DE2950595A1 - Borehole probe using X=ray emission esp. for ore exploration - has adjustable shielding to give large back scatter angle - Google Patents

Borehole probe using X=ray emission esp. for ore exploration - has adjustable shielding to give large back scatter angle

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DE2950595A1 DE19792950595 DE2950595A DE2950595A1 DE 2950595 A1 DE2950595 A1 DE 2950595A1 DE 19792950595 DE19792950595 DE 19792950595 DE 2950595 A DE2950595 A DE 2950595A DE 2950595 A1 DE2950595 A1 DE 2950595A1
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Abstract

Borehole probe has a measuring system for using non-dispersive X-ray fluorescence with radiation collimation for element analysis; the measuring system comprises a radiation source, a detector for the X-ray fluorescence and/or Compton scatter radiation and a shield to keep direct radiation away from the detector. The radiation source, detector and shield form a generally cylindrical assembly inside the borehole. Specifically, the shield is composed of two parts forming between them a conical, slit-shaped collimation gap, for conducting the primary radiation from the radiation source; the detector is located inside that part of the shielding which comprises a cylinder and conical apex, and a groove-shaped window in the cylindrical part permits entry of the measuring radiation beam. The other component of the shielding is pref. an adjustable shielding ring with the radiation source located at the centre of its hollow conical surface; the source is also adjustable relative to the shielding. The detector is pref. axially adjustable inside the first component by means of its mounting. Used in the detection and analysis of ores in boreholes. The arrangement makes use of the fact that optimum measurements are obtd. from the sec. radiation when the back scatter angle is approx. 180 deg. rather than 90 deg. as in previous equipment. This is esp. suitable for elements having an atomic number greater than 45.

Description

Meßsystem einer BohrlochsondeMeasurement system of a borehole probe

Beschreibung: Die Erfindung betrifft ein Meßsystem einer Bohrloch-Sonde zur Anwendung der nichtdispersiven Röntgenfluoreszenz mit Strahlenkollimierung für die Elementanalyse, mit einer Strahlenquelle, einem Detektor für die Röntgenfluoreszenz- und/oder Comptonstreustrahlung und einer Abschirmung des Detektors gegenüber direkter Strahlung aus der Strahlenquelle, wohei die Strahlenquelle, der Detektor und die Abschirmung von dem anregbaren Material in zylindrischer Geometrie umgeben und relativ zueinander einstellbar sind.Description: The invention relates to a measuring system for a borehole probe for the application of nondispersive X-ray fluorescence with radiation collimation for the element analysis, with a radiation source, a detector for the X-ray fluorescence and / or Compton scattered radiation and a shielding of the detector against more direct Radiation from the radiation source, including the radiation source, the detector and the Shield surrounded by the excitable material in cylindrical geometry and relative are adjustable to each other.

Es ist bekannt, die nichtdispersive Röntgenfluoreszenzanalyse zur Wertmetallexploration zu verwenden (R h o d e s, J.R., " Design and Application of X-ray Emission Analyzers Uns in Radioisotope X-ray and Electron Probe Analysis, AST:l STP 485, ASTM, 1971, pp. 243-285). Jedoch ist diese beschränkt auf trockene, unausgekleidete Bohrungen und auf Elemente mit einer Atomnummer < 45. Es wurde aber festgestellt, daß der günstige Winkel zwischen Primär- und Sekundärstrahlung bei 900 liegt.It is known to use the non-dispersive X-ray fluorescence analysis To use valuable metal exploration (R h o d e s, J.R., "Design and Application of X-ray Emission Analyzers Uns in Radioisotope X-ray and Electron Probe Analysis, AST: 1 STP 485, ASTM, 1971, pp. 243-285). However, this is limited to dry, unlined holes and on elements with an atomic number <45. It was but found that the favorable angle between primary and secondary radiation is 900.

Ausgehend von der wissenschaftlichen Erkenntnis, daß die optimale Meßgeometrie erst bei einem Rckstreuwinkel von 180° bzw. nahezu 130° erreicht wird, besteht die Aufhabe cler Erfindung darin, ein Meßsystem der eingangs genannten Art auf die Erfordernisse solcher Messungen hin auszubilden.Based on the scientific knowledge that the optimal Measurement geometry is only achieved at a backscatter angle of 180 ° or almost 130 °, The object of the invention is to develop a measuring system of the type mentioned at the beginning to meet the requirements of such measurements.

