DD217029A1

DD217029A1 - MEASURING ARRANGEMENT FOR RADIOMETRIC SITUATION IN NON-EXHAUST BONDING LAYERS

Info

Publication number: DD217029A1
Application number: DD25345583A
Authority: DD
Inventors: Hans-Wolf Thuemmel; Manfred Rudolph; Wolfgang Dolak
Original assignee: Adw Ddr
Priority date: 1983-07-28
Filing date: 1983-07-28
Publication date: 1985-01-02

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Messanordnung zur radiometrischen Gehaltsbestimmung an Schuettguetern auf Transportbaendern, insbesondere zur Aschegehaltsbestimmung an Kohle, mittels Rueckstreuung von Gammastrahlung, wobei die Beladungshoehe kleiner als die Saettigungsrueckstreudicke ist. Eine Strahlungsquelle wird mit zwei Detektoren kombiniert, wobei die Detektoren in unterschiedlichen Abstaenden zur Strahlungsquelle angeordnet sind. Waehrend die eine Messstrecke ein stark von der Zusammensetzung abhaengiges Signal liefert, dient die zweite Messstrecke der Eliminierung der Schichtdickenabhaengigkeit des Signals der ersten Messstrecke.The invention relates to a measuring arrangement for radiometric determination of Schuettguetern on Transportbaendern, in particular for determining ash content of coal, by means of backscattering of gamma radiation, wherein the loading height is smaller than the Saettigungsrückckudicke. A radiation source is combined with two detectors, the detectors being arranged at different distances from the radiation source. While the one measuring section delivers a signal which depends greatly on the composition, the second measuring section serves to eliminate the layer thickness dependence of the signal of the first measuring section.

Description

Meßanordnung zur radiometrischen Gehaltsbestimmung in nichtsättigungsdioken Schichten : Measuring arrangement for radiometric content determination in non- saturating layers :

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Meßanordnung zur radiometrischen Gehaltsbestimmung an Schüttgütern auf Transportbändern, insbesondere zur Aschegehaltsbestimmung an Kohle, unter Anwendung der Rückstreuung von Gammastrahlung, wobei die Beladungshöhe kleiner als die Sättigungsrückstreudicke ist· - ., 'The invention relates to a measuring arrangement for the radiometric determination of the contents of bulk materials on conveyor belts, in particular for determining the ash content of coal, using the backscattering of gamma radiation, the loading height being smaller than the saturation backscatter thickness.

Characteristic of the known technical solutions

Bei radiometrischen Gehaltsbestimmungen an Schüttgütern ist der Einfluß der Schichtdicke auszuschalten oder zu korrigieren. Eine Möglichkeit besteht darin, Sättigungsrückstreuschichtdicken x_s zu garantieren. Dafür sind in der Regel spezielle Meßgutdarbietungseinrichtungen erforderlich, die oft nur unter Nebenstrombedingungen realisierbar sind· Eine andere Möglichkeit ist die Kombination von zwei Transmissionsmeßstrekken, wobei die eine zur Gehaltsbestimmung und die andere zur 'Dickenkoinpensation eingesetzt wird· Dabei muß jedoch entweder die Strahlungsquelle oder der Detektor über der Sohüttgutschicht angeordnet werden, wodurch die Gefahr ihrer Zerstörung bei schwankender Schüttgutschicht gegeben ist (DD-WP 39 674; DE-OS 26 48 434).In the case of radiometric content determinations of bulk solids, the influence of the layer thickness shall be eliminated or corrected. One possibility is to guarantee saturation backscatter thicknesses x _s . For this purpose, special Meßgutdietietungseinrichtungen are usually required, which are often feasible only under Nebenstrombedingungen · Another possibility is the combination of two Transmissionsmeßstrekken, the one for determining salary and the other used for 'Dickenkoinpensation' · However, either the radiation source or the detector be placed over the Sohüttgutschicht, whereby the risk of their destruction in fluctuating bulk layer is given (DD-WP 39 674; DE-OS 26 48 434).

Bekannt sind auch Rückstreumessungen an einem Schüttgutstrom, bei denen Strahlungsquelle und Detektor auf einem Sohlitten montiert sind, der sich direkt auf dem Meßgutstrom bewegt. Solche Messungen sind aber nur bei relativ feinkörnigem Meßgut undAlso known are backscatter measurements on a bulk material flow, in which the radiation source and detector are mounted on a base, which moves directly on the Meßgutstrom. But such measurements are only in relatively fine-grained Meßgut and

relativ langsam laufendem Transportband anwendbar.relatively slowly running conveyor belt applicable.

