EA046032B1 - Гамма-альбедный способ контроля эффективного атомного номера сложного вещества - Google Patents
Гамма-альбедный способ контроля эффективного атомного номера сложного вещества Download PDFInfo
- Publication number
- EA046032B1 EA046032B1 EA202391930 EA046032B1 EA 046032 B1 EA046032 B1 EA 046032B1 EA 202391930 EA202391930 EA 202391930 EA 046032 B1 EA046032 B1 EA 046032B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- gamma radiation
- substance
- atomic number
- effective atomic
- size
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 28
- 239000000126 substance Substances 0.000 title claims description 24
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 33
- 229940125368 controlled substance Drugs 0.000 claims description 7
- 239000000599 controlled substance Substances 0.000 claims description 7
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 7
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 5
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 10
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 9
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 4
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 3
- 238000000053 physical method Methods 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 description 1
- 241000566515 Nedra Species 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000012770 industrial material Substances 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 1
- 238000003908 quality control method Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 238000007873 sieving Methods 0.000 description 1
- 239000004449 solid propellant Substances 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
Description
Изобретение относится к ядерно-физическим способам анализа и контроля качества сложных веществ. Оно может быть использовано для экспресс-анализа различных сырьевых и промышленных материалов в геолого-геофизической, горнодобывающей, металлургической отраслях промышленности.
Широко известен гамма-альбедный способ контроля, заключающийся в регистрации рассеянного веществом гамма-излучения (Старчик Л.П., Пак Ю.Н. Ядерно-физические методы контроля качества твердого топлива. М.: Недра, 1985, 224 с.).
Недостатком известного способа является значительная погрешность контроля эффективного атомного номера 2 (содержания тяжелого компонента), обусловленная сравнительно низкой чувствительностью к Z (определяемому компоненту) и влиянием дисперсности вещества (крупности).
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ контроля эффективного атомного номера сложных веществ, заключающийся в регистрации рассеянного гаммаизлучения в двух энергетических интервалах спектра, включая критические энергии (Патент Республики Казахстан №33972, 2019. Способ контроля эффективного атомного номера сложных веществ. Авторы: Пак Д.Ю., Пак Ю.Н., Нугужинов Ж.С. и др.).
Недостаток известного способа заключается в невысокой чувствительности к 2 и значительной погрешности в условиях изменчивости крупности контролируемого вещества.
Задачей изобретения является повышение чувствительности и точности определения 2 вещества в широком диапазоне его изменения и переменной крупности.
Технический результат изобретения состоит в расширении сферы применения способа.
Поставленная задача решается следующим образом. В процессе облучения сложного вещества гамма-излучением и регистрации расеянного гамма-излучения дополнительно на стандартных образцах вещества с минимальным эффективным атомным номером Zmin и максимальным эффективным атомным номером Zm,lx измеряют интенсивности рассеянного гамма-излучения Nmin и Nmax при различной энергии первичного гамма-излучения, находят оптимальную энергию первичного гамма-излучения Е0, при которой наблюдается максимальная контрастность измеренной интенсивности рассеянного гамма-излучения к величине Z. допустимую крупность контролируемого вещества рассчитывают на основе найденной оптимальной энергии Е0 из условия 3'dmcu. < где dmax - максимальный диаметр частиц вещества, Н глубинность метода при найденной энергии Е0; контролируемое вещество доводят до допустимой крупности, а эффективный атомный номер сложного вещества с допустимой крупностью определяют по интенсивности рассеянного гамма-излучения при найденной оптимальной энергии первичного гаммаизлучения.
Исследованиями величины альбедо гамма-излучения от эффективного атомного номера веществ при различной энергии первичного гамма-излучения показано, что основные метрологические характеристики (чувствительность, точность) гамма-альбедного способа являются сложной функцией, зависящей от энергии первичного гамма-излучения, вида вещества, его крупности и диапазона изменения величины 2. Относительная чувствительность гамма-альбедного способа к 2 носит инверсионный характер с максимумом, зависящем от величины 2 и энергии первичного гамма-излучения. Погрешность за счет неоднородности вещества (дисперсии крупности) сложным образом зависит от диаметра частиц вещества, его элементного состава и глубинности метода.