Die Lösung der Aufgabe ist in den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 aufgezeigt. Die Unteransprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder.The solution to the problem is in the characterizing features of the claim 1 shown. The subclaims provide advantageous developments of the invention again.

Die besonderen Vorteile der Erfinaung liegen darin, daß die Strahlenquelle und die kombinierte Abschirmung so angeordnet und ausgelegt sind, daß auf den Detektor nicht direkt eingestrahlt wird, aber mit dem verstellbaren und mit der Schraube fixierbaren Absc!iirmring eine kollimierte Strahlung zu dem zur Röntgenfluoreszenz anzuregenden, die Meßanordnung radial umgebenden Erz gelangt. Durch die Abschirmungen ist der Einstrahlssinkel der Röntqen- und Comptonquanten auf den Detektor einstellbar, die Goldfolie unterdrückt unerwUnschte Spektrenanteile. Die Strahlenquelle ist mit ihrer Aufnahme im Halter axial beweglich befestigt, desgleichen ist die Lage der Abschirmungen variabel und damit ist die Meßanordnung optimal auf die Bohrlochgeometrie einstellbar.The particular advantages of the invention are that the radiation source and the combined shield are arranged and adapted to be applied to the detector is not irradiated directly, but with the adjustable and with the screw fixable Absc! iirmring a collimated radiation to the X-ray fluorescence to be stimulated reaches the measuring arrangement radially surrounding ore. By the shielding is the angle of incidence of the X-ray and Compton quanta on the Detector adjustable, the gold foil suppresses undesired spectral components. the Radiation source is attached to its holder in the holder so that it can move axially, as well the position of the shields is variable and thus the measuring arrangement is optimal the borehole geometry adjustable.

Weiterhin ist eine Co57-Strahlenquelle verwendbar, die eine Anregung der Uran KαLinien ermöglicht, wobei die Quelle sehr dicht an dem durch die Abschirmungen geschützten Detektor sitzt und damit ein Rückstreuwinkel von nahe 180° realisiert ist.Furthermore, a Co57 radiation source can be used, which provides an excitation the uranium KαLinien allows the source very close to that through the Shields protected detector sits and thus a backscatter angle of close 180 ° is realized.

Die Erfindung wird im folaencen mittels eines Ausführungsbeispiels anhand der Fig. 1-4 näher erläutert, wobei die Fiq. 1-3 zur Erklärung der wissenschaftlichen Erkenntnis herangezogen werden und die Fig. 4 in einem Schnitt das Meßsystem zeigt.The invention is carried out in folklore by means of an exemplary embodiment explained in more detail with reference to FIGS. 1-4, the Fiq. 1-3 to explain the scientific Knowledge can be used and FIG. 4 shows the measuring system in a section.

In der Fachwelt wird vielfach behauptet, daß ein Winkel zwischen Primär- und Sekundärstrahluna 14, 15(s.Fig. 4) von 90° für derartige Meßzweciae von Vorteil ist, da hier der Comptonquerschnitt am kleinsten ist. Werden jedoch die Comptoneneraien Ec bezogen auf den Streuwinkel q filr eine 122 keV (Co57) Strahlung gemaß Fig. 1 betrachtet, so ist leicht erkennbar, daß bei einer 9o0-Anordnung Compton- und Uran zur Strahlung <98,44keV) nahezu gleiche Energie besitzen. Der daraus resultierende hohe Comptonuntergrund an der Stelle der Uran K l-Linie stört die quantitative Auswertunq der Spektren erheblich. Aus Fig. 1 ist außerdem zu sehen, daß bei größeren Winkeln « der Comptonquerschnitt dc leicht ansteigt, die Energie Ec jedoch abniiamt und ein Arbeiten in diesem Bereich günstiger ist. Ein Vergleich der Spektren U K α1 (Impulse zu E [KeV]) in Fig. 2 mit einem 90° Streuwinkel α und einem in der errindungsgemäßen Maßanordnunq (Fig. dl) realisierten nahe 180° Streuwinkel, macht den Vorteil deutlich.In the professional world it is often claimed that an angle between primary and secondary radiation 14, 15 (see Fig. 4) of 90 ° for such measuring purposes is advantageous is because the Compton cross-section is smallest here. However, the Comptoneneraien Ec based on the scattering angle q for 122 keV (Co57) radiation according to FIG. 1 considered, it is easy to see that in a 9o0 arrangement Compton and uranium to radiation <98.44 keV) have almost the same energy. The resulting high Compton background at the point of the uranium K 1 line interferes with the quantitative evaluation the spectra considerably. From Fig. 1 it can also be seen that at larger angles «The Compton cross-section dc increases slightly, but the energy Ec decreases and working in this area is cheaper. A comparison of the spectra U K α1 (Pulses to E [KeV]) in Fig. 2 with a 90 ° scattering angle α and one in the According to the dimensional arrangement (Fig. dl) realized close to 180 ° scattering angle, makes the advantage clearly.

