FI56904C - Anordning foer maetning av grundaemneshalterna hos ett material enligt infaongningsgammametoden - Google Patents
Anordning foer maetning av grundaemneshalterna hos ett material enligt infaongningsgammametoden Download PDFInfo
- Publication number
- FI56904C FI56904C FI781381A FI781381A FI56904C FI 56904 C FI56904 C FI 56904C FI 781381 A FI781381 A FI 781381A FI 781381 A FI781381 A FI 781381A FI 56904 C FI56904 C FI 56904C
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- detector
- neutrons
- sample
- source
- neutron
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 11
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims description 9
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 title 1
- XLYOFNOQVPJJNP-ZSJDYOACSA-N Heavy water Chemical compound [2H]O[2H] XLYOFNOQVPJJNP-ZSJDYOACSA-N 0.000 claims description 24
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 12
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 11
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 9
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 8
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 claims description 5
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth atom Chemical compound [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 claims description 3
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 3
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 claims description 2
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 claims description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 15
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 9
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 8
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 5
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 4
- 241001637516 Polygonia c-album Species 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- 238000000342 Monte Carlo simulation Methods 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N boric acid Chemical compound OB(O)O KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004327 boric acid Substances 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 2
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 2
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 2
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001627 detrimental effect Effects 0.000 description 1
- 238000004858 feed analysis Methods 0.000 description 1
- 238000001730 gamma-ray spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000012188 paraffin wax Substances 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011800 void material Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
- G01N23/22—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by measuring secondary emission from the material
- G01N23/221—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by measuring secondary emission from the material by activation analysis
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
- Measurement Of Radiation (AREA)
Description
- —--- r. .... KU ULUTUSJULKAISU , A „ ^ (11) UTLÄGGNI NGSSKRIFT 56904
Jgjg C ^trnttl ayiJnr-tty 10 Cl '.1'")
Vs^ ^ (51) Kv.ik.*/int.ci.* G 01 N 23/22 SUOMI-FINLAND (21) Ptt«nttlhik«mut — Pattnttnsttknlnj 781381 (22) Hakamlsptlvl — Ansöknlngsdag OU. 05 · 78 ^ (23) Alkupllvi — Glltlghaudaj OH.05-78 , (41) Tullut julkiseksi — Bllvlt offsntllj 05-11.79
Patentti- ja rekisterihallitus .... ........ ...
_ * (44) NlhtSvlkilpanon ja kuul-julkalaun pvm. —
Patent-och registerstyrelsen Ansäkan utltjd och utl.ikrlftan publicerad 31-12-79 (32)(33)(31) Pyydetty atuolksua —Baglrd prloritet (71) Outokumpu Oy, Outokumpu, FI; Töölönkatu H, 00100 Helsinki 10,
Suomi-Finland(FI) (72) Georg Christian von Alfthan, Espoo, Tuula Anneli Lukander, Kauniainen,
Pekka Rautala, Espoo, Heikki Johannes Sipilä, Espoo, Seppo Juhani Uusitalo, Espoo, Suomi-Finland(FI) (7^·) Berggren Oy Ah (5M Laite materiaalin alkuainepitoisuuksien mittaamiseksi kaappausgamma-menetelmällä - Anordning för mätning av grundämneshaltema hos ett material enligt infängningsgammametoden
Esillä oleva keksintö kohdistuu laitteeseen materiaalin alkuainepitoisuuksien mittaamiseksi kaappausgammamenetelmällä, käsittäen joko isotooppilähteen tai neutronigeneraattorin neutronilähteenä gamma-säteilydetektorin, sekä moderaattorin.
Kaappausgammamenetelmä on sinänsä tunnettu menetelmä. Siinä annetaan neutronilähteestä tulevien neutronien kaappautua näytteen ato-miytimiin, jolloin vapautuu energiaa gammasäteilyn muodossa. Gammasäteilyn energisin ja intensiteettien perusteella voi näytteen alkuaineet tunnistaa ja niiden pitoisuudet laskea.
Kaappausgammamenetelmää on kauan tutkittu ja sovellettu käyttäen eri neutronilähteitä kuten reaktoreita, neutronigeneraattoreita ja isotooppilähteitä. Lähteestä lähtevät neutronit ovat nopeita ja niitä on hidastettava moderaattorissa ennen kuin ne aiheuttavat kaappausgammoja tuottavia ydinreaktioita. Hidastuminen tapahtuu parhaiten aineessa, jossa on kevyitä atomiytimiä (vety). Gamma-spektroskopialla selvitetään syntyvän gammasäteilyn energiat ja intensiteetit, joiden perusteella alkuaineet ja niiden pitoisuudet voidaan laskea.
2 G G 90 4
Kaappausgammamenetelmän tärkein etu on se, että sekä neutronien että gammasäteilyn tunkeutumissyvyys on suuri näytteessä. Esimerkiksi liekkisulatusuunin syöttöseoksella puoliintumispaksuus neutroneille on noin 6 cm ja gammasäteilylle noin 12 cm. Neutronien puoliintumispaksuus voi eri näytteillä vaihdella huomattavasti. Gammasäteilyn absorptioon vaikuttaa pääasiassa vain näytteen tiheys. Näytteet voivat yleensä olla hyvin karkearakeisia. Mittaus voi myös tapahtua paksun alumiinilevyn läpi. Mittaus voidaan suorittaa suoraan prosessiputkesta, siilosta tai kuljettimelta.
