DE2732827A1

DE2732827A1 - Analyse von teilchenueberzuegen und mineraliensuche

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Publication number: DE2732827A1
Application number: DE19772732827
Authority: DE
Inventors: Dennis John Carson Macourt
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-07-20
Filing date: 1977-07-20
Publication date: 1978-02-23
Also published as: GB1587951A; DE2732827C2; CA1098809A

Description

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ί O O O München 22 Steinsdorfstraße 71 - 22 T r I rIn η 089 / 29 84

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Dennis John Carson Mac our t : ] K'ionaw;»»-! 3 Λ ve nut;, Lindfielä, New Soutl· Wal*¹---. /

Analyse von Teilchenüberzügen und Mineraliensuche

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Nachweis eines Überzugs auf der Oberfläche eines teilchenförmigen Materials, ein Verfahren zum Nachweis eines Radonübexzugs auf der Oberilächp von teilcheniörmigem Material, ein Verfahren zum Nachweis eines Halogenüberzugs, insbesondere eines Jod Überzugs auf der Oberflache von teilchenförmigen! Material, ein Verfahren zum kontinuierlichen Nachweis ein.'«, gasförmigen Radon- oder Jodüberzugs aut der Oberfläche von teilchenförmigen! Material, eine Vorrichtung zum Abtrennen von teilchenförmigem Material von einem darauf belindlichpn Überzug, sowie eine Vorrichtung zum Nachweis eines Überzugs auf der Oberfläche von teilchenförmigem Material.

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Besonderes Anwendungsgebiet der Erfindung ist die Suche aus der Luft nach Uran und verwandten Mineralien und Erzen, sowie auch nach Kohlenwasserstoff-Lagerstätten, denen gemeinsam ist die Gegenwart von (1) Radon ^Ordnungszahl 88 und Atomgewicht 222, ein Produkt des radioaktiven Zerfalls des innerhalb der Mineralienlagerstätte angesammelten Urans) und (2) Halogen (insbesondere Jod).

Das anomale Auftreten von Radongas in der Nähe von Öl- und Naturgaslagerstätten, sowie auch in der Nähe von Lagerstätten des Urans und zugehörigen Mineralien oder Erzen ist gut bekannt und bei der Suche nach derartigen Lagerstätten vielfach angewendet worden. Bekannte Verfahren zum Nachweis anomalen Radongases umfassen das Bohren von flachen Bohrlöchern im Erdboden, aus denen eine Zeitlang Luft- und Gasproben gepumpt werden. Radon läßt sich nachweisen, indem die Proben durch einen geeigneten Gammastrahlendetektor geleitet werden, der anhand der Gammastrahlung des Radons beim Zerfall zu Wismut (Bi₂₁₄) und Helium eine Zählung durchführt.

Da die Halbwertszeit des Radons nur ungefähr 3, 7 Tage beträgt, entsteht eine stark anomale Konzentration des Radons oberhalb von Lagerstätten der erwähnten Art (das Radon zerfällt zeitlich rasch). Dementsprechend muß bei dem beschriebenen Verfahren nach dem Stand der Technik die Analyse der Gasprobe kontinuierlich durchgeführt werden, während das Bohrloch ausgepumpt wird. Dieses Verfahren ist mühsam und kostenaufwendig, weil es einen erheblichen Umfang an Ausrüstung an Ort und Stelle benötigt und weil es aufgrund der zum Absuchen einer bestimmten Bodenfläche erforderlichen Zeit bei Anwendung auf größere Gebiete unwirtschaftlich wird.

Der Stand der Technik umfaßt mehrere weitere Verfahren zur Messung der Radongaskonzentration in flachen Bohrlöchern, von denen das Neueste handelsüblich als "Trak Etch" bezeichnet wird. Bei diesem

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Verfahren werden geeignete Polymere oder fotographische Materialien in derartige Bohrlöcher eingebracht und dort gegebenenfalls am Boden umgestülpter Plastikbehälter befestigt. Nach einer Zeitspanne von mehreren Tagen, während der Alpha-. Beta- und Gamma-Strahlen aus dem zerfallenden aus dem Erdboden austretenden Radon kleine Löcner im pol";-» . reu Material oder Muster im fotographischen Material (Emulsion) erzeugen, je nach Geschwindigkeit des Freiwerdens (und folglich des Zerfalls) des Radongases, können mit geeigneten Chemikalien die Löcher im polymeren Material zwecks ihrer Vergrößerung geätzt werden bis zum Punkt ,an dem sie unter einem Mikroskop sichtbar werden. In ähnlicher Weise kann zwecks Sichtbarmachung der Muster das fotographische Material entwickelt werden. In beiden Fällen läßt sich aus der Häufigkeit der Muster die Konzentration des freiwerdenden Radongases bestimmen. Es sind Meßgeräte entwickelt worden zur automatischen Zählung der Löcher im Polymerisat oder zur Auswertung des fotographischen Films.

