DD209281A1

DD209281A1 - DEVICE FOR THICKNESS INDEPENDENT RADIOMETRIC SUBASSEMBLY

Info

Publication number: DD209281A1
Application number: DD24209482A
Authority: DD
Inventors: Manfred Frenzel
Original assignee: Adw Der Ddr Zentralinstitut F
Priority date: 1982-07-30
Filing date: 1982-07-30
Publication date: 1984-04-25

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur dickenunabhaengigen Gehaltsbestimmung (z.B. Aschegehaltsbestimmung von Kohle) unter Anwendung der Vorwaertsstreuung von Quantenstrahlung. Es werden zwei Vorwaertsstreu-Messtrecken mit Gammastrahlung unterschiedlicher Energie kombiniert, wobei die Gammastrahlungsenergie der einen Messstrecke so gewaehlt wird, dass der Massenschwaechungskoeffizient des Messgutes von seiner Zusammensetzung abhaengt, waehrend die Gammastrahlungsenergie der anderen Messstrecke so hoch ist, dass der Massenschwaechungskoeffizient nicht mehr von der Zusammensetzung des Messgutes abhaengt. Im Falle der Kohle eignen sich die Gammastrahlungsenergien von 60 keV und 660 keV.The invention relates to a device for thickness-independent content determination (for example, ash content determination of coal) using the forward scattering of quantum radiation. Two forward scattering measuring sections are combined with gamma radiation of different energy, the gamma radiation energy of one measuring section being chosen so that the mass attenuation coefficient of the sample depends on its composition, while the gamma radiation energy of the other measuring section is so high that the mass attenuation coefficient is no longer dependent on the composition depends on the material to be measured. In the case of coal, the gamma-ray energies are 60 keV and 660 keV.

Description

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Vorrichtung zur dickenunabhängigen radiotnetrischen Gehaltsbestimmung;Device for thickness-independent radiotrnal content determination;

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur dickenunabhängigen GehaltsbeStimmung, z. B. zur Aschegehaltsbestimmung von'Kohle, unter Anwendung der Torwärtsstreuung von Quantenstrahlung.The invention relates to a device for thickness-independent salary determination, z. For example, for determining the ash content of coal, using the Torwärtsstreuung of quantum radiation.

Characteristic of the known technical solutions

Bei der Yorwärt3streuung von Quantenstrahlung zur GehaltsbeStimmung wird zwischen den Detektor und die Strahlenquelle eine Blende gebracht, die den direkten Eintritt des Strahlenbündels aus. der Quelle in den Detektor praktisch vollständig verhindert. In den Detektor können nur die Strahlenquanten einfallen, die im Volumen des Meßgutes entsprechend gestreut- werden (Rudanowski, A.A.; Dokl. Akad. Hauk SSSH 208 (1973), Ir. 6, 1330). Durch Einstellung einer geeigneten Meßgeometrie kann erreicht werden, daß das Meßsignal in einem gewissen Bereich mehr oder weniger unabhängig von der Schichtdicke ist und nur noch von der Zusammensetzung (Massenschwächungskoeffizient) und der Dichte der Probe abhängt (Onischenko, A.M. u.a.; Koks i chimia 1979, Heft 10, 7; 1980, Heft 4, 7; SU-Patent 507 773).In the case of Yorward scattering of quantum radiation for content determination, a diaphragm is brought between the detector and the radiation source, which indicates the direct entry of the radiation beam. the source is almost completely prevented in the detector. Only those radiation quanta can be introduced into the detector which are correspondingly scattered in the volume of the sample (Rudanowski, A.A., Dokl. Akad. Hauk SSSH 208 (1973), Ir. 6, 1330). By setting a suitable measuring geometry, it can be achieved that the measuring signal in a certain range is more or less independent of the layer thickness and depends only on the composition (mass attenuation coefficient) and the density of the sample (Onischko, AM et al., Koks i chimia 1979, Issue 10, 7, 1980, Issue 4, 7, SU Patent 507,773).