Jos näytepatja on riittävän ohut, niin detektori ja lähde voidaan sijoittaa näytteen eri puolille, jolloin niille saadaan enemmän välimatkaa, mikä taas on detektorin suojauksen kannalta edullista. Paksummalla näytteellä kuitenkin suuri osa kaappausgammoista joutuisi kulkemaan lähes koko näytekerroksen läpi, jolloin Compton-tausta spektrissä kasvaa, ja on edullisempaa käyttää geometriaa, missä detektori ja lähde ovat näytteen samalla puolella.
Kaappausgammamenetelmää on kirjallisuuden mukaan käytetty jatkuvatoimisena vain tuikeilmaisimella. Puolijohdedetektoria on käytetty silloin tällöin tapahtuvissa mittauksissa esim. porareikäana-lyysissä. Tämä johtuu siitä, että nopeat neutronit vaurioittavat puolijohdedetektoria jo melko pieninä annoksina (alle 10"^ neutronia/ 2 cm ). Esimerkiksi liekkisulatusuunisyötteen analysoinnissa on puoli johdedetektorin parempi resoluutio kuitenkin tarpeen, jotta saadaan eri aineiden viivat erottumaan toisistaan. Ongelmana on siis saada näytteeseen riittävästi termisiä neutroneja ja samalla estää nopeiden neutronien pääsy detektoriin. Detektorin on oltava niin lähellä näytettä, että kaappausgammakvantit saadaan havaituksi hyvällä efektiivisyydellä.
Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on ratkaista edellä mainittu ongelma ja aikaansaada mittauslaite, jolla kyetään suorittamaan kaappausgammamittaus jatkuvatoimisena ja hyvällä suorituskyvyllä.
Näiden tehtävien ratkaisemiseksi on keksinnölle tunnusomaista se, mikä on esitetty oheisessa patenttivaatimuksessa 1. Keksinnöille on olennaista, että käyttäen raskasta vettä moderaattorina, saadaan näytteeseen suuri hitaiden neutronien vuo ja samalla niin pieni 3 56904 nopeiden neutronien vuo, että detektori voidaan sijoittaa välittömästi näytteen viereen tai sisään. Tällöin näytteen lähettämää Ύ -säteilyä saadaan mitattua suurella efektiivisyydellä.
Ennen kuin keksintöä selostetaan yksityiskohtaisesti on paikallaan tarkastella periaatteessa keksinnön lähtökohtana olevaa teoriaa.
Neutronien hidastuminen ja diffuusio on matemaattisesti vaikea ongelma, jolle tarkka ratkaisu löytyy vain hyvin yksinkertaisella geometrialla esim. pallosymmetrisessä tapauksessa. Mittauslaitteisto sisältää kuitenkin pakosta monia eri aineita ja eri suuntaisia rajapintoja. Yksinkertaisinta on tällöin käyttää laskuissa Monte Carlo-menetelmää, joka perustuu siihen, että yksityisen neutronin käyttäytymistä hallitsevat todennäköisyyslait kussakin väliaineessa tunnetaan. Seuraamalla lukuisia erilaisia neutronien tapaushisto-rioita (atomeihin törmätessä hidastuvaa ja suuntaansa vaihtavaa kulkua ja lopulta absorptiota) saadaan vähitellen kuva neutronien määrästä ja energiajakautumasta eri paikoissa.
Monte Carlo-menetelmää käyttäen suoritettiin edellä olevan keksinnön yhteydessä erilaisiin kaappausgammamittausjärjestelyihin liittyviä laskuja ja keksittiin, että vähän absorboivien hidastinaineiden (raskas vesi, grafiitti) käyttö oli oleellista. Keksittiin myös sopivat geometriat, ja suoritettu koe osoitti, että simulointilas-kujen tulokset osuivat hyvin kohdalleen.
Seuraavassa keksinnön yksityiskohtaisessa selostuksessa viitataan oheisiin piirustuksiin, joissa kuva 1 esittää keksinnön teorian selitykseen liittyviä käyriä, kuva 2 esittää vismuttisäteilysuojän erilaisia vaihtoehtoja, kuva 3 esittää erästä erityisen edulliseksi osoittautunutta mittausjärjestelyä, kuva 4 esittää erästä mittausjärjestelyä, kuvat 5 ja 6 esittävät keksinnön mukaisella laitteella mitattuja spektrejä, 4 !jö9G4 kuva 7 esittää vielä erästä hieman muunnettua mittausjärjestelyä, kuva 8 esittää laitteen soveltamista lietemittaukseen, ja kuvat 9 ja 10 esittävät sovellutuksia, joissa detektorina on käytetty tuikekidettä.
Kun laskettiin terminen ja nopea vuo 100 cm säteisillä 1^0 ja d20-palloilla, saatiin kuvassa 1 esitetyt tulokset. Kuvasta näkyy, että HjOissa terminen vuo putoaa nopean vuon kanssa samaa tahtia, kun taas DjOjssa diffuusio levittää termistä vuota laajemmalle ilman absorptiota, ja vasta vuoto pallon ulkopuolelle alkaa pienentää vuota.