Die soeben erwähnten bekannten Verfahren erfordern eine arbeitsintensive und zeitraubende Analyse nach dem Einsammeln des exponierten Materials und sind somit aufwendig. Folglich wird zur Zeit die Anwendung derartiger Verfahren auf Gebiete beschränkt, in denen das Vorkommen größerer Mengen an Bodenschätzen bekannt ist und in denen eine nähere Untersuchung nur innerhalb eines begrenzten Gebietes erforderlich ist. Ferner werden die bekannten Verfahren in ihrer Anwendung eher auf einzelne Probenentnahmestellen beschränkt, als zur kontinuierlichen mobilen Analyse eingesetzt, wobei Fehler daraus entstehen können, daß sich einige der Bohrlöcher in der Nähe von Rissen, z.B. Fehlern in dor Erdoberfläche, befinden und daß in diesen Bohrlöchern entlang der Risse entweichendes Radon festgestellt wird, was zur erschwerten und fehlerhaften Auswertung führt.

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Es wurde festgestellt, daß auch relativ nahe beieinander liegende Bohrlöcher nicht unbedingt die gleichen Meßresultate ergeben.

Aufgabe der Erfindung ist es demgemäß, neue Verfahren und Vorrichtungen zu deren Durchführung vorzusehen, mit denen die beschriebenen Nachteile weitgehend vermieden werden.

Es wurde gefunden, daß bestimmte Materialien, deren Vorkommen in der Atmosphäre nicht vermutet war, in der Tat dort gegenwärtig sind und sich auch wirksam nachweisen lassen. Dieses Ergebnis liegt der Erfindung zugrunde und wird zum Auffinden der Lagerstätten von Uran und zugehörigen Mineralien und Erzen, Öl und natürlichem Gas verwendet. Insbesondere wird das Vorkommen unerwarteter Vorkommen in der Atmosphäre von Radon (dessen Aufsteigen oberhalb der Erdoberfläche normalerweise, aufgrund seines hohen Molekulargewichts, utcht bekannt ist) und von Halogen, insbesondere Jod (dessen atmosphärisches Vorkommen aufgrund seiner Neigung zum Sublimieren und Adsorbiertwerden unerwartet ist) zu dem angegebenen Zweck ausgenutzt .

Die Erfindung sieht ein Verfahren zum Abtrennen eines chemischen Überzugs oder Belags von Teilchen und ein Verfahren zur spektroskopischen Bestimmung der chemischen Art eines Überzugs oder Belags auf Teilchen vor. In ihrer allgemeinsten Form sieht die Erfindung ein Verfahren zum Nachweis eines Überzugs oder eines Belags auf der Oberfläche von teilchenförmigen! Material vor, bei dem man überzogenes teilchenförmiges Material in einem chemisch inerten Trägergas einschließt, das Material erhitzt, um den Überzug freizusetzen, das freigesetzte Material in ein Plasma einführt und das daraus ausgestrahlte Licht spektroskopisch untersucht.

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In einer mehr spezifischen Form oder Ausgestaltung sieht die Erfindung ein Verfahren zum Nachweis eines Radonüberzugs oder einer Radonschicht auf der Oberfläche von teilchenförmigen! Material vor, bei dem man das teilchenförmige Material in einem chemisch inerten Trägergas einschließt, das auf den Teilchen adsorbierte Radon durch Erhitzen des Materials freisetzt, die Teilchen vom Trägergas und vom Radongas abtrennt, die Gase in ein Plasma einleitet und das daraus ausgestrahlte Licht spektroskopisch untersucht.

In einer weiteren spezifischen Ausgestaltung sieht die Erfindung ein Verfahren zum Nachweis eines Halogenüberzugs oder einer Halogenschicht, insbesondere eines Jodüberzugs oder einer Jodschicht auf der Oberfläche von teilchenförmigem Material vor, bei dem man das teilchenförmige Material in einem chemisch inerten Trägergas einschließt, zum Freisetzen des auf den Teilchen adsorbierten Halogens, insbesondere Jod, das Material erhitzt, die Teilchen vom Trägerund Halogen, insbesondere Jodgas abtrennt, die Gase einem Plasma zuleitet und das daraus ausgestrahlte Licht spektroskopisch analysiert.