Die Position der Quelle 7 und der Abschirmungen 2, 6, 8 (s.a.The position of the source 7 and the shields 2, 6, 8 (see also

Fig. 4) ist in gewissen Grenzen variabel und damit optimal einstellbar. Die vor dem Detektor 1 befestigte Goldfolie 3, 5 unterdrückt störende Spektrenanteile. Die Einflüsse der Geometrie und der Goldfolie auf das Spektrum E (KcV) sind aus Fig. 3 ersichtlich.Fig. 4) is variable within certain limits and therefore optimally adjustable. The gold foil 3, 5 fastened in front of the detector 1 suppresses interfering spectra components. The influences of the geometry and the gold foil on the spectrum E (KcV) are off Fig. 3 can be seen.

Die Fig. 4 zeigt eine Meßsystem-Anordnung in einem übergeschobenen, dünnwandigen AlMgSiO,5-Rohr 23, das in das Bohrloch in dem zu analysierenden Material 20 einführbar ist. Die Strahlenguelle 7 (z.B.Fig. 4 shows a measuring system arrangement in a pushed over, thin-walled AlMgSiO, 5 pipe 23 that goes into the borehole in the material to be analyzed 20 is insertable. The radiation source 7 (e.g.

57-Co) sitzt mit ihrer Aufnahme 9 in der Halterung lo und kann in der Zylindersymetrieachse 21 des Systems verschoben werden. Sie sitzt im Zentrum einer ringförmigen ersten Abschirmung 8, deren Oberfläche 18 hohlkegelförmig ausgebildet ist und mit der Kegeloberfläche 22 der Snitze 6 des zweiten Abschirmteils. 2, 6 einen variierbaren Kollimatorspalt 16 bildet. Durch diesen Spalt 16 gelangt Primär- bzw. Anregungsstrahlung 14 in das umgebende Erz 20, indem die Meßstrahlung 15 erzeugt wird, die unter dem Einfallswinkel durch ein Fenster 17 auf den Detektor 1 auftrifft.57-Co) sits with its receptacle 9 in the holder lo and can in the cylinder symmetry axis 21 of the system can be moved. She sits in the center an annular first shield 8, the surface 18 of which is designed in the shape of a hollow cone is and with the conical surface 22 of the slot 6 of the second shielding part. 2, 6 a variable collimator gap 16 forms. Through this gap 16 primary or excitation radiation 14 into the surrounding ore 20 by generating the measuring radiation 15 which strikes the detector 1 through a window 17 at the angle of incidence.

Der Detektor 1 <Hp Ge/200 sec) ist in der Halterung 19 befestigt, die in den Innenraum 12 des zweiten Abschirmteils 2, 6 hineinragt.The detector 1 <Hp Ge / 200 sec) is fastened in the holder 19, which protrudes into the interior 12 of the second shielding part 2, 6.

Der Detektor 1 selbst ist gegenüber diesem Abschirmteil aus einer Kegelspitze G und einem Zylinderteil 2 sowie dem Fenster 17 ebenfalls achsial verstellbar.The detector 1 itself is in relation to this shielding part from a Cone tip G and a cylinder part 2 and the window 17 also axially adjustable.

Beide Abschirmteile 2, 6 und 8 sind mittels Halteteilen 13 und 24 im Rohr 23 zentriert angeordnet und befestigt.Both shielding parts 2, 6 and 8 are secured by means of holding parts 13 and 24 Centered in the tube 23 and fastened.

