DE3443575A1

DE3443575A1 - LITHIUM TARGET

Info

Publication number: DE3443575A1
Application number: DE19843443575
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: General Mining Union Corp Ltd
Current assignee: General Mining Union Corp Ltd
Priority date: 1983-11-30
Filing date: 1984-11-29
Publication date: 1985-06-13
Also published as: GB2150737B; JPH0460320B2; AU567377B2; GB8429285D0; FI844688L; SE456193B; GB2150737A; SE8405987D0; GB8331912D0; FI844688A0; AU3593184A; SE8405987L; FR2555798B1; FR2555798A1; CA1239231A; DE3443575C2; BR8406076A; JPS60246600A; ZA849135B

Description

I tStAgH@SREICHTj I tStAgH @SREICHTj

GENERAL MINING UNION CORPORATION LIMITEDGENERAL MINING UNION CORPORATION LIMITED

LITHIUM TARGET

..

Die Erfindung bezieht sich auf ein Lithium-Target für eine Bestrahlung mit Protonen, um dadurch aufgrund der Reaktion ₃Li(p,n).Be Neutronen zu erzeugen, und außerdem auf eine Vorrichtung zum Feststellen der Anwesenheit einer ausgewählten Substanz in Erzen mittels Neutronenaktivierungsanalyse, insbesondere zum Feststellen des Goldgehalts in goldhaltigen Erzen.The invention relates to a lithium target for irradiation with protons to thereby _{generate 3} Li (p, n) .Be neutrons as a result of the reaction, and also to a device for determining the presence of a selected substance in ores by means of neutron activation analysis, especially for determining the gold content in gold-bearing ores.

Eine praxisgerechte Golderz-Sortieranlage muß dazu imstande sein, einige 10 Tonnen Erz in der Stunde zu verarbeiten und benötigt daher eine schnelle Analysetechnik. Eine geeignete Technik ist die Neutronenaktivierungsanalyse, bei der die Reaktion Au(n, η'γ) ^mAu verwendet wird, um das in einem Erzbrocken enthaltene Gold zu aktivieren, wobei das so erzeugte Nuklid ^mAu unter Emission von γ-Strahlung einer Energie von 27 9 keV mit einer Halbwertszeit von etwa 7,8 see. zerfällt. Die britischen Patentschriften Nr. 2 055 465 B und 2 101 304 A (US-Patentschrift 4 340 443 bzw. US-Patentanmeldung 383 686, eingereicht am 27. Mai 1982) beschreiben eine Vorrichtung zum Sortieren von goldhaltigen Erzen, bei der Erzstücke durch die obige Reaktion aktiviert werden und die dann emittierten Gammastrahlen gemessen und analysiert werden, um den Goldgehalt der Erze zu ermitteln.A practical gold ore sorting system must be able to process tens of tons of ore per hour and therefore requires fast analysis technology. A suitable technique is neutron activation analysis, in which the reaction Au (n, η'γ) ^m Au is used to activate the gold contained in a lump of ore, the nuclide ^m Au thus produced emitting γ radiation with an energy of 27 9 keV with a half-life of about 7.8 seconds. disintegrates. British Patent Nos. 2,055,465 B and 2,101,304 A (U.S. Patent 4,340,443 and U.S. Patent Application 383,686, filed May 27, 1982, respectively) describe an apparatus for sorting gold-bearing ore in which pieces of ore are passed through The above reaction can be activated and the then emitted gamma rays are measured and analyzed in order to determine the gold content of the ores.

Eine solche Erz-Sortieranlage erfordert eine starke QuelleSuch an ore sorting plant requires a strong source

n.n.

schneller Neutronen, um die Aktivierung herbeizuführen; eine mögliche Quelle ist ein Target, welches aus einer Lithium-Schicht besteht, die als Überzug auf eine Silber-Tragplatte aufgebracht ist und mit Protonen bombardiert wird. Jedoch besteht eine Wirkung des Bombardements darin, daß Wärme undfaster neutrons to bring about activation; one possible source is a target, which consists of a lithium layer that is applied as a coating on a silver support plate is applied and bombarded with protons. However, one effect of the bombardment is that heat and