Die obenstehend und nachfolgend verwendeten Begriffe "Überzug", "Radonüberzug" oder "Halogenüberzug" beziehen sich auf eine große Vielfalt von möglichen Kombinationen einschließlich einzelner oder mehrerer Radon- oder Halogenatome oder -moleküle (oder Kondensationskeime), die auf der Oberfläche oder den Oberflächen eines Teilchens haften oder adsorbiert sind, und auch auf tatsächlich bestehende Überzüge oder Beläge aus Radon- oder Halogenatomen oder -molekülei^oder Kondensationskeimen),bei denen das Teilchen selbst zum Teil oder weitgehend ganz bedeckt oder eingehüllt ist mit einer dünnen Schicht von Radon- oder Halogenatomen oder -moleküleη (oder Kondensationskeimen).

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Die Erfindung soll nun unter aufeinanderfolgender Bezugnahme auf (a) bevorzugte Merkmale und (b) ein spezifisches Ausführungsbeispiel, das anhand der beiliegenden Zeichnungen erläutert wird, näher beschrieben werden. In diesem Zusammenhang wird hervorgehoben, daß die Beschreibung nicht als einschränkend aufzufassen ist.

1) Radonnachweis

Zuerst sollen die Merkmale des erfindungsgemäßen Verfahrens bei seiner Anwendung auf den Nachweis von Radon behandelt werden. Dieses Verfahren ermöglicht es, den Nachweis von Radon kontinuierlich von einem bei geringer Höhe und mit geringer Geschwindigkeit fliegendem Flugzeug aus durchzuführen.

Die Erfindung ist somit sehr geeignet für die sich über weite Gebiete erstreckende Suche nach anomalen Konzentrationen von Radon, das aus an der Oberfläche, unterhalb der Oberfläche oder in großer Tiefe liegenden Uranlagerstätten hervortritt, sowohl nach Öl- oder Naturgaslagerstätten, die bei verschiedenen Tiefen liegen können. Der Nachweis derartiger anomaler Emanationen und, unter Verwendung geeigneter Navigationsmittel, die genaue Bestimmung ihrer Lage innerhalb eines Gebietes wird mit Genauigkeit ein Gebiet aufzeigen, in dem weitere geophysische und geochemische Einzelarbeiten auf dem Boden durchzuführen sind und stellt einen größeren Fortschritt bei der Suche nach diesen Lagerstätten dar. Ferner kann unter geeigneten Bedingungen die Bestimmung derartiger Anomalien zur unmittelbaren Entdeckung von wirtschaftlich nutzbaren Lagerstätten derartiger Mineralien oder Kohlenwasserstoffansammlungen führen.

Atome oder Moleküle oder Kondensationskeime des Radongases, die hoch geladen sind, werden an der Oberfläche größere Teilchen wie Staub an der Erdoberfläche adsorbiert, an der das Radongas hervor-

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tritt.Unter Einwirkung von Wind und/oder Sonne steigen die Staubteilchen einzeln oder in Kombination in die Atmosphäre empor. Derartige in höheren Lagen befindliche Teilchen können eingesammelt und durch Anwendung mehrerer nachfolgender Analyseverfahren konzentriert werden. Wird die Analyse jedoch nicht kurz nach dem Einsammeln der Teilchen durchgeführt, so wird infolge des natürlichen Zerfalls des auf den eingesammelten Teilchen befindlichen Radons die scheinbare Größe der Anomalie stark reduziert, nachdem die Teilchen aus dem Gebiet entfernt worden sind, in dem das Radongas austritt. Am wichtigsten ist, daß eine zu große Verzögerung bei der Analyse des Überzugs dazu führen kann, daß überhaupt kein Radon festgestellt wird.

Falls ferner das angewendete Analyseverfahren kein spezifisches für Radon ist, so kann bei der Auswertung der Ergebnisse eine Unsicherheit entstehen. Z.B. ist das Wismutisotop vom Atomgewicht 214 ein Zerfallsprodukt von Radongas, das eine Halbwertszeit von mehreren Jahren aufweist. Dieses Zerfallsprodukt erscheint in der ganzen Atmosphäre als allgegenwärtig. Wird folglich ein unzulängliches Verfahren angewendet, so ergibt dieses eine irreführende anomale Radioaktivität, die unter Umständen garnicht von Radon herrührt.

