JPS5832150A - Measuring device for measuring concentration of one element in sample and its method - Google Patents

Measuring device for measuring concentration of one element in sample and its method

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Publication number
JPS5832150A
JPS5832150A JP57077634A JP7763482A JPS5832150A JP S5832150 A JPS5832150 A JP S5832150A JP 57077634 A JP57077634 A JP 57077634A JP 7763482 A JP7763482 A JP 7763482A JP S5832150 A JPS5832150 A JP S5832150A
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JP
Japan
Prior art keywords
neutron
measuring device
ray
sample
measuring
Prior art date
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JP57077634A
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Japanese (ja)
Inventor
ブライアン・デビツド・ソワ−ビ−
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Australian Atomic Energy Commission
Original Assignee
Australian Atomic Energy Commission
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Filing date
Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • G01N23/22Investigating 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
    • G01N23/221Investigating 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
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    • G01N2223/0745Investigating materials by wave or particle radiation secondary emission activation analysis neutron-gamma activation analysis
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    • G01N2223/00Investigating materials by wave or particle radiation
    • G01N2223/60Specific applications or type of materials
    • G01N2223/613Specific applications or type of materials moisture

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は試料中の異種元素からの二つ又はそれ以上の中
性子誘導r線の強度の同時測定に基づく元素分析の改良
され友装置及び方法に係る。これらの強度を合わせて処
理し、高密1[K本質的に影響されない元素存在比を得
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an improved apparatus and method for elemental analysis based on the simultaneous measurement of the intensity of two or more neutron-induced r-rays from different elements in a sample. These intensities are processed together to obtain a high-density 1[K element abundance ratio that is essentially unaffected.

この方法ti、(&)一つの元素が一定着しくは既知の
濃度であるか、又は(b)試料中の二つの元素の相関が
知られているか、そのいずれかの場合に特に応用できる
。この技術を好ましく応用できるものとして、鉛焼結供
給鉱、精鉱及び戻夛鉱の硫黄の分析、及び石炭その他の
有機材料の水分分析がある。
This method is particularly applicable when either (&) one element is at a fixed or known concentration, or (b) the correlation between two elements in the sample is known. Preferred applications of this technique include the analysis of sulfur in lead sinter feed ores, concentrates and return ores, and the moisture analysis of coal and other organic materials.

試料に加速中性子を照射すると、これらの中性子は試料
と反応し、主として非弾性散乱及び熱中性子捕獲により
て即発i線を発生する。また、熱中性子捕獲は不安定な
原子核の形成によって遅発r@O放出をももたらす、こ
れらの即発及び連発r@の強to測定を利用して静止寓
試料の元素分析又はオンライン分析(例えばランペアベ
ルト上の鉱石のそれ)をすることができる、この分野に
おける仕事について鉱最近Nargolvallae 
8eL他の”’ N**1sar M@th@d in
 MineralExploration and P
roda@tlem(鉱石探索及び製造における中性子
法)”、JaG* Mars@編(エルゼビア1.アム
ステルダム、1977年)、113頁、及びB@rry
 aP @に@とMa r t l n a T −C
@ eムdv。
When a sample is irradiated with accelerated neutrons, these neutrons react with the sample and generate prompt i-rays mainly through inelastic scattering and thermal neutron capture. Thermal neutron capture also results in delayed r@O emission due to the formation of unstable nuclei. These prompt and repeated r@ strong TO measurements can be used for elemental analysis of stationary samples or on-line analysis (e.g. run-run analysis). Regarding work in this field, it is possible to do that of ores on a pair of belts, recently Nargolvallae
8eL other "' N**1sar M@th@d in
Mineral Exploration and P
roda@tlem (neutron method in ore exploration and production)”, edited by JaG* Mars@ (Elsevier 1. Amsterdam, 1977), p. 113, and B@rry
aP @ to @ and Mar t l na T -C
@emdv.

ム@tlvatlonムnalyais i(1972
年)89で回顧されている。
Mu@tlvatlonmu nalyais i (1972
It was reviewed in 1989.

正確な元素分析では屡々萬密度の変化のためにr#収量
の補正法が必l!になる。補正法にはGesaml、T
他のANL−79−62,266、又!l5la@s。
Accurate elemental analysis often requires a correction method for r# yield due to variations in density! become. The correction method includes Gesaml, T.
Other ANL-79-62,266, also! l5la@s.