Aus den Messungen, der Boaendichte sind- folgende Lösungsvarianten bekannt:From the measurements, the Boaendichte the following solution variants are known:

-Eine Anordnung mit einer Strahlungsquelle und zwei Detektoren, wobei sich die Detektoren in unterschiedlichen Abständen von der Quelle befinden; zur Steigerung der Empfindlichkeit wird die Differenz; der Zählraten gebildet (Radioisotope 18 (1977) H, 6, 821);An array comprising a radiation source and two detectors, the detectors being at different distances from the source; to increase the sensitivity, the difference; the count rates formed (Radioisotope 18 (1977) H, 6, 821);

- eine Anordnung mit einer bewegten Strahlungsquelle zur Veränderung des Abstandes zum Detektor (Nuol. Instr. Methods 2§ (1969) 150);an arrangement with a moving radiation source for changing the distance to the detector (Nuol Instr. Methods 2§ (1969) 150);

'- eine Anordnung mit einer Strahlungsquelle und zwei Detektoren für Rückstreumessungen mit Korrektur der Dehler infolge schwankender Zusammensetzung des Erdbodens (Nucl· Eng· Design 30,(1974) 126; ITuol. Instr. Methods 1,6 (1971) 408);an arrangement with a radiation source and two detectors for backscatter measurements with correction of the dehler due to fluctuating composition of the soil (Nucl · Eng · Design 30, (1974) 126; ITuol. Instr. Methods 1.6 (1971) 408);

-eine Anordnung mit drei Detektoren, mit der sowohl Fehler durch schwankende Zusammensetzung des Erdbodens als auch durch- a three-detector arrangement capable of detecting both errors due to fluctuating composition of the soil and through

Oberflächenrauhigkeit eliminiert werden können (Nucl. Instr, Methods 26 (1971) 415).Surface roughness can be eliminated (Nucl. Instr, Methods 26 (1971) 415).

Object of the invention

Das Ziel der Erfindung ist die Gehaltsbestimmung an Schüttgütern auf Transportbändern unter Anwendung der Rückstreuung yon Gammastrahlung bei nichtsättigungsdicken Schichten.The object of the invention is the determination of the content of bulk materials on conveyor belts using the backscattering of gamma radiation in unsaturation-thick layers.

Explanation of the essence of the invention

Die Aufgäbe der Erfindung besteht darin, eine Gammarückstreu-MeßanOrdnung, zu schaffen, die ein schichtdickenkorrigiertes Signal für den Gehalt einer Komponente eines Zweikomponenten-3yztems liefert.The gave up of the invention is to provide a gamma backscattering measuring device, which provides a layer thickness signal corrected for the content of a component of a two component 3y zt ems.

Die erfindungsgemäße Meßanordnung ist dadurch charakterisiert,The measuring arrangement according to the invention is characterized by

daß unterhalt» der Transportbänder eine Gammastrahlungsquelle und zwei Detektoren in unterschiedlichen Abständen zur Quelle installiert sind. Die Meßstrecke, deren Detektor in größerem Abstand von der Quelle angeordnet ist, liefert ein Signal mit starker Abhängigkeit von der Zusammensetzung des Meßgutes, wenn für den Massenschwächungskoeffizienten bzw. die Dichte eine entsprechende Korrelation zum Gehalt der zu bestimmenden Komponente besteht· Die Meßempfindlichktit (relative Änderung : der Zählrate je Masseprozent Gehaltsänderung) steigt etwa proportional zum Abstand*a^ zwischen Strahlungsquelle und Detektor· Die zweite Meßstrecke, deren Detektor sich in der Bähe der Quelle befindet (die Mindestentfernung a₂ wird durch die für die .erforderliche Abschirmung des Detektors gegen die direkte Strahlung aus der Quelle benötigte Abschirmdicke bestimmt), dient der Eliminierung der Schichtdickenabhängigkeit der ersten Meßstrecke. Die von der zweiten Meßstrecke gelieferte Zählrate ist relativ wenig von der Zusammensetzung des streuenden Materials (Schüttgutes), aber stark von der Schichtdicke abhängig· Die Verknüpfung der Meßsignale der beiden Meßstrecken erfolgt vorteilhafterweise über eine Auswerteeinheit, z. B. einen Mikrorechner, über eine Elchfläche im allgemeinen zweiter Ordnung. Das Ergebnis ist dann praktisch dickenunabhängig bei nur wenig verringerter Empfindlichkeit gegenüber Konzentrationsänderungen·that the transport belts have a gamma radiation source and two detectors at different distances from the source. The measuring path, whose detector is arranged at a greater distance from the source, provides a signal with a strong dependence on the composition of the material to be measured, if for the mass attenuation coefficient or the density there is a corresponding correlation to the content of the component to be determined · The Meßempfindlichktit (relative change : the count rate per mass percentage change in salary) increases approximately in proportion to the distance * a ^ between the radiation source and the detector · The second test distance whose detector is near the source (the minimum distance a ₂ is determined by the required shielding of the detector against the direct radiation from the source required Abschirmdicke determines), serves the elimination of the layer thickness dependence of the first test section. The counting rate provided by the second measuring section is relatively little dependent on the composition of the scattering material (bulk material), but strongly on the layer thickness. The combination of the measuring signals of the two measuring sections is advantageously carried out via an evaluation unit, e.g. As a microcomputer, over a moose surface in general second order. The result is then virtually independent of thickness with little reduced sensitivity to changes in concentration.