Grafiitin hidastumisväli on suurempi ja diffuusioväli pienempi kuin D20:n, mutta sitä kannattaa halvemman hinnan takia käyttää D20:n ympärillä, ja grafiitin ympärillä mahdollisesti H20:ta. Detektorin suuntaan lähtevien nopeiden neutronien sirottamiseksi ja lähteen gammojen absorboimiseksi kannattaa käyttää Bi-kartiota lähteen ja detektorin välissä. Vismutilla ei juuri ole häiritseviä kaappaus-gammoja, ja se on raskasta ainetta.
Puolijohdedetektorin tapauksessa vismutti on kuitenkin erittäin huono hidastin, eikä se saa ulottua detektoriin saakka, etteivät neutronit sitä pitkin pääse nopeina detektoriin. Seuraavassa on taulukoitu kuvan 2 mukaisissa järjestelyissä detektoriin tulevien nopeiden neutronien määrä (n) tietyssä ajassa. D20-välillä ei ole kovin suurta vaikutusta, mutta pitempi väli on jonkin verran parempi. Leveämpi alkukartio parantaa edelleen tilannetta. Se sirottaa neutroneja suuremmasta avaruuskulmasta.
Taulukko 1
A BCD
a 10 20 10 20 (cm) b - - 10 - (cm) 1 50 50 50 50 (cm) n 147 131 168 113
Kuvassa 2 on viitenumerolla 1 merkitty detektoria, joka voi olla esimerkiksi puolijohdedetektori. Numero 2 tarkoittaa sirottaja-kartiota, joka on esimerkiksi vismuttia. Sirottajan ympärillä on kartiomaisesti suljettuna raskasta vettä 3. Numero 4 tarkoittaa säteilylähdettä.
5 56904
Raskas vesi on melko kallista, joten sen määrä kannattaa optimoida. Optimoinnin tuloksena on päädytty kuvan 3 tapaiseen geometriaan, missä suurin osa hidastimesta on raskaan veden sijasta grafiittia. Detektorin suunnassa kannattaa kuitenkin käyttää raskasta vettä, koska on oleellista, että detektoriin tulevat neutronit ovat ehtineet termalisoitua. Laskuilla on selvitetty tarvittavan D20-alueen leveys ja todettu, että D20-määrän lisääminen yli noin 12 litran ei enää oleellisesti paranna tilannetta.
Kuvassa 3 tarkoittavat viitenumerot 1, 2 ja 3 kuten edellä detektoria, sirottajaa sekä sirottajan ympärillä olevaa raskasta vettä. Neutronilähde 4 sijaitsee sirottajan kärjen kohdalla, numero 5 tarkoittaa grafiittia ja numero 6 esimerkiksi kuljettimella olevaa materiaalia, jolle mittaus suoritetaan.
252
Neutronilähteenä on kokeissa ja laskuissa käytetty Cf-isotooppi-lähdettä, koska sillä saadaan paras neutronituotto aktiivisuusyk-sikköä kohti, se on hinnaltaan melko edullinen ja neutronispektril-tään pehmeä. Luonnollisesti myös muita isotooppilähteitä tai neutronigeneraattoreita voidaan käyttää lähteenä.
Detektorin kestämästä nopeiden neutronien määrästä tiedot kirjallisuudessa vaihtelevat aika paljon. Tässä on otettu lähtökohdaksi O n 10 n/cm^, mikä edustaa varovaista keskiarvoa. Simuloinnin perusteella 15 cm:n lisäys lähteen ja detektorin välimatkassa pudottaa nopeiden neutronien annoksen kymmenesosaan. Detektorin eliniäksi saatiin optimaalisella geometrialla eri etäisyyksillä taulukon 1 252 mukaiset arvot 20 ^ug:lle Cf:
Taulukko 2 Etäisyyden vaikutus detektorin elinikään ja gammaintensiteettiin
Etäisyys Detektorin elinikä Suhteellinen γ-intensiteetti 45 cm 110 vrk 2,2 55 cm 1,4 v 1,2 60 cm 3 v 0,8 65 cm 6,3v 0,5
Konstruktiossa kannattanee käyttää noin 65 cm etäisyyttä, vaikka se kokeessa olikin 55 cm. Vaurioitunut detektori ei ole lopullisesti tuhoutunut, vaan se voidaan valmistajalla korjauttaa.
6 56904
Suoritetun optimoinnin perusteella on päädytty kuvan 4 mukaiseen koegeometriaan. 1
Kuvassa 4 tarkoittavat viitenumerot 1-6 samaa kuin edellä. Numerolla 7 on merkitty tukilaitetta, joka pitää sirottajaa 2 oikeassa asennossa. Numero 8 tarkoittaa nestetyppipulloa; nestetyppeä käytetään detektorin pitämiseksi alhaisessa lämpötilassa. Näyte-astiaan 6 on tehty kolo detektorin esivahvistinta varten. On huomattava, että tämä järjestely tehtiin laboratoriokoetta varten ja että käytännön sovellutuksissa järjestely voi olla huomattavastikin erilainen.
