násypku, zdoj rychlých neutronů a detektor vysokoenergetických fotonů. Podstata vynálezu spočívá v tom, že mezi zdroj rychlých neutronů, uložený v nosiči, a detektor vysokoenergetických fotonů je vložen stínící klín, jehož alespoň jeden ž rozměrů kolmých ne osu zdroj - detektor je nekonstantní. Kolem osy je uložena alespoň jedna měřicí násypka, jejíž vnitř ní stěna svírá s osou ostrý úhel, jehož zdánlivý vrchol leží nad zdrojem rychlých neutronů. Stínící klín je vytvořen z materiálu o vysoké hustotě a je na obě strany od místa maximálního průřezu zúžen. Místo maximálního průřezu leží v první polovině vzdálenosti mezi; zdrojem rychlých neutronů a detektorem vysokoenergetických fotonů.

260 685

- 2 Uvedený tvar stínícího klínu pro odstínění primárního gam8 záření zdroje neutronů zabezpečuje jednak zvýšení podílu nepružně rozptýlených neutronů na celkové emisi a / nebo zvýšení účinnosti detekce vysokoenergetických fotonů, jednak umožňuje zlepšit přesnost měření přiblížením měřené suroviny ose zdroj - detektor.

Na přiloženém výkresu je schematicky znázorněn jeden příklad provedení zařízení podle vynálezu, kdy je při měření využito dvou násypek uspořádaných z obou stran osy zdroj - detektor. Na obr. 1 je nakreslen pohled na celou sestavu s částečným řezem zařízení. Číslicí I je označena fáze plnění nebo vyprazdňování měřící násypky a číslicí II je označeno místo měření. Na obr. 2 je nekreslen řez A-A, znázorňující jedno z možných řešení stínícího klínu a dvojité měřící násypky.

Zařízení podle vynálezu se skládá z plnícího zásobníku 2, pod kterým je vodící dráha £, na níž je pohyblivě uložena dvojice měřících násypek J. Pohyb měřících násypek J po vodicí dráze 2 zajištuje pohon 4· Na opačném konci vodicí dráhy 2 je umístěn nosič £ zdroje 6 rychlých neutronů a detektor 8 vysokoenergetických fotonů. Mezi zdrojem 6 a detektorem 8 je umístěn stínící klín 2 ² materiálu o vysoké hustotě, například z olova. Stínící klín 2 alespoň jeden z rozměrů kolmých na osu S nekonstantní a je zúžen na obě střeny od místa maximálního průřezu, ležícího v první polovině vzdálenosti mezi zdrojem 6 rychlých neutronů a detektorem 8 vysokoenergetických fotonů. Kolem osy S jsou symetricky uspořádány dvě měřicí násypky 2· Vnitřní stěna každé měřící násypky 2 svírá s osou S ostrý úhel, jehož zdánlivý vrchol leží nad zdrojem 6 rychlých neutronů.

Po naplnění měřeným vzorkem z plnícího zásobníku 4 jsou měřící násypky 2 dopraveny po vodicí dráze 2 pomocí pohonu 4 z místa plnění a vyprazdňování I do místa měření II, odkud jsou po provedeni měření násypky J přemístěny zpět do místa plnění a vyprazdňování I k jejich vyprázdnění a opětnému naplnění analyzovaným materiálem.

Zařízení pro analýzu látek metodou nepružného rozptylu neutronu dle vynálezu lze využít pro analýzu objemných vzorků surovin, zejména k analýze obsahu uhlíku v uhlí a dalších materiálech a při současném stanovení obsahu vodíku i ke stanovení výhřevnosti suroviny. Další výhodou zařízení dle vy- 3 260 685 nálezu je možnost bezpečné manipulace s radionuklidovým zdrojem neutronů a plné automatizace měřícího cyklu.

Claims (5)

1. Zařízení pro analýzu látek metodou nepružného rozptylu neutronů, obsahující plnící zásobník, alespoň jednu měřící náusypku, zdroj rychlých neutronů a detektor vysokoenergetických fotonů, vyznačené tím, že mezi zdroj (6) rychlých neutronů, uložený v nosiči (5), a detektor (8) vysokoenergetických fotonů je vložen stínící klín (7), jehož alespoň jeden z rozměrů kolmých na osu (S) procházející zdrojem (6) a detektorem (8) je nekonstantní, přičemž kolem osy (S) je uložena alespoň jedna měřící násypka (3), jejíž vnitřní stěna svírá s osou (S) ostrý úhel, jehož zdánlivý vrchol leží nad zdrojem (6) rychlých neutronů.

2. Zařízení podle bodu 1, vyznačené tím, že stínící klín (7) je vytvořen z materiálu o vysoké hustotě, například z olova a je zúžen na obě strany od místa maximálního průřezu ležícího v první polovině vzdálenosti mezi zdrojem (6) rychlých neutronů a detektorem (8) vysokoenergetických fotonů.

3. Zařízení podle bodu 1, vyznačené tím, že detektor (8) vysokoenergetických fotonů je opatřen krytem (9) z materiálu o vysokém účinném průřezu záchytu tepelných neutronů, například z bóru.

4. Zařízení podle bodu 1, vyznačené tím, že každá měřící násypka (3) je pohyblivě uložena na vodící dráze (2).

5· Zařízení podle bodů 1 a 4, vyznačení tím, že každá měřící násypka (3) je opatřena samostatným uzávěrem (10).