Wasserstoff in dem Target erzeugt werden, was für die Targetstruktur schädlich sein kann. Bei dem obigen Target besteht z. B. eine Tendenz, daß an der Zwischenfläche zwischen dem Lithium und dem Silber sich Wasserstoffblasen bilden. 10Hydrogen can be generated in the target, which is important for the target structure can be harmful. In the above target there is e.g. B. a tendency that at the interface between the Lithium and silver form hydrogen bubbles. 10

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorstehend erörterten Nachteile zu vermeiden.The invention is based on the objects discussed above Avoid disadvantages.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.This object is given by the one specified in claim 1 Measures resolved.

Gemäß der Erfindung wird ein Lithium-Target vorgesehen, welches eine relativ dünne Schicht Lithium aufweist, die als Überzug auf der einen Seite einer Tragplatte aus einem Metall aufgebracht worden ist, welches an der Zwischenfläche zwischen dem Lithium und dem Silber keine Legierungsschicht bildet und durch welches Wasserstoff mit einer solchen Rate diffundiert, daß an der Zwischenfläche keine Blasenbildung auftritt.According to the invention, a lithium target is provided which has a relatively thin layer of lithium, which is used as a coating has been applied to one side of a support plate made of a metal, which at the interface between the lithium and silver do not form an alloy layer and through which hydrogen diffuses at such a rate, that no blistering occurs at the interface.

Vorzugsweise besteht die Tragplatte aus Niob. Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß Kanäle zum Hindurchleiten eines strömungsfähigen Kühlmittels vorgesehen sind und zwar in thermischem Kontakt mit der anderen Seite der Tragplatte.The support plate is preferably made of niobium. An advantageous development of the invention is that channels to Passing through a flowable coolant are provided and that in thermal contact with the other side the support plate.

Das erfindungsgemäße Target ergibt somit eine Quelle hochenergetischer Neutronen, von der erwartet werden kann, daß sie einem geringeren Verschleiß unterliegt als die bekannten Targets, und die Neutronen in einem relativ gut definierten Energiebereich erzeugt, da die Dicke des Lithiums gut defi-The target of the present invention thus provides a source of high energy neutrons that can be expected it is subject to less wear than the known targets, and the neutrons in a relatively well-defined manner Generated energy range, since the thickness of the lithium is well defined

"?*47575"? * 47575

niert ist, weil keine Legierungsschicht von ins Gewicht fallender Dicke gebildet wird.is ned because no alloy layer of significant thickness is formed.

Gemäß der Erfindung ist außerdem eine Bestrahlungsvorrichtung vorgesehen zum Bestrahlen von Erzstücken zum Feststellen der Anwesenheit einer ausgewählten Substanz in aen Stücken, wobei die Bestrahlungsvorrichtung als Neutronenquelle das vorstehend erläuterte Lithium-Target aufweist.According to the invention, an irradiation device is also provided for irradiating pieces of ore for detection the presence of a selected substance in aen pieces, the irradiation device being the neutron source has explained lithium target.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels im Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:The invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment in conjunction with the accompanying drawings explained. Show it:

Fig. 1 ein Flußdiagramm einer Golderz-Fig. 1 is a flow chart of a gold ore

Sortieranlage mit einem erfindungsSorting system with an invention

gemäßen Lithium-Target; undproper lithium target; and

Fig. 2 eine Schnittansicht des Lithium-Fig. 2 is a sectional view of the lithium

Targets von Fig. 1.Targets of Fig. 1.