3
Kokeissa oli käytettävissä Ge(Li)-detektori (tilavuus 110 cm , efektiivisyys 21,8 %) sekä siihen kytketty tietokonesysteemi, josta saatiin tulokset listauksena reikänauhalle ja piirturille. Lähtee-252 nä oli 1 ^,ug Cf. Mittausaika oli 100 min ja näytteenä oli Ni-ja Cu-rikaste. Taulukossa 3 on esitetty rikasteiden pääkomponent-tien pitoisuudet.
Taulukko 3 Rikasteiden pääkomponenttien pitoisuudet
Ni Cu S Fe Si02 % % % % %
Ni-rikaste 5,52 3,40 23,3 29,8 24,9
Cu-rikaste 0,21 24,8 29,6 29,8 8,3
Lisäksi suoritettiin taustamittauksia korvaamalla näyte sellaisella boorihappoliuoksella, jonka heijastuskyky termisille neutroneille oli suunnilleen yhtä suuri kuin näytteen. Mittausgeometria on esitetty kuvassa 4. Geometriaa muunneltiin lisäksi siten, että näytteen ja moderaattorin väliin jäävä detektoria ympäröivä tyhjä tila täytettiin näytteellä ja toisessa tapauksessa sovitettiin detektorin ympärille grafiittipaloja heijastimiksi. Lisäksi kokeiltiin, mitä detektorin suojaksi asetettu ohut Cd-levy aiheuttaa spektrille. Kuvassa 4 näkyvän laitteiston suhteellisen suuri korkeus johtuu siitä, että grafiitti oli vakiomittaisina tankoina.
Spektrin käsittelyssä käytettiin Helsingin yliopiston fysiikan laitoksen Vipunen nimistä ohjelmaa, joka kansainvälisen testauksen perusteella on erittäin hyvä spektrin käsittelyohjelma. Ohjelma etsii piikit, kalibroi energiat, määrää taustan, laskee piikkien 7 5G904 pinta-alan ja niiden virhearvot. Listauksessa saatiin spektrin lisäksi taulukko piikeistä ja niiden parametreista.
Pulssistatistiikan aiheuttaman virheen arvioimiseen käytettiin hyväksi eri aineiden tärkeimpiä piikkejä:
Fe: 7,646 MeV ja 7,632 MeV pakopiikkeineen S: 5,420 MeV pakopiikkeineen, 3,221 MeV,
2,931 MeV ja 2,380 MeV
Cu: 7,915 MeV ja 7,306 MeV pakopiikkeineen
Ni: 8,999 MeV ja 8,535 MeV pakopiikkeineen
Si: 4,934 MeV ja 3,539 MeV.
Ni-rikasteesta saadut tulokset nähdään seuraavassa taulukossa.
252
Taulukko 4 Lähde 1 ^,ug Cf , mittausaika 100 min
Ni-rikaste, suht. abs.
virhe% virhe% S 4,1 0,96
Fe 1,8 0,54
Cu 9,0 0,31
Ni 4,5 0,25
Si02 11,5 2,9
Vastaavat tulokset saataisiin käyttäen 10 ^ug/10 min tai 20 ^ug/5 min. Lisäämällä aika nelinkertaiseksi, pienenisi virhe puoleen.
Kuvissa 5 ja 6 on esitettynä osia Ni-rikasteen spektristä.
Cd suojuksen avulla detektorin rakennemateriaalista tulevat kaappaus-gammat ja aktivoitumispiikit saatiin eliminoitua. Jokin muu neutroni absorbaat tori kuin Cd saattaisi huonontaa vähemmän piikki-tausta-suhdetta. Näytteestä saatujen kaappausgammojen määrä väheni tekijällä 1,7 käytettäessä Cd-suojusta.
Lopuksi on kuvassa 7 esitetty miten keksinnön mukainen mittauslaite voitaisiin sijoittaa esimerkiksi reedlerkuljettimella kuljetetun materiaalin 6 mittaamiseksi. Geometria on sama kuin kuvissa 3 ja 4 esitetty, mutta se on käännetty ympäri näihin verrattuna.
56904
On selvää, että geometriaa voidaan muunnella monella tavalla poikkeamatta keksinnön ajatuksesta. Jos esimerkiksi tutkittava aine on materiaalivirta putkessa, esim. liete, se toimii itse myös moderaattorina. Detektori voidaan sijoittaa lietteeseen, jolloin järjestelystä tulee kuvan 8 tapainen. Siinä tutkittava näyte eli liete 6 virtaa putkessa, jonka keskellä detektori 1 sijaitsee. Myös lukuisia muita mahdollisuuksia voidaan luonnollisesti ajatella.
Tuikeilmaisimen käyttö aiheuttaa jonkin verran erilaisia ratkaisuja. Se ei ole herkkä nopeille neutroneille, mutta aktivoituu termisistä. Se pitää siis suojata sopivalla termisten neutronien absorbaatto-rilla esim. boorihapolla.
Tuikeilmaisin voi olla lähellä lähdettä, kun vain huolehditaan lähteestä tulevien gammojen riittävästä vaimennuksesta esim. Bi-kartion avulla. Kun geometria on kompaktimpi, ei neutronien absorboituminen moderaattoriin ole niin haitallista kuin puolijohdedetektorin tapauksessa. Hidastimena voidaan tällöin käyttää vetypitoisia aineita huomattavasti enemmän kuin edellä. Grafiitti voidaan jossain tapauksessa kokonaankin korvata vedellä tai parafiinilla.