Beim bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel werden nur die größeren Teilchen, das heißt diejenigen mit einer Größe von mehr als 15-20 μπα, die sich in aufsteigenden Luftströmungen nahe an der Erdoberfläche befinden, von niedrig fliegenden Flugzeugen eingesammelt. Diese Teilchen werden in ein chemisch inertes Trägergas wie Helium oder Argon oder eine Mischung daraus, das jedoch kein Edelgas sein muß, überführt in einer ähnlichen Weise, wie sie bei einem üblichen Massenspektrometer angewendet wird. Diese Art der Überführung erfordert das Schleudern, Einschießen oder die Pro-

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jektion der Teilchen, die im Vergleich zur Luft ,in der sie getragen und gesammelt werden, schwer sind, in einen Strom von Inertgas, der sie an einen gewünschten Ort bringt, das heißt einen Ort, an dem der Radontiberzug oder die Radonschicht von der Oberfläche der Teilchen entfernt wird. Bei einer erfindungsgemäßen Ausführungsform findet die Überführung statt ,wie dies später in der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnung dargestellt wird. In alternativer Weise kann die Überführung durch eine virtuelle Stoßtechnik ausgeführt werden, bei eier die Strömungsrichtung des Inertgases an einem vorbestimmten Punkt umgekehrt wird, so daß dieses die Teilchen aufnimmt und sie zum vorbestimmten Ort führt. Die Größe des vom Inertgasstrom aufgenommenen Teilchens läßt sich genau steuern durch Änderung der Geschwindigkeit des gegenströmenden Mittels sowie der Entfernung ,durch die die Teilchen geschossen werden, ehe die Strömungsumkehr stattfindet.

Der Radonüberzug wird durch Neutralisation der die Atome oder Moleküle oder Kondensationskeime an die Teilchen bindenden elektrischen Ladung von den Teilchen freigesetzt und dadurch der Überzug verdampft. Dies wird durchgeführt, indem die Teilchen in einem geeigneten Ofen erhitzt werden, das heißt die Teilchen werden einer Pyrolyse unterzogen, wobei die im Ofen befindlichen Staubteilchen von einem porösen gesinterten Filter eingefangen werden, dessen Porengröße kleiner ist als der Durchmesser der gesammelten Teilchen. In dieser Weise werden die Teilchen vom Filter zurückgehalten und nur die gasförmigen Produkte der Pyrolyse werden über das Filter hinaus von Inertgasstrom weitergetragen. Die Temperatur des Ofens wird so niedrig wie möglich gehalten, wobei eine Temperatur von der Größenordnung von 150⁰C oder weniger in jedem Fall ausreicht, um das Atom oder die Atome oder das Molekül oder die Moleküle des Radons im Überzug durch Thermophorese freizusetzen, weil gleichzeitig eine Anzahl anderer Moleküle verschiedener Verdampf-

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barkeit auch freigesetzt werden. Derartige Moleküle können Kohlewasserstoffe und möglicherweise auch Quecksilber umfassen, wobei die verdampften Moleküle im Gasstrom mit dem Radon mitgeführt werden. Diese Verfahrensschritte werden in der später folgenden Beschreibung näher erläutert.

In alternativer Weise können der Radonüberzug und die damit verbundenen Substanzen auch durch Anwendung eines primären Plasmas verdampft werden, indem das teilchenförmige Material zurückgehalten wird. Das dabei verdampfte adsorbierte Material wird vom teilchenförmigen Material getrennt und zur nächsten Stufe weitergeleitet, in der die Analyse des verdampften Materials durchgeführt wird.

Aus dem Vorstehenden geht hervor, daß ein Plasma nichi verwendet werden muß, um die Freisetzung oder Verdampfung des Radonüberzugs zu bewirken, obwohl es günstig sein kann, ein Plasma zu verwenden, wenn es beabsichtigt ist, die Teilchenüberzüge auch auf andere adsorbierte Moleküle niedriger Verdampfbarke it zu untersuchen. Die Verdampfung des adsorbierten Materials läßt sich auch, falls gewünscht, mit einem Laser durchführen.