R*J* M@ms@ng@re人、J++e及びMi
l*se JeG−のProe、 Awgtralas
、 lm5L Mis@lI@tall@3i4(19
80年)17に報告されたrIl伝播の別々の測定;米
国特許第4314156号及び541W@rb7*  
B−Do  のNn5l@ar  Imstrmmsm
ta  andM@th・da、160(1979年)
173#C規定され九[符合畜せた(match・d)
Jr線後方散乱の別別の測定;そして、St@vart
 R,F’** Hall、人。
R*J* M@ms@ng@re人, J++e and Mi
l*se JeG-Proe, Awgtralas
, lm5L Mis@lI@tall@3i4(19
Separate measurements of rIl propagation reported in 17; US Pat. Nos. 4,314,156 and 541W@rb7*
B-Do's Nn5l@ar Imstrmmsm
ta andM@th・da, 160 (1979)
173#C specified nine [match・d]
Another measurement of Jr-ray backscatter; and St@vart
R, F'** Hall, person.

W、、Martim、 J、W、s 1Farrior
+W*L**及びFast@n、AaM、のU、S* 
Bur@am at Min@sTeahmi@al 
Progr@ms Rspert 74 e 1974
年1月、又HalLA、W、e Martil J、W
、8t@vartR,F、、及びP@stem、A、M
、のU、L Bur@au @fMinss Repo
rt IIM−R1−8038(197眸)に報告され
たr線スペクトルにおゆる別のピークへの標準化などが
ある。
W,,Martim,J,W,s 1Farrior
+W*L** and Fast@n, AaM, U, S*
Bur@am at Min@sTeahmi@al
Progr@ms Rspert 74 e 1974
January, also HalLA, W, e Martil J, W
, 8t@vartR,F, and P@stem,A,M
, U,L Bur@au @fMinss Repo
The r-line spectrum reported in rt IIM-R1-8038 (197) includes normalization to all other peaks.

St・tart  他が報じたものが本発明の概念に最
も近匹、これは石炭中の硫黄のオンライン藁分析のため
の中性子捕獲法の開発に関する0石炭を直径1m、高名
4mの石炭箱に入れ、硫黄からの5、42 MaVの熱
中性子捕獲r線を用いて硫黄を測定する。水分及び高密
度の変化を、補正するのに用いる一つの方法は測定した
硫黄のr線収量を222M・VH捕獲ピークの領域へ標
準化することである。
The one reported by St. Tart et al. is the closest to the concept of the present invention, which concerns the development of a neutron capture method for on-line analysis of sulfur in coal. and measure sulfur using 5,42 MaV thermal neutron capture r-rays from sulfur. One method used to correct for changes in moisture and density is to normalize the measured sulfur r-line yield to the region of the 222M VH capture peak.

しかしながらこの方法だけでは、水分と灰分の少ない変
化量の場合を除いて、l/11!IKに影響されない元
素存在比は測定されないであろう0例えば、灰分20 
vtl e水分Ovtl 、 H4vtlを含む石炭を
考えてみよう、水分が5 vtlK増加すると、試料中
の水素含有量は約4.5wt1GK増加するであろう、
同様に、灰分が25 vtlGに増加すると、水素含有
量は約3.75 wtli’(減少するであろう、事実
、St@vart他社水素標準化が測定の正確さを改良
しなかつたことを認めている。
However, with this method alone, l/11! Element abundance ratios that are not affected by IK will not be measured. For example, ash content 20
Consider a coal containing vtl e moisture Ovtl, H4vtl, if the moisture increases by 5 vtlK, the hydrogen content in the sample will increase by about 4.5wt1GK,
Similarly, if the ash content increases to 25 vtlG, the hydrogen content will decrease by about 3.75 wtlG, in fact St@vart acknowledges that hydrogen standardization did not improve the accuracy of measurements. There is.

上の説明は主として試料のオンライン及び高分析に関す
る。中性子技法を元素分析に利用する別の応用分野扛、
Ca1dv@lL R,La他が”N+a@l@arT
s@hniqn*m and Min@ral R@m
omr@*s’(1’ra*。
The above description primarily relates to online and high-level analysis of samples. Another field of application is the use of neutron techniques in elemental analysis.
Ca1dv@lL R, La and others are “N+a@l@arT
s@hniqn*m and Min@ral R@m
omr@*s'(1'ra*.