Bei sehr.starken Schwankungen der Schichtdicke kommt es vor, daß der Bereich der Schichtdickenunabhängigkeit des Meßsignals verlassen wird. Es wurde deshalb vorgeschlagen, die Vorwärtsstreuung mit einer Gamtna-Transmissionsmessung zu kombinieren.With very strong fluctuations in the layer thickness, it happens that the area of the layer thickness independence of the measuring signal is left. It has therefore been proposed to combine the forward scattering with a Gamtna transmission measurement.

141 υ a 4 5 1 4 1 υ a 4 5

Dabei dient letztere zur Messung der Dicke der Probe und liefert ein Signal, das zur Korrektur des Meßwertes der Vorwärtsstreuung dient.The latter serves to measure the thickness of the sample and provides a signal which serves to correct the measured value of the forward scattering.

Von einer Gamma-Transmissionsmessung wird aber nicht die Dicke allein, sondern das Produkt Dicke · Dichte (Flächenmasse) erlaßt. Dichteänderungen führen dann zu unbegründeten "Korrekturen" am Meßsignal der Vorwärtsstreuung. Das ist besonders in den Fällen von lachteil, in denen der gesuchte Meßeffekt nicht nur von der Zusammensetzung der Probe, sondern auch von deren Dichte gebildet wird. .From a gamma transmission measurement but not the thickness alone, but the product thickness · density (basis weight) is released. Density changes then lead to unfounded "corrections" to the forward scatter signal. This is especially true in the cases of laughter, in which the sought measurement effect is not only formed by the composition of the sample, but also by their density. ,

Object of the invention

Das Ziel der Erfindung ist die dickenunabhängige Gehaltsbestimtnung unter Anwendung der Vorwärtsstreuung von Quantenstrahlung.The aim of the invention is the thickness-independent content determination using the forward scattering of quantum radiation.

Explanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur dickenunabhängigen Gehaltsbestimmung an Schüttgütern unter Anwendung der Vorwärtsstreuung von Quantenstrahlung zu entwickeln.The invention has for its object to develop a device for thickness-independent content determination of bulk solids using the forward scattering of quantum radiation.

Die erfindungsgemäße- Vorrichtung zur dickenunabhängigen Gehaltsbestimmung unter Anwendung der Vorwärtsstreuung von Quantenstrahlung ist dadurch gekennzeichnet, daß zwei Gamma-Vorwärtsstreumeßstrecken mit Gammastrahlung unterschiedlicher Energie kombiniert sind, wobei die Gammastrahlungsenergie der einen Meßstrecke so gewählt wird, daß der Massenschwächungskoeffizient des Meß— gutes von seiner Zusammensetzung abhängt, während die Gammastrahlungsenergie der anderen Meßstrecke im allgemeinen so hoch ist, daß der Massenschwächungskoeffizient nicht mehr von der Zusammensetzung desMeßgutes abhängt. Die Anordnung von Quelle, Detektor und Blende beider Meßstrecken und der Schichtdickenbereich des Meßgutes sind so eingestellt, daß das Signal der ersten Meßstrecke minimal von der Schichtdicke und das;Signal der -zweiten Meßstrecke minimal von der Dichte des Meßgutes· abhängt. Durch Verknüpfung dieser beiden Signale, z. B. über einenThe device according to the invention for thickness-independent content determination using the forward scattering of quantum radiation is characterized in that two gamma forward scattering paths are combined with gamma radiation of different energy, the gamma-ray energy of the one measuring section being chosen such that the mass attenuation coefficient of the measured good depends on its composition while the gamma-ray energy of the other measuring path is generally so high that the mass attenuation coefficient no longer depends on the composition of the material to be measured. The arrangement of the source, detector and aperture of both measuring sections and the layer thickness range of the measured material are adjusted so that the signal of the first measuring path minimally depends on the layer thickness and the signal of the second measuring path minimally depends on the density of the measured object. By linking these two signals, z. B. over a

4*4 6 W ^ *t -J4 * 4 6 W ^ * t -J

Rechner, läßt sich ein Wert gewinnen, der ein Maß für die Zusammensetzung der Probe ist.Calculator, a value can be obtained, which is a measure of the composition of the sample.