In der nächsten Verfahrensstufe werden die freigegebenen Gase und verdampften Materialien sofort einem Plasma oder sekundärem Plasma zugeführt, das mit einem üblichen Spektrometer oder anderem geeigneten Gerät beobachtet wird, welches die Untersuchung und Messung der Emission oder Absorption durch Radon gestattet. Das Plasma kann entweder durch eine Gleichstromentladung oder durch eine Wechselstromentladung erzeugt werden, wobei im letzteren Fall nach Belieben niedere Frequenzen, Radiofrequenzen und Mikrowellenfrequenzen verwendet werden können.

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Bei der Durchführung der Analyse des aus dem erwähnten Plasma ausgestrahlten Lichts gemäß diesem Ausführungsbeispiel unter Verwendung der Verfahren der Atomemissionsspektroskopie liegt die stärkste Emissions linie des Radons bei 434,96 nm, während die nächst stärkste Linie bei ^r.45,00 nm liegt.

Die erste dieser Emissionslinien liegt neben der Emission einer gut entwickelten C-H-Bandstruktur, die am langwelligen Ende bei ungefähr 433,5 nm endet und zu einer Störung führen kann. Dies ist von besonderer Bedeutung, wenn das vorliegende Verfahren zur Suche nach Öl oder Naturgas eingesetzt wird, bei der Kohlenwasserstoffe auf der Oberfläche von Atmosphärenteilchen adsorbiert werden können, was wiederum zu bedeutender Emission der bekannten C-H-und C-N-Banden führen kann, von denen die letztere bei ungefähr 388 nm auftritt.

Die Auflösung der stärksten Emissionslinie bei 434,96 nm hängt von der Qualität des verwendeten Spektrometers ab, jedoch sind dem Fachmann verschiedene Techniken zur Erzielung des gewünschten Auflösungsvermögens und Trennung von der oben genannten C-H-Bande bekannt. Die Emissionslinie bei 745,00 nm und eine weitere naheliegende Emissionslinie des Radons bei 705,54 nm sind beide relativ frei von Störungen durch andere Kontinua, und diese Linien lassen sich entweder getrennt oder als Maß zur Differenzierung der Radonemission bei 434,96 nm von der oben erwähnten C-H-Bande miss ion verwenden.

2) Halogennachweis

Diese Ausführungsform der Erfindung wird beschrieben unter besonderer Bezugnahme auf den Nachweis von insbesondere Jod und

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von Brom. Wie im Falle des Radons wurde gefunden, daß Jod und Brom beide in Verbindung mit Lagerstätten von Öl und Naturgas und assoziierten Substanzen auftreten und überraschenderweise in der Atmosphäre gegenwärtig sind. Die Atome oder Moleküle oder Kondensationskeime des Jodgases werden an der Erdoberfläche, an der das Jodgas austritt, auf der Oberfläche von Teilchen, wie z.B. Staub, adsorbiert, die, wie oben beschrieben, in die Atmosphäre emporsteigen. Erfindungsgemäß wird,wie beschrieben, das Einfangen oder Einschließen der Teilchen im Strom des chemisch inerten Trägergases, das Erhitzen zum Freisetzen des Jodüberzugs und die spektroskopische Analyse, bei der Vorkehrungen getroffen werden, gegen das Auftreten von Fehlern, die von der natürlichen Sublimation des auf den eingeschlossenen Teilchen adsorbierten Jods herrühren könnten, allgemein durchgeführt. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung und bei Durchführung der Analyse des aus dem Plasma ausgestrahlten Lichts mittels der Atomemissionsspektroskopie liegt die geeignetste Emissionslinie des Jods bei 608,2 nm, während andere geeigente Linien bei 546,4 nm und 533,8 nm liegen. Für Brom liegt die geeignetste Emissionslinie bei 478, 5 nm.

Beim Nachweis von Jod durch Emissionsspektroskopie sollten die Wellenlänge des beim Elektrodenabbrand entstehenden Lichts nicht die Spektralinien des Jods stören. Es wurde festgestellt, daß dies auf geeignetste Weise erzielt wird durch Verwendung von Elektroden aus festem Platin oder Platin/Indium.

3) Ein erläutertes Ausführungsbeispiel

Der Nachweis von Radongas soll unter Bezugnahme der Zeichnungen beschrieben werden. Es wird nochmals hervorgehoben, daß diese Beschreibung nur die eines Beispiels ist. Es wird auch festgehalten,

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daß eine scheniatische Darstellung verwendet wurde, weil die einzelnen Bestandteile der dargestellten Apparaturen an sich üblicher Bauart sind.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung

zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens;

Fig. 2 eine Darstellung eines Flugzeugs für die Suche

nach Bodenschätzen, das mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgerüstet ist.