Mittels der Goldfolie 3 ist das nutförmige Fenster 17 abgedeckt.The groove-shaped window 17 is covered by means of the gold foil 3.

Eine weitere Goldfolie 5 zwischen der Reselspitze G und dem Detektor 1 schützt diesen ebenfalls gegeIl Comptonstrahlung. Die Abschirmungen 2, 6, 8 können aus Pb bestehen.Another gold foil 5 between the Resel tip G and the detector 1 also protects it against Compton radiation. The shields 2, 6, 8 can consist of Pb.

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Claims (5)

Patentansprüche: 1. Meßsystem einer Bohrloch-Sonde zur Anwendunq der nichtdispers iven Röntgenfluoreszenz mit Strahlenkollimierung für die Elementanalyse, mit einer Strahlencruelle, einem Detektor für die Röntgenfluoreszenz- und/oder Comptonstreustrahlung und einer Abschirmung des Detektors gegenüber direkter Strahlung aus der Strahlenquelle, vorbei die Strahlenouelle, der Detektor und die Abschirmung von dem anregbaren Material in zylindrischer Geometrie umgeben und relativ zueinander einstellbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschirmung (2, 6, d") aus zwei Teilen (2, 6 und 8) besteht und einen kegelsclitzförmigen Kollimationsspalt (16) für die von der Stranlencuelle (7) ausgehende Primärstrahlung (14) bildet, daß der Detektor (1) innerhalb des einen Teils (2, 6) mit Zylinder (2) und Negelspitze (6) der Abschirmung angeordnet ist, und daß im Zylinderteil (2) ein nutförmiges Fenster (17) für die Meßstrahlung <15) eingefügt ist.Claims: 1. Measuring system of a borehole probe for the application non-dispersive X-ray fluorescence with radiation collimation for element analysis, with a beam cruelle, a detector for the X-ray fluorescence and / or Compton scattered radiation and shielding the detector against direct radiation from the radiation source, past the radiation source, the detector and the shielding from the excitable material are surrounded in cylindrical geometry and are adjustable relative to each other, thereby characterized in that the shield (2, 6, d ") consists of two parts (2, 6 and 8) and a conical slot-shaped collimation gap (16) for the source of the strand (7) outgoing primary radiation (14) forms that the detector (1) within the one Part (2, 6) is arranged with cylinder (2) and cone tip (6) of the shield, and that in the cylinder part (2) a groove-shaped window (17) for the measuring radiation <15) is inserted. 2. Meßsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der andere Teil (8) der Abschirmung ein verstellharer und fixierbarer Abschirmring ist, bei dem die Strahlenguelle (7) im Zentrum der hohlkegelförmigen Oberfläche (18) angeordnet ist, wobei die Strahlenquelle (7) selbst wiederum gegenüber dem Abschirmring (8) verstellbar ist.2. Measuring system according to claim 1, characterized in that the other Part (8) of the shielding is an adjustable and fixable shielding ring which the radiation source (7) is arranged in the center of the hollow conical surface (18) is, the radiation source (7) itself in turn opposite the shielding ring (8) is adjustable. 3. tteßsysten nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor (1) über seine alterung (19) im Innern des zweiten Teils (2, 6) der Abschirmung achsial verstellbar ist.3. tteßsysten according to claim 1 and 2, characterized in that the Detector (1) on its aging (19) inside the second part (2, 6) of the shield is axially adjustable. 4. Meßsystem nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor (1) mittels Goldfolien (3, 5) gegenüber Comptonstreustrahlung abgeschirmt ist.4. Measuring system according to claim 1 or one of the following, characterized in that that the detector (1) is shielded from Compton scattered radiation by means of gold foils (3, 5) is. 5. Meßsystem nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch qekennzeichnet, daß die Strahlenquelle (7) auf einen derartigen Abstand zum Detektor (1) einstellbar ist, daß nahezu mit einem Rückstreuwinkel von 180 meßbar ist.5. Measuring system according to Claim 1 or one of the following, characterized in that that the radiation source (7) can be adjusted to such a distance from the detector (1) is that almost a backscatter angle of 180 can be measured.
DE19792950595 1979-12-15 1979-12-15 Borehole probe using X=ray emission esp. for ore exploration - has adjustable shielding to give large back scatter angle Withdrawn DE2950595A1 (en)

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