Выбор оптимальной энергии первичного гамма-излучения осуществлялся исследованиями альбедо гамма-излучения от руд с различным содержанием железа CFe. На основе измеренных интенсивностей рассеянного гамма-излучения от CFe при различной энергии первичного гамма-излучения рассчитывалась относительная чувствительность к железу, как относительное приращение интенсивности при единичном изменении содержания железа. С точки зрения максимальной чувствительности метода к железу, достаточной представительности (глубинности) и линейности зависимости интенсивности от CFe в большом интервале его изменения оптимальной признана энергия ~120 кэВ (источник Со-57). При выбранной оптимальной энергии первичного гамма-излучения чувствительность метода составила 2,9 проц./%, а глубинность ~6,4 см.
Для минимизации погрешности метода за счет дисперсности руды (крупности) предложено на основе выбранной энергии (глубинности) найти допустимую максимальную крупность исходя из условия -5 umcd п ’ где dmax - размер максимального куска, мм; Н - глубинность метода.
Согласно Межгосударственному стандарту (ГОСТ 15054-80. Руды железные, концентраты, агломераты и окатыши. Методы отбора и подготовки проб для химического анализа. М. ИПК Издательство стандартов, 1999), за размер максимального куска принимают размер отверстия сита, на котором после окончания рассева остается не более 5% материала.
Таким образом от опробуемой партии руды большой массы (до 500 тонн) отобранная представительная объединенная проба дробится до класса - 20 мм, что более чем в 3 раза меньше глубинности метода. После стандартных операций перемешивания, усреднения, квартования согласно ГОСТ проба массой около 30 кг класса - 20 мм подвергается анализу на содержание железа гамма-альбедным методом, тем самым исключаются трудоемкие этапы существующей системы стандартного опробования (измельчение проб, подготовка проб аналитической крупности (~0,1 мм) и непосредственно химический анализ
- 1 046032 на железо).
Существенным отличием изобретения от прототипа является то, что дополнительно на стандартных образцах вещества с минимальным Zmin и максимальным Zmax эффективным атомным номером измеряют интенсивности рассеянного гамма-излучения Nmin и Nmax при различной энергии первичного гаммаизлучения, находят оптимальную энергию первичного гамма-излучения Е0, при которой наблюдается максимальная контрастность измеренной интенсивности рассеянного гамма-излучения к величине Z, допустимую крупность контролируемого вещества рассчитывают на основе найденной оптимальной энергии Е0 из условия где dmax - максимальный диаметр частиц вещества, Н - глубинность метода при найденной энергии Е0; контролируемое вещество доводят до допустимой крупности, а эффективный атомный номер сложного вещества с допустимой крупностью определяют по интенсивности рассеянного гамма-излучения при найденной оптимальной энергии первичного гамма-излучения.
Предлагаемый способ апробирован на примере контроля эффективного атомного номера железных руд с помощью радиоизотопного источника Со-57 (~120 кэВ) и спектрометра АИ-1024 со сцинтилляционным детектором NaJ(Tl) размером 40x30 мм. Контролируемая руда массой около 30 кг и класса - 20 мм загружается в измерительную кювету размером 45x30x7 см, обеспечивающим отсутствие краевых эффектов.
В процессе опробования и анализа 16 частично подготовленных проб массой ~30 кг и крупностью до 20 мм в диапазоне изменения содержания железа 22-52% достигнута средняя квадратическая погрешность 1,23% абс. При этом относительная статистическая погрешность измерений составила 0,85%.
В таблице представлены сопоставительные данные о метрологических характеристиках предлагаемого способа и способа-прототипа.
| Способ | Диапазон изменения, Z Сре | Чувствительность, Sz, проц./lz SFe, проц./% | Средняя квадратическая погрешность определения CFe, % абс. |
| Прототип | 16.8-21.9 21-52 | 16.9 тг | 1.67 |
| Предлагаемый | 16.8-21.9 21-52 | 17.6 ΊΓΓ | 1.23 |
Предлагаемый гамма-альбедный способ контроля эффективного атомного номера характеризуется повышенной чувствительностью к Z в большом интервале его изменения и пониженной погрешностью определения содержания железа в частично подготовленных пробах массой около 30 кг и переменной крупности класса - 20 мм, что существенно расширяет сферу применения способа.