Die dargestellte Vorrichtung besteht aus einem Zyklonenscheider 1, in dessen Aufnahmeöffnung 2 die Luft außerhalb des Flugzeugs aufgrund der relativen Geschwindigkeit eindringt. Das in der Luft befindliche teilchenförmige Material wird an den konischen Wänden des Zyklonenscheiders 1 konzentriert und fällt nach unten zur Bodenauslaßöffnung Die übrig bleibende Luft wird durch einen Auslaß 3 abgelassen. Eine Pumpe 5 saugt die Luft von der Bodenauslaßöffnung 4 durch ein Rohr 6 in eine virtuelle Stoßvorrichtung 7, in der eine plötzliche Umkehr der Strömungsrichtung der Luft das Einschießen der konzentrierten Teilchen in und in Richtung entlang eines Rohrs 8 bewirkt, das gegenüber und nahezu einem Rohr 9 von ähnlichem Durchmesser in der Kammer angeordnet ist. Die Verringerung des in die Stoßvorrichtung 7 eintretenden Luftvolumens im Vergleich zum Volumen der in die Aufnahmeöffnung 2 des Zyklonenscheiders eintretenden Luft kann eintausendfach sein.

In die Kammer 10 wird ein chemisch inertes Trägergas, insbesondere Helium, bei konstantem Druck mittels eines Ventils 11 eingeführt.

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Die Saugwirkung der Pumpe 5 bewirkt eine Gegenströmung eines Teils des Gases entlang des Rohrs 8, wodurch das Eindringen von Luft verhindert wird, wenn der Druck des Ventils 11 in geeigneter Weise auf das Vakuum der Pumpe 5 abgestimmt ist. Eine weitere Pumpe 12 saugt einen Bruchteil des inerten Trägergas durch das Rohr 9, und dann durch den übrigen Teil der Vorrichtung (siehe unten), wobei die Strömung mittels eines Ventils 16 genau gesteuert wird.

Die durch den Zwischenraum zwischen den Rohren 8 und 9 geschossenen und im Trägergas im Rohr 9 eingeschlossenen Teilchen werden in einen gesinterten, porösen Filter 13 geleitet, der sich in einem thermostatisch regulierten Ofen 14 bei einer Temperatur von ,z.B.

100 - 200 C, befindet. Die Größe der in das Rohr 9 eintretenden Teilchen läßt sich über den Druck in der Kammer 10 regeln, welcher die Gegenströmung im Rohr 8 vergrößert oder verringert, wobei eine stärkere Strömung verhindert, daß die kleineren Teilchen genügend weit geschleudert werden, um das Rohr 9 zu erreichen. Die Größe der kleinsten den gesinterten Filter erreichenden Teilchen sollte größer als die Durchlaßgröße des Filters sein. Der Filter selbst ist zum Zwecke der Reinigung und des Ausleerens aus dem Ofen entfernbar und läßt sich mit Leichtigkeit wieder abgedichtet einsetzen.

Das durch Thermophorese im Ofen 14 von der Oberfläche der Teilchen freigesetzte Radongas fließt in ein durch zwei Elektroden erzeugtes Plasma 15 (ein Radiofrequenz- oder Mikrowellenplasma sind gleichermaßen geeignet). Dieses Plasma ist mit einem üblichen Spektrometer oder einem Monochromator 17 beobachtbar, deren Ausgangssignale durch mit einem Navigationssystem 19 verbundene elektronische Mittel 18 verarbeitet und aufgezeichnet werden. Auf diese Weise kann das Ausgangssignal des Spektrometers oder des Monochromator in Beziehung gebracht werden mit der Position des Flugzeugs über dem Boden.

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Die Vorrichtung wird vorzugsweise bei Atmosphärendruck oder einem etwas darunter liegenden Druck, z.B. im Bereich von 0, 5 1,0 Atmosphären betrieben. Sie kann jedoch bei viel niedrigeren Drücken, z.B. bei 0,1 oder sogar 0,01 Atmosphären betrieben werden, vorausgesetzt daß genügend des chemisch inerten Trägergases vorhanden ist, um die Teilchen in den porösen gesinterten Filter hineinzutragen.