Die Meßanordnung ist mit den verschiedensten Gammstrahlungsenergien anwendbar. Für Messungen an einem Transportband eignen sich als Strahlungsquellen besonders Am-241, Cs-137, Co-60 und Ba-137. Der Abstand der Detektoren von der Strahlungsquelle ist in Abhängigkeit von der Strahlungsenergie zu wählen. Bei Energien oberhalb 200 keV sollte der Abstand a^ des einen Detektors kleiner als 20 cm, der Abstand a^ des anderen Detektors dagegen größer als 20 om sein· Liegt die Energie unterhalb 200 keV, dann sind die entsprechenden Abstände kleiner bzw. größer als 10 cm. Als Detektoren können bekannte Detektoren eingesetzt werden {Szintillations-, Halbleiterdetektoren usw.).The measuring arrangement can be used with a wide variety of gamma radiation energies. For measurements on a conveyor belt, suitable radiation sources are, in particular, Am-241, Cs-137, Co-60 and Ba-137. The distance of the detectors from the radiation source is to be selected as a function of the radiation energy. At energies above 200 keV the distance a ^ of one detector should be less than 20 cm, the distance a ^ of the other detector should be greater than 20 om · If the energy is below 200 keV, then the corresponding distances are smaller or larger than 10 cm. As detectors known detectors can be used {scintillation, semiconductor detectors, etc.).

Die Zählraten, die von den beiden Detektoren geliefert werden, sind aufgrund der sich mit dem Abstand von der StrahlungsquelleThe count rates provided by the two detectors are due to the distance from the radiation source

verändernden Rückstreurate sehr unterschiedlich. Um eine gewisse Angleichung der beiden Zählraten zu erreichen, können verschiedene Mittel eingesetzt werden· Eine Möglichkeit besteht z. B_e darin, Detektoren mit unterschiedlichem Ansprechvermögen au verwenden: in der Nähe der Strahlungsquelle einen Detektor mit geringerem Ansprechvermögen (Szintillationsdetektor mit kleinem Kristalldurchmesser, Auslösezählrohre), im größeren Abstand zur Quelle einen Detektor mit höherem Ansprechvermögen (Szintillationsdetektor mit großem Kristalldurchmesser, mehrere Auslösezählröhre in Parallelschaltung). Die Zählrate des Detektors in der Fähe der Quelle kann aber auch mittels Absorber oder Blende herabgesetzt werden. .changing backscatter rate very different. In order to achieve a certain approximation of the two count rates, various means can be used. B _e is to use detectors with different response au: in the vicinity of the radiation source a detector with a smaller response (scintillation detector with a small crystal diameter, Auslösezählrohre), in the greater distance from the source a detector with a higher responsiveness (scintillation detector with a large crystal diameter, several Auslösezählröhre in parallel ). The counting rate of the detector in the vicinity of the source can also be reduced by means of an absorber or aperture. ,

Um die Dickenabhängigkeit der zweiten Meßstrecke noch weiter zu vermindern, wird das aus der Quelle austretende Primärstrahlungsbündel mittels Kollimator so eingeengt und der weiter entfernte Detektor so abgeschirmt, daß weder direkte noch einfach gestreute Strahlung registriert wird.In order to further reduce the thickness dependence of the second measurement path, the primary radiation beam emerging from the source is collimated by means of a collimator and the further detector is shielded so that neither direct nor simply scattered radiation is registered.

In der vorgeschlagenen Meßanordnung erfolgt zugleich eine weitgehende Kompensation des Einflusses von Schwankungen der Transportbanddicke und -dichte sowie von Schwankungen des Abstandes des Transportbandes von der Meßanordnung.In the proposed measuring arrangement at the same time a substantial compensation of the influence of fluctuations in the conveyor belt thickness and density and of variations in the distance of the conveyor belt from the measuring arrangement takes place.

embodiment

Die Figur zeigt das Schema einer erfindungsgemäßen Meßanordnung»The figure shows the scheme of a measuring arrangement according to the invention »