Gemäß Fig. 1 weist eine Golderz-Sortieranlage einen Erzbrecher und -klassierer 2 auf, dem gefördertes Erz zugeführt wird und in dem das Erz in Stücke zerkleinert wird und von dem ein Strom von Stücken abgegeben wird, die einer Siebgröße von etwa 75 mm entsprechen, während Stücke, die kleiner sind als die Siebgröße von etwa 35 mm, zurückgewiesen werden. Der Strom von Erzstücken oder -brocken wird durch eine Bestrahlungskammer 4 geführt, an die sich ein Lithium-Target 5 anschließt, welches noch im einzelnen beschrieben.wird, und dann werden alle Erzstücke an einer Gammastrahlungs-Detektoranordnung 6 vorbeigeführt, die zu dem Zweck angeordnet ist, Gammastrahlung mit einer Energie von 279 keV zu messen, die beim Zerfall von Au Nukliden auftritt und so die Anwesenheit von Gold in den Erzstücken signalisiert. Jedes Erzstüek 5 wird von der Detektoranordnung 6 einzeln abgefragt, um fest-According to FIG. 1, a gold ore sorting system has an ore crusher and classifier 2 to which the ore conveyed is fed and in which the ore is crushed into pieces and from which a stream of pieces of a sieve size is emitted of about 75 mm, while pieces smaller than the screen size of about 35 mm will be rejected. Of the Stream of pieces or chunks of ore is passed through an irradiation chamber 4 out, followed by a lithium target 5, which will be described in detail, and then all pieces of ore are guided past a gamma radiation detector arrangement 6, which is arranged for the purpose of To measure gamma radiation with an energy of 279 keV, which occurs during the decay of Au nuclides and thus the presence signaled by gold in the pieces of ore. Each piece of ore 5 is interrogated individually by the detector arrangement 6 in order to

Ι zustellen, ob sein Goldgehalt oberhalb oder unterhalb einer vorbestimmten Konzentration liegt. Die kritische Konzentration liegt typischerweise im Bereich von 0,5-5 ppm (parts per million) und kann z. B. auf 1 ppm eingestellt werden.Ι notify whether its gold content is above or below a predetermined concentration. The critical concentration is typically in the range of 0.5-5 ppm (parts per million) and can e.g. B. can be set to 1 ppm.

Jedes Erzstück wird dann in einen Sortierer 8 geführt, der mittels eines Kabels 7 so verbunden ist, daß er auf Signale von der Detektoranordnung 6 anspricht und jedes Erzstück in einen von zwei Ausgangsströmen sortiert in Abhängigkeit davon, ob die Goldkonzentration in dem Stück oberhalb oder unterhalb der vorbestimmten Konzentration liegt.Each piece of ore is then fed into a sorter 8 which is connected by means of a cable 7 so that it responds to signals from the detector arrangement 6 responds and sorts each piece of ore into one of two output streams depending on whether the gold concentration in the piece is above or below the predetermined concentration.

Der Brecher und Klassierer 2 und der Sortierer 8 können in an sich bekannter Weise ausgebildet sein, während die Detektoranordnung 6 so ausgebildet sein kann, wie das im einzelnen in den oben erwähnten Literaturstellen beischrieben wird, auf welche hiermit Bezug genommen wird; der Brecher und Klassierer 2, der Sortierer 8 und die Detektoranordnung 6 sind nicht Gegenstand der Erfindung.The crusher and classifier 2 and the sorter 8 can be designed in a manner known per se, while the detector arrangement 6 can be designed as described in detail in the above-mentioned references, to which reference is hereby made; the crusher and classifier 2, the sorter 8 and the detector arrangement 6 are not the subject of the invention.

Gemäß Fig. 2 bildet das Lithium-Target ein Ende einer evakuierten Strahlröhre 10, durch die während des Betriebes der Anlage von Fig. 1 ein Protonenstrahl von 1 mA und einer Energie von 4,5 MeV geführt wird. Das Target 5 weist eine 0,3 mm dicke Lithium-Schicht auf, die als Überzug auf eine Seite einer kreisförmigen Niob-Platte aufgebracht ist und sich auf derjenigen Seite befindet/ auf die der Protonenstrahl auftrifft. Eine Anzahl von Leitungen 16 verlaufe ι durch die Platte 14 nahe der anderen Seite derselben.According to FIG. 2, the lithium target forms one end of an evacuated beam tube 10 through which the during operation of the 1 a proton beam of 1 mA and an energy of 4.5 MeV is guided. The target 5 has a 0.3 mm thick lithium layer on top of that as a coating on one side a circular niobium plate is applied and on that side is / on which the proton beam hits. A number of lines 16 run through the plate 14 near the other side of the same.