Bei dem soeben beschriebenen Verfahren wird insbesondere Helium als chemisch inertes Trägergas verwendet. Anstelle von Helium kann jedoch auch ein anderes derartiges Gas, das ein Edelgas sein kann oder nicht, verwendet werden. Beispiele sind Argon, Stickstoff und Gas mischungen, wobei als Beispiel eine Argon/Helium-Mischung genannt werden kann. Die Elektroden zum Erzeugen des Plasmas bestehen aus Materialien, die frei von den Elementen sind, die mittels des Spektrometer beobachtet werden. Im beschriebenen Ausführungsbeispiel sind die Elektroden aus Platin. Bezüglich des Spektrometers wird hervorgehoben, daß die Erfindung nicht durch die Art des zu verwendenden Spektrometers oder durch das angewendete spektroskopische Analyseverfahren beschränkt ist. Ohne Alternativmöglichkeiten zu beschreiben, ist es verständlich, daß die in der Fig.l gezeigte Vorrichtung auch in einem zur Bodenschatzsuche verwendeten Straßenfahrzeug anstelle des in der Fig.2 gezeigten Flugzeugs eingebaut und betrieben werden kann.

Allgemein zusammenfassend ist das erfindungsgemäße Verfahren primär wie vorstehend in breiten Zügen beschrieben, wobei das überzogene teilchenförmige Material nacheinander (a) einem Einschluß in einen chemisch inerten Trägergas, (b) einer Erhitzung und trennenden Behandlung zum Entfernen des Überzugs vom teilchenförmigen Material mit Überführung des Überzugs in ein Plasma und (c) einer spektroskopischen Analyse innerhalb des Plasmas unterzogen wird.

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Die Erfindung umfaßt jedoch auch:

(a) Ein Verfahren zum kontinuierlichen Nachweis eines gasförmigen Radon- oder Jodüberzugs :_tuf der Oberfläche von teilchenförmigen) Material, das folgend» Schritte umfaßt:

Einsammeln von 'fMlctienförmigem Material aus der Atmosphäre; Konzentration des Materials;

Einschließen des konzentrierten Materials in einem strömenden, chemisch inerten Trägergas;

Erhitzen des teilchenförmigen Materials zum Freisetzen des darauf adsorbierten Radon- oder Jodgases; Abtrennen des teilchenförmigen Materials von den Träger-, Radonoder Jodgasen;

Einleiten der Träger- und Radon- oder Jodgase in ein Plasma und spektroskopische Untersuchung des ausgestrahlten Lichtes nach Veränderungen der Emissionsintensitäten bei bekannten Wellenlängen des Radons oder Jods.

(b) Ein Verfahren, das Verfahrensschritte aufweist, in denen teilchenförmiges Material aus einer ausgewählten Gegend, z.B. durch ein darüber fliegendes Flugzeug eingesammelt wird und das Material den vorstehend beschriebenen Verfahren unterzogen wird.

-fc)—E4eeeea_:. einem darauf befindlichen Überzug, das Verfahrensschritteehthält, in denen überzogenes teilchenförmiges Material in einem chemisch inerten Trägergas eingesjjklossen wird, das eingeschlossene Material einer Pyrolyse unterzogen wird, wodurch der Überzug vom teilchenförmigen Material durch Thermophorese abgelöst das teilchenförmige Material und der abgelöste Überzug n.

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i« e von einem darauf befindlicher Überzug, das eine Kyrntunation von Mitteln zum Einsammeln des teilchenförmigen Materials ,

itteln zum Einschließet. Jes eingesjmfmelten teilchenförmigen Materials in einem ehe m !schattierten Trägergas, Mitteln zum Durchführen einer PiU»olyse und einer Freisetzung des eingeschlossenen überzogenen teilchenförmigen Materials ,and Mitteln zum Abtrennen des freigesetzten Überzugs von dem teilchenförmigen ,«material aufweist.

(e) Eine Vorrichtung zum Nachweis eines Überzugs auf der Oberfläche von teilchenförmigen! Material, die eine Kombination von Mitteln zum Einsammeln des teilchenförmigen Materials, Mitteln zum Einschließen des gesammelten teilchenförmigen MateriaLs in einem chemisch inerten T rager gas, Mitteln zum Durchführen einer Pyrolyse und einer Ablösung des eingeschlossenen überzogenen teilchenförmigen Materials, Mitteln zum Abtrennen des abgelösten Überzugs von dem teilchenförmigen Material, und ein Plasma, in das der abgetrennte Überzug befördert wird und in dem dieser spektroskopisch untersucht wird, aufweist.