Edellä on esitetty, mitä etuja raskaan veden käytöstä saadaan, kun detektorina on puolijohdedetektori. Myös tuikeilmaisinta käytettäessä raskaan veden käytöstä koituu eräitä etuja johtuen siitä, että raskasta vettä käytettäessä voidaan lähde sijoittaa suhteellisen kauas näytteestä (ks. kuva 1). Tällöin näytteeseen saadaan melko tasainen termisen neutronivuon jakautuma suurelle alueelle. Mittauksesta tulee edustavampi. Lisäksi eräillä aineilla epitermi-set ja nopeat neutronit aiheuttavat ydinreaktioita, joiden synnyttämien gammojen energiat ja vaikutusalat saattavat olla hyvinkin erilaisia verrattuina termisten neutronien aiheuttamiin reaktioihin ja täten häiritä analyysiä. Pidempää lähteen ja näytteen välistä etäisyyttä käyttämällä saadaan häiritsevien reaktioiden osuus pieneksi, koska termisen ja nopean vuon suhde saadaan hyväksi.
S 56904
Eräitä mahdollisia mittausgeometrioita esitetään kuvissa 9 ja 10. Kuvan 9 tapauksessa voidaan detektorina toimiva tuikekide 1 edullisesti sijoittaa pilkutettuun asentoon näytteen toiselle puolelle, kun näytekerros 6 on riittävän ohut. Kuvassa 10 on esitetty menetelmän soveltaminen putkessa kulkevan materiaalivirran mittaamiseen. Virta voi olla liuoksena, lietteenä tai kiinteinä kappaleina. Myös muita modifikaatioita voidaan luonnollisesti ajatella.
Claims (9)
1. Laite materiaalien alkuainepitoisuuksien mittaamiseksi kaap-pausgammamenetelmällä, käsittäen joko isotooppilähteen tai neutro-nigeneraattorin neutronilähteenä (4) , puolijohdedetektorin gamma-säteilydetektorina sekä moderaattorin (3), joka ainakin osaksi on raskasta vettä, tunnettu siitä, että detektori on sijoitettu välittömästi hitaiden neutronien vuossa olevan näytteen viereen tai sisään ja että moderaattoria on lähteen ja näytedetektoriyhdis-telmän välillä niin paljon, että nopeita neutroneja pääsee vain vähän vaurioittamaan detektoria.
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että osa moderaattorista on grafiittia (5), joka sopivimmin sijaitsee raskaan veden (3) ympärillä.
3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen laite, tunnettu siitä, että siinä on lisäksi moderaattoriaineena tavallista vettä tai muuta vetypitoista ainetta,
4. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen laite, tunnettu siitä, että neutronilähteen (4) ja detektorin (1) väliin on gammasäteilyn absorbaattoriksi ja nopeitten neutronien sirottajaksi sovitettu raskasta, neutroneja vähän absorboivaa ainetta, esimerkiksi vismuttia (2).
5. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen laite, tunnettu siitä, että sirottaja (2) on kartion tai kahden peräkkäisen kartion muotoinen, jolloin neutronilähde (4) sijaitsee kartion kärjen läheisyydessä ja kartion laajeneva pää suuntautuu kohti detektoria (1).
6. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen laite, tunnettu siitä, että neutronilähteen (4) intensiteetin oi-lessa noin 5*10 neutronia/s on neutronilähteen (4) ja detektorin (1) välinen etäisyys vähintään noin 45 cm ja että tämä etäisyys kasvaa noin 15 cm intensiteetin kasvaessa yhden dekaadin.
7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen laite, tunnettu siitä, että raskas vesi (3) on järjestetty neutronilähteen (4) ympärille olennaisesti katkaistun kartion muotoiseksi, neutronilähteen sijaitessa kartion kapeammassa päässä ja detektorin (1) sijaitessa kartion leveämmän pään edessä. 11 56904
8. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen laite, tunnettu siitä, että sirottajan (2) ja puolijohdedetekto-rin (1) välinen etäisyys raskaassa vedessä (3) on vähintään noin 10 cm.
9. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen laite, jossa tutkittava materiaali virtaa putkessa, tunnettu siitä, että detektori (1) on sijoitettu putken sisään itse virtaavaan materiaaliin (6), joka itse osittain toimii moderaattorina.