Unter einem Transportband 1, auf dem Braunkohle 2 in einer Schichtdicke von im Mittel 15 bis 20 cm befördert wird, sind eine Gammastrahlungsquelle 3 (Cs-137) in einem Kollimator 4 und zwei Szintillationsmeßdetektoren 5 und 10 senkrecht zur Oberfläche des ^xransportbandes in dessen Laufrichtung angeordnet. Die Szintillationsdetektoren 5 und 10 befinden sich in Abschlrmkolliraatoren 6 und 11, so daß keine direkte Strahlung von der Quelle 3 in die Detektoren gelangen kann· Der Detektor 5 besitzt einen Abstand a₂ = 15 cm von der Quelle 3, der Detektor 10 einen Abstand a₁ = 40 cm von der Quelle 3. Die Detektoren 5 und 10 sind jeweils mit einem Analysator 7 bzw. 12 und einem Zähler 8 bzw. 13 verbunden. Die Verknüpfung der ZählerUnder a conveyor belt 1 on which brown coal 2 is conveyed in a layer thickness of 15 to 20 cm on average, a gamma radiation source 3 (Cs-137) in a collimator 4 and two Szintillationsmeßdetektoren 5 and 10 perpendicular to the surface of the ^x ransportbandes in its direction arranged. The scintillation detectors 5 and 10 are located in wiper collators 6 and 11, so that no direct radiation from the source 3 can reach the detectors. The detector 5 has a distance a ₂ = 15 cm from the source 3, the detector 10 a distance a ₁ = 40 cm from the source 3. The detectors 5 and 10 are each connected to an analyzer 7 or 12 and a counter 8 and 13, respectively. The linking of the counters

¹ .. ' '. . ⁵ ' ¹ .. ''. , ⁵ '

8 und 13 erfolgt über einen Mikrorechner 9; das von diesem Mikrorechner 9 ermittelte Ergebnis wird durch die Anzeigeeinheit 10 ausgegeben.8 and 13 via a microcomputer 9; The result obtained by this microcomputer 9 is output by the display unit 10.

Die von der Quelle 3 emittierte Gammastrahlung wird in der Koh~ lenschioht 2 gestreut und gelangt in die Detektoren 5 und 10· Die dadurch bedingten Impulsraten der beiden Detektoren werden auf bekannte Weise mit den Zählern 8 und 13 registriert. Die Zählergebnisse werden dem Mikrorechner 9 zur Verarbeitung über eine Eichfläche zweiter OrdnungThe gamma radiation emitted by the source 3 is scattered in the carbon layer 2 and reaches the detectors 5 and 10. The pulse rates of the two detectors resulting therefrom are registered in a known manner with the counters 8 and 13. The counting results are sent to the microcomputer 9 for processing via a second-order calibration surface

c_A = AN₁ + Bn| + CN₁N₂ + DN₁ +EN₂ +Ύ c _A = AN ₁ + Bn | + CN ₁ N ₂ + DN ₁ + EN ₂ + Ύ

zugeführt, p. ist der Gehalt der zu bestimmenden Komponente, N₁ und N₂ sind die Zählraten der beiden Detektoren und A, B, C, D, E, F bedeuten die Parameter der Eichfläche. Diese Parameter werden durch Messungen an Proben unterschiedlichen (bekannten) Gehalts c^ mit unterschiedlichen (bekannten) Sohütthöhen vorher bestimmt. Die Diskriminatoren werden vorzugsweise so eingestellt, daß das Gesamtspektrum registriert wird.supplied, p. is the content of the component to be determined, N ₁ and N ₂ are the count rates of the two detectors and A, B, C, D, E, F are the parameters of the calibration area. These parameters are predetermined by measurements on samples of different (known) content c ^ with different (known) Sohütthöhen. The discriminators are preferably adjusted to register the entire spectrum.

Claims

Brfindun'gsanspruph i

1. measuring device for radiometric determination of bulk solids on conveyor belts by backscattering of gamma radiation in non-saturating layers, "consisting of radiation source, radiation detector, analyzer and counter, characterized in that a second detector with analyzer and counter vorgedehen is -der at a different distance is arranged to the radiation source ·

2 measuring device according to point 1, characterized in that "at gamma radiation energies below 200 keV one detector is located closer than 10 cm, the other detector is more than 10 cm from the radiation source,

3 »measuring arrangement according to item 1, characterized in that" at Gaminastrahlungsenergien about 200 keV, a detector closer than 20 cm, the other detector more than 20 cm to the radiation source are arranged.

4, measuring arrangement according to point i, characterized in that are used as detectors scintillation or semiconductor detectors or trip counter tubes ·

Measurement device according to item 1, characterized in that the detector, which is further away from the radiation source, is shielded against direct and simply scattered radiation by means of collimators and shields.

G, measuring device according to item 1 $ characterized in that the draw near to the radiation source disposed detector has a lower response than the more distant detector · ~ ""'^

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