Die Unabhängigkeit des Meßsignals von der Zusammensetzung der Probe kann leicht, durch Wahl einer solchen Gaoimastrahlungsenergie erreicht werden, bei der der Massenschwächungskoeffizient für alle in der Probe vorkommenden Elemente fast gleich ist. Im Falle von Kohle liegt diese Energie bei Ei 300 keV. Die Dichteunabhängigkeit kann durch Wahl einer geeigneten Schichtdicke erzielt werden. So läßt sich zeigen, daß es für eine Vorwärtsstreu-Meßstrecke eine bestimmte Probendicke gibt, in deren lähe das Meßsignal fast nicht von der Dichte der Probe abhängt. Diese Dicke liegt z. B. für Gammastrahlung mit einer Energie von 660 keV im gleichen Bereich wie die Dicke für minimale Schichtdickenabhängigkeit bei Gammastrahlung mit einer Energie von 60 keV. Eine 60-keV-Vorwärtsstreu-Meßstrecke kann so eingestellt werden, daß genau für die durch eine 660-keV-Meßstrecke festgelegte Schichtdicke minimale Dickenabhän^gkeit besteht.The independence of the measurement signal from the composition of the sample can be easily achieved by choosing such a gaoima irradiation energy at which the mass attenuation coefficient is almost the same for all the elements occurring in the sample. In the case of coal, this energy is 300 keV at Ei. The density independence can be achieved by choosing a suitable layer thickness. Thus, it can be shown that there is a certain sample thickness for a forward scattering measuring section, in the vicinity of which the measuring signal almost does not depend on the density of the sample. This thickness is z. For gamma radiation with an energy of 660 keV in the same range as the thickness for minimum layer thickness dependence with gamma radiation with an energy of 60 keV. A 60 keV forward scattering test section can be set so that there is minimal thickness dependency for the layer thickness determined by a 660 keV test section.

Die Eichung der Vorrichtung erfolgt am besten durch Anpassung eines geeigneten Ansatzes an eine genügend große Anzahl von Meßwerten·The calibration of the device is best carried out by adapting a suitable approach to a sufficiently large number of measured values.

embodiment

Die Figur zeigt das Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Torrichtung.The figure shows the block diagram of a gate direction according to the invention.

Die Torrichtung besteht aus zwei über eine Recheneinheit gekoppelte Torwärtsstreu-Meßstrecken, die mit Gammastrahlenquellen unterschiedlicher Energie ausgerüstet sind. Die erste Meßstrecke besteht aus einer Am-241-Quelle 4 in einer Quellenhalterung 3, einem Strahlungsdetektor 5 mit einer davor angeordneten Blende β, einem Verstärker/Analysator 7 und einem Zähler 8. Zur.zweiten Meßstrecke gehören eine. Cs-137-Quelle 10 in einer Quellenhalterung 9, ein Strahlungsdetektor 11 mit davor befindlicher Blende 12, ein Terstärker/Analysator 13 undThe gate direction consists of two coupled via a computing unit Torwärtsstreu-Meßstrecken, which are equipped with gamma-ray sources of different energy. The first measuring path consists of an Am-241 source 4 in a source holder 3, a radiation detector 5 with a previously arranged aperture β, an amplifier / analyzer 7 and a counter 8. zur.zweiten measuring path include a. Cs-137 source 10 in a source holder 9, a radiation detector 11 with front aperture 12, a Tärärker / analyzer 13 and

ein Zähler 14. Beide Meßstrecken sind.über eine Recheneinheit gekoppelt. Die Anzeige des Ergebnisses erfolgt durch die Ausgabeeinheit 16, die mit der Recheneinheit 15 verbunden ist.a counter 14. Both measuring sections are coupled via an arithmetic unit. The result is displayed by the output unit 16, which is connected to the arithmetic unit 15.