Priority Applications (16)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI781381A FI56904C (fi) | 1978-05-04 | 1978-05-04 | Anordning foer maetning av grundaemneshalterna hos ett material enligt infaongningsgammametoden |
| ZM37/79A ZM3779A1 (en) | 1978-05-04 | 1979-04-16 | Apparatus for measuting the concentrations of elements in a material by the capture gamma method |
| DE2917473A DE2917473C2 (de) | 1978-05-04 | 1979-04-30 | Vorrichtung zum Bestimmen der Zusammensetzung eines Materialstromes |
| ZA792076A ZA792076B (en) | 1978-05-04 | 1979-04-30 | Apparatus for measuring the concentrations of elements in a material by the capture gamma method |
| GB7915162A GB2020421B (en) | 1978-05-04 | 1979-05-01 | Apparatus for measuring the concentrations of elements in a material by tehe capture gamma method |
| AU46614/79A AU515642B2 (en) | 1978-05-04 | 1979-05-01 | Apparatus for measuring the concentrations of elements in a material |
| US06/035,245 US4278885A (en) | 1978-05-04 | 1979-05-02 | Apparatus for measuring the concentrations of elements in a material by the capture gamma method |
| CA326,775A CA1131808A (en) | 1978-05-04 | 1979-05-02 | Apparatus for measuring the concentrations of elements in a material by the capture gamma method |
| SE7903869A SE440696B (sv) | 1978-05-04 | 1979-05-03 | Anordning for metning av grundemneshalterna i ett material enligt infangningsgammametoden |
| FR7911812A FR2425066A1 (fr) | 1978-05-04 | 1979-05-03 | Appareil pour mesurer les concentrations en elements d'une matiere par le procede de fixation gamma |
| PL1979215343A PL122043B1 (en) | 1978-05-04 | 1979-05-03 | Apparatus for measuremement of concentration of constituents in material by means of capture gamma radiation methodateriale pri pomohhi metoda zakhvatnogo gamma-izluchenija |
| MX10085979U MX5487E (es) | 1978-05-04 | 1979-05-03 | Mejoras en aparato para medir las concentraciones de elementos en un material mediante el metodo de captura gamma |
| SU792777201A SU1291033A3 (ru) | 1978-05-04 | 1979-05-03 | Устройство дл измерени концентрации элементов в материалах |
| ES480742A ES480742A1 (es) | 1978-05-04 | 1979-05-03 | Perfeccionamientos en los aparatos para medir las concentra-ciones de elementos en un material, mediante el metodo de - captura con radiacion gamma. |
| JP5414379A JPS54149697A (en) | 1978-05-04 | 1979-05-04 | Device for measuring concentration of element in substance by capture gammaaray method |
| YU1057/79A YU41862B (en) | 1978-05-04 | 1979-05-04 | Apparatus for measuring the concentrations of elements in a material, by the capture gamma method |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI781381 | 1978-05-04 | ||
| FI781381A FI56904C (fi) | 1978-05-04 | 1978-05-04 | Anordning foer maetning av grundaemneshalterna hos ett material enligt infaongningsgammametoden |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FI781381A7 FI781381A7 (fi) | 1979-11-05 |
| FI56904B FI56904B (fi) | 1979-12-31 |
| FI56904C true FI56904C (fi) | 1980-04-10 |
Family
ID=8511681
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FI781381A FI56904C (fi) | 1978-05-04 | 1978-05-04 | Anordning foer maetning av grundaemneshalterna hos ett material enligt infaongningsgammametoden |
Country Status (15)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4278885A (fi) |
| JP (1) | JPS54149697A (fi) |
| AU (1) | AU515642B2 (fi) |
| CA (1) | CA1131808A (fi) |
| DE (1) | DE2917473C2 (fi) |
| ES (1) | ES480742A1 (fi) |
| FI (1) | FI56904C (fi) |
| FR (1) | FR2425066A1 (fi) |
| GB (1) | GB2020421B (fi) |
| PL (1) | PL122043B1 (fi) |
| SE (1) | SE440696B (fi) |
| SU (1) | SU1291033A3 (fi) |
| YU (1) | YU41862B (fi) |
| ZA (1) | ZA792076B (fi) |
| ZM (1) | ZM3779A1 (fi) |
Families Citing this family (36)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4365154A (en) * | 1980-03-06 | 1982-12-21 | Texaco Inc. | Detection of impurities in a fluid containing free gas using nuclear techniques |
| US4464330A (en) * | 1982-05-13 | 1984-08-07 | The United States Of America As Represented By The Department Of Energy | Apparatus for irradiating a continuously flowing stream of fluid |
| US4483817A (en) * | 1983-01-31 | 1984-11-20 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Method and apparatus for mapping the distribution of chemical elements in an extended medium |
| US4590377A (en) * | 1984-06-11 | 1986-05-20 | Irt Corporation | In situ isotopic meat grader |
| GB8523060D0 (en) * | 1985-09-18 | 1985-10-23 | Cogent Ltd | Coal analysis |
| FR2588085B1 (fr) * | 1985-10-02 | 1987-10-30 | Commissariat Energie Atomique | Dispositif de detection de matiere fissile |