Beim Betrieb der Anlage von Fig. 1 wird der Pcotonenstrahl in der Strahlröhre 10 zum Target 5 hin beschleunigt, und eine Kühlflüssigkeit, wie z. B. Wasser, wird durch die Leitungen 16 geführt, um Wärme von der Platte 14 wegzufahren. Die Temperatur des Targets 5 wird überwacht, um sicharzustellen, daß sie unterhalb von 186 ⁰C, dem Schmelzpunkt von Lithium,When operating the system of FIG. 1, the Pcotonenstrahl is accelerated in the beam tube 10 towards the target 5, and a cooling liquid, such as. B. water, is passed through the lines 16 to draw heat away from the plate 14. The temperature of the target 5 is monitored to ensure that it is below 186 ⁰ C, the melting point of lithium,

bleibt, und der Strahl wird über die Oberfläche der Schicht 12 bewegt, um eine lokale überhitzung zu vermeiden.remains, and the beam is over the surface of the layer 12 moved to avoid local overheating.

Als Ergebnis der Reaktion ₃Li'(p",n).Be tritt ein intensiver Fluß schneller Neutronen einer Energie zwischen etwa 0,6 MeV und 2,8 MeV aus dem Target 5 aus und bestrahlt die Erzstücke, welche durch die daneben angeordnete Bestrahlungskammer 4 geführt werden, Vergleich Fig. 1. Der Energiebereich der Neutronen wird durch die Energie der auffallenden Protonen und durch die Dicke der Lithium-Schicht 12 bestimmt. Der Wirkungs-As a result of the reaction ₃ Li '(p ", n) .Be, an intense flow of fast neutrons with an energy between approximately 0.6 MeV and 2.8 MeV emerges from the target 5 and irradiates the pieces of ore which are passed through the adjacent irradiation chamber 4, compare Fig. 1. The energy range of the neutrons is determined by the energy of the incident protons and by the thickness of the lithium layer 12. The effectiveness

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querschnitt zum Aktivieren der Goldkerne Au hat für Neutronen einer Energie von etwa 2,5 MeV ein Maximum, und Neutronen einer Energie zwischen 0,6 MeV und 2,8 MeV können diese Aktivierung bewirken, haben jedoch keine ausreichende Energie, um die durch die Reaktion (n,p) definierte Aktivierung anderer Elemente zu bewirken, die mit gewisser Wahrscheinlichkeit in dem Erz enthalten sind, wie z. B. Aluminium und Silizium. Für Neutronen einer Energie unterhalb von etwa 0,6 MeV besteht keine Wahrscheinlichkeit einer Aktivierung der Goldkerne, jedoch können diese Neutronen eine Aktivierung in Form der Reaktion (η,γ) von z. B. Aluminium herbeiführen. Die Dicke ist gut definiert, weil keine ins Gewicht fallende Legierungsbildung an der Zwischenfläche zwischen der Niob-Platte 14 und der Lithium-Schicht 12 stattfindet, und die Dicke ist so gewählt, daß die Erzeugung von Neutronen einer Energie von weniger als 0,6 MeV unwahrscheinlich ist.cross section for activating the gold nuclei Au has a maximum for neutrons with an energy of about 2.5 MeV, and neutrons an energy between 0.6 MeV and 2.8 MeV can cause this activation, but do not have sufficient energy in order to bring about the activation of other elements defined by the reaction (n, p), which with a certain probability contained in the ore, such as B. aluminum and silicon. For neutrons an energy below about 0.6 MeV exists no probability of activation of the gold nuclei, however these neutrons can activate in the form of the Reaction (η, γ) of e.g. B. bring about aluminum. The fat is well defined because there is no significant alloying takes place at the interface between the niobium plate 14 and the lithium layer 12, and the thickness is chosen so that the generation of neutrons with an energy of less than 0.6 MeV is unlikely.