Claims (1)
- Г амма-альбедный способ контроля эффективного атомного номера сложного вещества, основанный на его облучении гамма-излучением и регистрации рассеянного гамма-излучения, отличающийся тем, что дополнительно на стандартных образцах вещества с минимальным эффективным атомным номером Zmin и максимальным эффективным атомным номером Zmax измеряют интенсивности рассеянного гаммаизлучения Nmin и Nmax при различной энергии первичного гамма-излучения, находят оптимальную энергию первичного гамма-излучения Е0, при которой наблюдается максимальная контрастность измеренной интенсивности рассеянного гамма-излучения к величине Z, допустимую крупность контролируемого вещества рассчитывают на основе найденной оптимальной энергии Е0 из условия 34>ш· < Н; где dmax максимальный диаметр частиц вещества, Н - глубинность метода при найденной энергии Е0; контролируемое вещество доводят до допустимой крупности, а эффективный атомный номер сложного вещества с допустимой крупностью определяют по интенсивности рассеянного гамма-излучения при найденной оптимальной энергии первичного гамма-излучения.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA046032B1 true EA046032B1 (ru) | 2024-02-01 |
Family
ID=
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2713383C (en) | Apparatus and method for x-ray fluorescence analysis of a mineral sample | |
| Bennett et al. | Synchrotron X-ray spectroscopy for investigating vanadium speciation in marine sediment: limitations and opportunities | |
| EA046032B1 (ru) | Гамма-альбедный способ контроля эффективного атомного номера сложного вещества | |
| Budak et al. | X-ray fluorescence analysis of malachite ore concentrates in the Narman region | |
| Bumsted | Determination of Alpha-Quartz in the Respirable Portion of Airborne Participates by X-ray Diffraction | |
| Zwicky et al. | Quantitative or semi‐quantitative?–laboratory‐based WD‐XRF versus portable ED‐XRF spectrometer: results obtained from measurements on nickel‐base alloys | |
| Kump et al. | Multielement analysis of rubber samples by X-ray fluorescence | |
| Firsching et al. | Concentration determination for sorting applications using dual energy X-ray transmission imaging | |
| SU1255907A1 (ru) | Способ рентгенорадиометрического опробовани руд | |
| RU2647533C1 (ru) | Способ идентификации, диагностики и оценки качества вещества с использованием интегрально-сцинтилляционного метода исследования вещества | |
| Brätter et al. | The use of reference materials as standards in the simultaneous multielement analysis of biological materials using inductively coupled plasma spectrometry | |
| SU1702268A1 (ru) | Способ градуировки дл рентгенорадиометрического анализа | |
| Hurley | Direct radiometric measurement by gamma-ray scintillation Spectrometer: Part II: Uranium, Thorium, and Potassium in Common Rocks | |
| EA038855B1 (ru) | Способ двухзондового исследования сложных веществ | |
| Porwal et al. | EDXRF determination of Dy, Eu, Gd and Sm in aqueous solutions | |
| CN108508056A (zh) | 一种精确定量微量固体自由基含量的方法 | |
| RU118436U1 (ru) | Рентгеноспектральный сепаратор | |
| EA046310B1 (ru) | Нейтронно-физический способ определения пирита в угле | |
| SU211624A1 (ru) | Способ определения в образцах, например горных пород, содержания химических элементов, изотопов | |
| EA042305B1 (ru) | Гамма-альбедный способ анализа горно-металлургического сырья | |
| EA044857B1 (ru) | Ядерно-геофизический способ анализа руд | |
| EA034998B1 (ru) | Способ анализа многокомпонентного вещества | |
| SU972350A1 (ru) | Устройство дл рентгенорадиометрического флуоресцентного анализа /его варианты/ | |
| SU1343323A1 (ru) | Способ рентгеновского абсорбционного анализа вещества | |
| Roach et al. | ON-STREAM XRF ANALYSIS OF HEAVY METALS AT PPM CONCENTRATIONS |