| FR2588969B1 (fr) * | 1985-10-18 | 1988-02-26 | Commissariat Energie Atomique | Dispositif de detection de substances par exemple explosives |
| AU600461B2 (en) * | 1985-12-31 | 1990-08-16 | Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation | Neutron and gamma-ray moisture assay |
| US4851687A (en) * | 1987-01-13 | 1989-07-25 | Scientific Innovations, Inc. | Detection of nitrogen in explosives |
| US4822552A (en) * | 1987-02-25 | 1989-04-18 | Westinghouse Electric Corp. | Method and apparatus for passively gamma scanning a nuclear fuel rod |
| US5153439A (en) * | 1987-05-26 | 1992-10-06 | Science Applications International Corporation | Multi-sensor explosive detection system using an articifical neural system |
| FR2641867B1 (fr) * | 1989-01-13 | 1991-03-08 | Commissariat Energie Atomique | Procede et dispositif de detection de substances et en particulier d'explosifs, par irradiation neutronique de ceux-ci |
| FR2652651B1 (fr) * | 1989-10-03 | 1991-12-13 | Commissariat Energie Atomique | Systeme de detection de substances et en particulier d'explosifs, par irradiation neutronique de ceux-ci. |
| US5098640A (en) * | 1990-01-10 | 1992-03-24 | Science Applications International Corporation | Apparatus and method for detecting contraband using fast neutron activation |
| US5076993A (en) * | 1990-01-12 | 1991-12-31 | Science Applications International Corporation | Contraband detection system using direct imaging pulsed fast neutrons |
| US5133901A (en) * | 1991-03-01 | 1992-07-28 | Westinghouse Electric Corp. | System and method for on-line monitoring and control of heavy metal contamination in soil washing process |
| US5539788A (en) * | 1992-10-08 | 1996-07-23 | Westinghouse Electric Corporation | Prompt gamma neutron activation analysis system |
| US5412206A (en) * | 1994-02-18 | 1995-05-02 | Westinghouse Electric Company | Method and apparatus for determining the depth of a gamma emitting element beneath the surface |
| US5781602A (en) * | 1996-05-17 | 1998-07-14 | Westinghouse Electric Corporation | PGNAA system for non-invasively inspecting RPV weld metal in situ, to determine the presence and amount of trace embrittlement-enhancing element |
| US20030165212A1 (en) * | 1998-02-18 | 2003-09-04 | Maglich Bogdan C. | Method and apparatus for detecting, locating, and analyzing chemical compounds using subatomic particle activation |
| US6144032A (en) * | 1998-05-07 | 2000-11-07 | Gazdzinski; Robert F. | Method and apparatus for measuring the condition of degradable components |
| US6791089B1 (en) * | 1999-03-29 | 2004-09-14 | Bechtel Bwxt Idaho, Llc | PINS chemical identification software |
| WO2005088245A1 (en) * | 2004-03-11 | 2005-09-22 | Hienergy Technologies, Inc. | Method and apparatus for measuring wall thickness of a vessel |
| US7820977B2 (en) | 2005-02-04 | 2010-10-26 | Steve Beer | Methods and apparatus for improved gamma spectra generation |
| US8173970B2 (en) | 2005-02-04 | 2012-05-08 | Dan Inbar | Detection of nuclear materials |
| US7847260B2 (en) * | 2005-02-04 | 2010-12-07 | Dan Inbar | Nuclear threat detection |
| US9859972B2 (en) | 2014-02-17 | 2018-01-02 | Ubiqomm Llc | Broadband access to mobile platforms using drone/UAV background |
| US9479964B2 (en) | 2014-04-17 | 2016-10-25 | Ubiqomm Llc | Methods and apparatus for mitigating fading in a broadband access system using drone/UAV platforms |
| US9614608B2 (en) | 2014-07-14 | 2017-04-04 | Ubiqomm Llc | Antenna beam management and gateway design for broadband access using unmanned aerial vehicle (UAV) platforms |
| US9571180B2 (en) | 2014-10-16 | 2017-02-14 | Ubiqomm Llc | Unmanned aerial vehicle (UAV) beam forming and pointing toward ground coverage area cells for broadband access |
| US9712228B2 (en) | 2014-11-06 | 2017-07-18 | Ubiqomm Llc | Beam forming and pointing in a network of unmanned aerial vehicles (UAVs) for broadband access |
| US9660718B2 (en) | 2015-05-13 | 2017-05-23 | Ubiqomm, LLC | Ground terminal and UAV beam pointing in an unmanned aerial vehicle (UAV) for network access |
| US9590720B2 (en) | 2015-05-13 | 2017-03-07 | Ubiqomm Llc | Ground terminal and gateway beam pointing toward an unmanned aerial vehicle (UAV) for network access |
| US9853713B2 (en) | 2016-05-06 | 2017-12-26 | Ubiqomm Llc | Unmanned aerial vehicle (UAV) beam pointing and data rate optimization for high throughput broadband access |
| US10313686B2 (en) | 2016-09-20 | 2019-06-04 | Gopro, Inc. | Apparatus and methods for compressing video content using adaptive projection selection |
| CN119985551B (zh) * | 2025-04-15 | 2025-08-29 | 同方威视技术股份有限公司 | 物质成分分析系统 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2938119A (en) * | 1956-10-08 | 1960-05-24 | Texaco Inc | Radioactivity analysis |