Mit dieser Vorrichtung soll der Aschegehalt von Rohbraunkohle 2 auf einem Transportband 1 bestimmt werden. Durch eine geeignete Beschickungsvorrichtung wird gewährleistet, daß ein bestimmter Schichtdickenbereich der Kohle 2 auf dem Transportband 1 eingehalten wird (15 cm ± 2 cm). Zunächst werden die Abstände der Strahlenquelle 4» der Elende 6 und des Detektors 5 vom Transportband 1 so abgeglichen, daß die erste Meßstrecke im Bereich minimaler Schichtdickenabhängigkeit arbeitet. Sie ist dann vorwiegend gegen Schwankungen des Massenschwächungskoeffizienten und der Dichte der Kohle 2 empfindlich. Die zweite Meßstrecke wird so eingestellt, daß sie im Bereich, minimaler Dichteempfindlichkeit arbeitet. Aufgrund der hohen Energie der Gammastrahlung dieser Meßstrecke (66.0 keV) ist sie auch gegen Schwankungen der Zusammensetzung weitgehend unempfindlich. Die Strahlungsintensität am Detektor 11 hängt also fast nur von der Dicke der Kohlenschicht 2 ab. Das Signal dieser Meßstrecke ist somit geeignet, die Restempfindlichkeit der ersten Meßstrecke (mit 60-ke7-Gammastrahlung) gegenüber der Schichtdicke zu korrigieren·With this device, the ash content of raw lignite 2 is to be determined on a conveyor belt 1. By a suitable charging device ensures that a certain layer thickness range of the coal 2 is maintained on the conveyor belt 1 (15 cm ± 2 cm). First, the distances of the radiation source 4 »the miserable 6 and the detector 5 from the conveyor belt 1 are adjusted so that the first measuring section operates in the range of minimum layer thickness dependence. It is then primarily sensitive to variations in the mass attenuation coefficient and the density of the coal 2. The second measurement path is set to operate in the minimum density sensitivity range. Due to the high energy of the gamma radiation of this test section (66.0 keV), it is also largely insensitive to variations in the composition. The radiation intensity at the detector 11 thus depends almost only on the thickness of the carbon layer 2. The signal of this test section is thus suitable for correcting the residual sensitivity of the first test section (with 60 ke7 gamma radiation) with respect to the layer thickness.

Die Messungen beider Meßstrecken werden synchron durchgeführt. Aus den von den Zählern 8 bzw, 14 abgegebenen Impulszahlen wird in der Recheneinheit 15 nach einer Kalibrierungsfunktion der Aschegehalt der Kohle berechnet und der Wert durch die Ausgabeeinheit 16 angezeigt. Die Kalibrierungsfunktion wird durch Anpassung eines Ansatzes an die Meß- und Analysenwerte eines repräsentativen Satzes von Proben gewonnen. The measurements of both measuring sections are carried out synchronously. From the pulse numbers delivered by the counters 8 and 14, the ash content of the coal is calculated in the arithmetic unit 15 after a calibration function, and the value is displayed by the output unit 16. The calibration function is obtained by fitting an approach to the measurement and analysis values of a representative set of samples.

Claims

invention claim

1. Torrichtung 'for thickness-independent content determination using the Torwärtsstreuung of quantum radiation, characterized in that two Torwärtsstreu measuring sections are combined with gamma radiation of different energy, wherein the gamma radiation energy of a ffießstrecke is chosen so that the mass attenuation coefficient of the measured material of. Its composition depends, while the gamma radiation energy of the other test section is so high that the mass attenuation coefficient no longer depends on the composition of the measured material.

2. Gate direction according to item 1, characterized in that the radiation sources, detectors and diaphragms are arranged and the layer thickness range of the measured material are adjusted so that the signal of the first measuring path minimally of the layer thickness and the signal of the second measuring path minimally from the density of Measured good depends.

3 · Torrichtung according Pkt. 1 and 2, characterized in that both MeßstTecken are coupled via a computing unit.

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