Diejenigen Protonen, die nicht der obigen Reaktion mit Lithium-Atomkernen unterliegen, treten aus der Lithium-Schicht 12 in die Niob-Platte 14 ein mit einer Energie von etwa 3,3 MeV, und diese Energie wird dann durch Kollisionen mit dem . Niob-Gitter in Wärme umgesetzt. Auf diese Weise werden Wasserstoff atome in der Niob-Platte 14 gebildet, nämlich aus den verlangsamten Protonen, und diese Wasserstoffatome diffundieren durch die Platte 14 und treten aus der von dem auftref-Those protons that do not have the above reaction with lithium atomic nuclei occur from the lithium layer 12 into the niobium plate 14 with an energy of approximately 3.3 MeV, and this energy is then collided with the. Niobium grid converted into heat. This way they become hydrogen atoms are formed in the niobium plate 14, namely from the decelerated protons, and these hydrogen atoms diffuse through the plate 14 and emerge from the

fenden Protonenstrahl abgewandten Seite der Platte 14 aus. Somit besteht keine Tendenz einer Ansammlung von Viasserstoff an der Zwischenfläche zwischen der Niob-Platte 14 und der Lithium-Schicht 12.
5Fenden proton beam facing away from the side of the plate 14. Thus, there is no tendency for vihydrogen to accumulate at the interface between the niobium plate 14 and the lithium layer 12.
5

Bei der beschriebenen Ausführung wird das Target 5 dadurch gekühlt, daß eine Kühlflüssigkeit durch die in der Platte 14 ausgebildeten Leitungen 16 geführt wird. Alternativ können jedoch auch Nuten (nicht gezeigt) auf der von der Lithium-Schicht 12 abgewandten Seite der Platte ausgebildet werden, wobei diese Nuten von einer Deckplatte (nicht gezeigt) aus Kupfer bedeckt werden, um dadurch Kanäle zum Hindurchleiten eines Kühlmittels zu bilden. Andererseits können auch gratförmige Erhebungen (nicht gezeigt) auf die genannte Seite der Platte 14 aufgelötet werden und mit einer Deckplatte (nicht gezeigt) aus Kupfer bedeckt werden, um die Kanäle zum Hindurchleiten eines Kühlmittels zu bilden.In the embodiment described, the target 5 is cooled by the fact that a cooling liquid through the in the plate 14 formed lines 16 is guided. Alternatively, however, grooves (not shown) can also be provided on the lithium layer 12 facing away from the side of the plate are formed, these grooves from a cover plate (not shown) Copper are covered to thereby form channels for the passage of a coolant. On the other hand, ridge-shaped Elevations (not shown) are soldered onto said side of the plate 14 and with a cover plate (not shown) of copper to form the channels for the passage of a coolant.

Weiterhin ist darauf hinzuweisen, daß, obwohl das bevorzugte Material für die Platte 14 Niob ist, ein anderes Material, wie z. B. Kupfer, benutzt werden kann, wenn es an der Zwischenfläche keine Legierungsschicht bildet und wenn Wasserstoff bei der Betriebstemperatur genügend schnell durch das Material hindurchdiffundiert, damit sich an der Zwischenfläche kein Wasserstoff unter Blasenbildung ansammelt.It should also be noted that although the preferred material for plate 14 is niobium, another material, such as B. copper, can be used if it does not form an alloy layer at the interface and if hydrogen diffuses through the material sufficiently quickly at the operating temperature that no Hydrogen accumulates to form bubbles.

Claims

GENERAL MINING UNION CORPORATION LIMITED LITHIUM-TARGET claims

1. lithium target,

characterized in that it has a relatively thin layer (12) of lithium, with one side of a support plate (14) made of a metal which has no alloy layer at the interface forms and through which hydrogen diffuses at such a rate that it forms at the interface do not form bubbles.

2. Target according to claim 1,

characterized in that the support plate (14) consists of niobium.

3. Target according to claim 1 or 2, characterized in that it has a cooling device (16) for cooling the support plate (14).

4. Target according to claim 3, characterized in that the cooling device channels (16) for passing a having flowable coolant in thermal contact with the support plate (14).

5. Lithium target, characterized in that it is essentially in the form of the accompanying drawings apparent manner is formed.

6 »Irradiation device for irradiating pieces of ore for Plague sites as to whether a selected substance is present in the pieces, characterized in that the device uses a lithium target as a neutron source

according to any one of claims 1-5. 20th