| US3234387A (en) * | 1962-01-03 | 1966-02-08 | Gen Electric | Apparatus for identifying materials by activation analysis |
| US3746871A (en) * | 1970-12-02 | 1973-07-17 | Union Carbide Corp | Method of determining the presence and amount of vanadium in an earth formation |
| US3723727A (en) * | 1971-06-30 | 1973-03-27 | Atomic Energy Commission | In-situ neutron activation |
-
1978
- 1978-05-04 FI FI781381A patent/FI56904C/fi not_active IP Right Cessation
-
1979
- 1979-04-16 ZM ZM37/79A patent/ZM3779A1/xx unknown
- 1979-04-30 ZA ZA792076A patent/ZA792076B/xx unknown
- 1979-04-30 DE DE2917473A patent/DE2917473C2/de not_active Expired
- 1979-05-01 AU AU46614/79A patent/AU515642B2/en not_active Ceased
- 1979-05-01 GB GB7915162A patent/GB2020421B/en not_active Expired
- 1979-05-02 US US06/035,245 patent/US4278885A/en not_active Expired - Lifetime
- 1979-05-02 CA CA326,775A patent/CA1131808A/en not_active Expired
- 1979-05-03 SE SE7903869A patent/SE440696B/sv not_active IP Right Cessation
- 1979-05-03 FR FR7911812A patent/FR2425066A1/fr active Granted
- 1979-05-03 ES ES480742A patent/ES480742A1/es not_active Expired
- 1979-05-03 SU SU792777201A patent/SU1291033A3/ru active
- 1979-05-03 PL PL1979215343A patent/PL122043B1/pl unknown
- 1979-05-04 JP JP5414379A patent/JPS54149697A/ja active Granted
- 1979-05-04 YU YU1057/79A patent/YU41862B/xx unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL215343A1 (fi) | 1980-02-11 |
| SU1291033A3 (ru) | 1987-02-15 |
| GB2020421A (en) | 1979-11-14 |
| ES480742A1 (es) | 1979-12-01 |
| AU515642B2 (en) | 1981-04-16 |
| YU41862B (en) | 1988-02-29 |
| US4278885A (en) | 1981-07-14 |
| ZA792076B (en) | 1980-06-25 |
| FI781381A7 (fi) | 1979-11-05 |
| SE440696B (sv) | 1985-08-12 |
| YU105779A (en) | 1982-06-30 |
| DE2917473C2 (de) | 1983-11-03 |
| FR2425066B1 (fi) | 1982-03-05 |
| AU4661479A (en) | 1979-11-08 |
| PL122043B1 (en) | 1982-06-30 |
| JPS6149618B2 (fi) | 1986-10-30 |
| CA1131808A (en) | 1982-09-14 |
| GB2020421B (en) | 1982-09-22 |
| FI56904B (fi) | 1979-12-31 |
| ZM3779A1 (en) | 1979-11-21 |
| DE2917473A1 (de) | 1979-11-08 |
| JPS54149697A (en) | 1979-11-24 |
| SE7903869L (sv) | 1979-11-05 |
| FR2425066A1 (fr) | 1979-11-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| FI56904C (fi) | Anordning foer maetning av grundaemneshalterna hos ett material enligt infaongningsgammametoden | |
| US4266132A (en) | Apparatus for controlling neutrons escaping from an elemental analyzer measuring gamma rays arising from neutron capture in bulk substances | |
| US6603122B2 (en) | Probe for contamination detection in recyclable materials | |
| KR101217712B1 (ko) | 극초단 레이저유도 고속중성자를 이용한 화합시료 분석을 위한 즉발 감마선 측정장치 | |
| JP4854116B2 (ja) | 放射性物質の解析プロセスおよび解析装置 | |
| US4028267A (en) | Method and apparatus for measuring the concentration of a component, for instance iron, in a material | |
| US4499380A (en) | Apparatus and method for determining the hydrogen content of a substance | |
| GB1409480A (en) | Neutron activation analysis system | |
| US3524062A (en) | Apparatus for measuring the moisture content and density of the soil | |
| JP5022886B2 (ja) | 水分検出方法、水分検出装置及び配管検査装置 | |
| Riley et al. | An improved prompt gamma neutron activation analysis facility using a focused diffracted neutron beam | |
| Kerr et al. | Elemental concentrations in geochemical reference samples by neutron capture prompt gamma-ray spectroscopy | |
| US2952775A (en) | Method and apparatus for the analytical determination of deuterium | |
| Zuzel | Experience of gas purification and radon control in BOREXINO | |
| Pouraghabagher et al. | Neutron capture gamma ray spectrometry for determination of sulfur in oil | |
| CN108344757A (zh) | 一种检测面粉中滑石粉含量的装置 | |
| CN207148004U (zh) | 海底原位一体化中子活化分析系统 | |
| Green | Transmission Measurement of the 252Cf Fission Neutron Spectrum | |
| Zaghloul et al. | Prompt gamma-ray neutron activation analysis facility testing by Sm, Gd and Mn determination in rock samples | |
| Srdoc et al. | Measurement of W at very low photon energy | |
| Asvavijnijkulchai et al. | Status of prompt gamma neutron activation analysis (PGAA) at TRR-1/M1 (Thai Research Reactor-1/Modified 1) | |
| Aycik et al. | Comparative studies for the determination of uranyl ion adsorption onto Interpenetrating Polymer Networks (IPNs) | |
| JPH02126144A (ja) | 核分裂性物質測定装置 | |
| Zaghloul et al. | An in-beam Compton-suppressed Ge spectrometer for nondestructive neutron activation analysis | |
| Wilkniss | Use of a 60-Mev. linac for fast and variable-energy neutron activation analysis |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM | Patent lapsed |
Owner name: OUTOKUMPU OY |