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Claims

Patentans pr üche

1.) Verfahren zum Nachweis eines Überzugs auf der Oberfläche eines teilchenförmigen Materials, dadurch gekennzeichnet, daß man überzogenes ^oilcheniörmiges Material in einen Strom eines chemisch inerten Trägergases einschließt, der Überzug durch Erhitzen des Materials freisetzt, das freigesetzte Material in ein Plasma überführt und das daraus ausgestrahlte Licht sp3ktroskopisch untersucht.

2. Verfahren zum Nachweis eines Radonüberzugs auf der Oberfläche von teilchenförmigen! Material, dadurch gekennzeichnet, daß man das teilchenfönnige Material in einem chemisch inerten Trägergas eiaschließt, c"as auf den Teilchen adsorbierte Radon durch Erhitzen des Materials freisetzt, die Teilchen vom Trägergas und vom Radongas abtrennt, die Gase in ein Plasma einleitet und das daraus ausgestrahlte Licht spektroskopisch untersucht.

3. Verfahren zum Nachweis eines Halogenüberzugs, insbesondere eines Jodüberzugs, auf der Oberfläche von teilchenförmigen! Material, dadurch gekennzeichnet, daß man das teilchenförmige Material in einem chemisch inerten Trägergas einschließt, das auf den Teilchen adsorbierte Halogen, insbesondere Jod, durch Erhitzen des Materials freisetzt, die Teilchen vom Trägergas und vom Halogengas, insbesondere Jodgas, abtrennt, die Gase in ein Plasma einleitet und das daraus ausgestrahlte Licht spektroskopisch untersucht.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß man den Überzug vom teilchenförmigen Material durch Thermophorese ablöst, wobei man das beschichtete teilchenförmige Material einer Pyrolyse unterzieht.

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5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch g e k υ η η ζ e i c h η e t , daß man oen Überzug vom teilchenförmigen Material durch Filterung abtrennt.

6. Verfahren zum kontinuierlichen Nachweis eines Radon- oder Jodgasüberzugs auf der Oberfläche von teilchenförmigen! Material, dadurch gekennzeichnet, daß man teilchenf or miges Material aus der Atmosphäre sammelt, das Material konzentriert, das konzentrierte Material in einen Strom eines chemisch inerten Trägergasos einschließt, das darauf adsorbierte Radon- oder Jodgas durch Erhitzen des teilchenförmigen Materials freisetzt, das teilchenförmige Material von den Träger- und Radon- oder Jodgasen freisetzt, die Träger- und Radon- oder Jodgase in ein Plasma einleitet und spektroskopisch das ausgestrahlte Licht auf Strahlungsintensitäisänderungen bei bekannten Wellenlängen dt-s Radons oder Jods untersucht.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man das überzogene teilchenförmige Material vor dem Einschließen aus einer ausgewählten Gegend einsammelt, wie z.B. mit einem die Gegend überfliegenden Flugzeug.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wie es

im wesentlichen vorliegend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben ist.

-9.-— g ve«- einem darauf befindlichen Überzug, gekennzeich neJ^-dtTr'c h die Kombination von Mitteln zum Einsarnnjelft-ctelTteilchenförmigen Materials, Mitteln zum Eins£h4tel5eiTdes eingesammelten teilchenförmigen MaterjaJs-'Hretnem chemisch inerten Trägergas, Mitteln zur JD- eiese ueseees eeslossenen

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überzogene» ieilchgaiörweaials^ und MiUeIn 7>um Abtrennen dee-freigeeetaten Überg«(fi s em teilchenförmigen Material.

'. Vorrichtung zum Nachweis eines Überzugs auf der Oberfläche von teilchenförmigen! Material, gekennzeichnet durch die Kombination von Mitteln zum Einsammeln des teilchenförmigen Materials, Mitteln zum Einschließen des eingesammelten teilchenförmigen Materials in einem chemisch inerten Trägergas, Mitteln zur .o/ Durchführung einer Pyrolyse und zum Freisetzen des eingeschlossrnp'» überzogenen teilchenförmigen Materials, Mitteln zum Abtrennen des freigesetzten Überzugs aus dem teilchenförmigen Material, und einem Plasma, in da? der abgetrennte Überzug geleitet und in dem dieser spektroskopie eh untersucht wird.

Vorrichtung nach Anspruch 0 10, wie sie im wesentlichen vorliegend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben ist.

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