8ymp、Δ−ジニア、1977年) 、 I黛A、パ
ージニア(1977年)、3)[K報告したような、−
アホール検層である。この分野では、多孔質の岩におけ
る油/水比を識別するために元素比(Jl[/酸素及び
珪素/カルシウム)を測定する技術が開発された。この
技術は第−義的に中性子の非弾性散乱に依存する。しか
しながら、この技術は元素の濃度を得るためKは使用さ
れなめ。
8ymp, Δ-Zinnia, 1977), I Mayuzumi A, Parkinia (1977), 3) [K-reported,-
This is Ahole logging. In this field, techniques have been developed to measure elemental ratios (Jl[/oxygen and silicon/calcium) to identify oil/water ratios in porous rocks. This technique relies primarily on inelastic scattering of neutrons. However, this technique does not use K to obtain the concentration of the element.

試料中の中性子相互作用で発生した即発γ線の測定線束
F1は等式: %式%(1) 〔式中、φ(r)=中性子束 r=中性子源と検出器からの半径方向 距離 町=元素lにおける中性子相互作用当 りの発生γ線の数 一二萬密度 N0=アがガドロ数 Ci=元素lの濃度 A、=元素1OM子量 町=中性子断面積 f(μr)=μ及びrO関数(−二r線吸収係数) ■=容積(考慮中の) 〕 で与えられる。この等式龜中性子非弾性散乱及び熱中性
子捕獲の両方に有効4る。
The measured flux F1 of prompt gamma rays generated by neutron interaction in the sample is determined by the equation: % Formula % (1) [where φ(r) = neutron flux r = radial distance from the neutron source and detector = Number of gamma rays generated per neutron interaction in element l Density N0 = Gadro's number Ci = Concentration A of element l = Element 1 OM quantum town = Neutron cross section f (μr) = μ and rO Function (-2r-ray absorption coefficient) ■=Volume (under consideration)] It is given by: This equation is valid for both inelastic neutron scattering and thermal neutron capture.

第一近似として測定γ線収量F1e F’Jの比は以下
余白 で与えられる。この式は同じ相互作用過1m(即ち、非
弾性散乱又は中性子捕獲)で発生した二つの類似のエネ
ルギーのr ll1K′)v%ては正確であるが、γ線
が異なる相互作用過程で発生したそれであるときは誤p
が起夕うる。n、σ、ムの値線元素1゜jについて知ら
れてiるので、cjを知ることができればF l/F 
J比を用いてC1を導くことができる。
As a first approximation, the ratio of the measured γ-ray yield F1e F'J is given below in the margin. This equation is accurate for two similar energy r ll1K')v% generated by the same interaction process (i.e., inelastic scattering or neutron capture), but if the gamma rays are generated by different interaction processes. If that's the case, it's a mistake
is rising. Since the value line element 1゜j of n, σ, and mu is known, if cj can be known, F l/F
C1 can be derived using the J ratio.

良い近似として結果縮高1!F度に依存しない4のであ
る。
The result is reduced to 1 as a good approximation! 4, which does not depend on F degree.

一般に、パ、クグラウンPK影響されない正確な1線収
量を決定することは困難であり、次の関係式: %式%(3) 〔式中、”eb+@は定数である。〕 を使用することができる。
In general, it is difficult to determine an accurate one-ray yield that is not affected by Pa, Kuglaun PK, and the following relational expression: % Formula % (3) [In the formula, "eb + @ is a constant]" should be used. I can do it.

従って、この方法を用iて、一つの元素のaKがわかっ
てかる場合、又は元素濃度間の関係がわかっている場合
には、高密[K依存しなi元素―度の測定をすることが
できる。
Therefore, using this method, if the aK of one element is known, or if the relationship between elemental concentrations is known, it is possible to perform a high-density [K-independent measurement of can.

この発明の方法及び装置は石炭中の水分O測定に特別の
用途を見い出すものである。水分測定のための最も普通
の原子核法は、InternationalAtomi
@En@rgy Agency+”N@wt@r@n 
M11tur*Gaug@s’、 T@@h、 Rep
ort S@ries A 112+IAEA、ウィー
ン、1970年に報告された、試料中の水素による加速
中性子の減速作用に基づくものである。この方法は結果
について高密度及びマトリックスの影響を補償する限り
、多くの用途に比較的向いてしる。しかしながら、この
原理に基づく中性子による水分計量法(n@utron
moister・glg・)は石炭中の水素と水の水素
を区別できないφ石炭は約Svt憾の■を含み、1vt
lの水扛僅かに0.11 vtlのHを含むので、石炭
の水素含有量の変化は正確な水分測定のためには非常に
小さくなければならない。
The method and apparatus of the invention find particular application in the determination of moisture O in coal. The most common nuclear method for moisture determination is the International Atomi
@En@rgy Agency+”N@wt@r@n
M11tur*Gaug@s', T@@h, Rep
ort S@ries A 112+IAEA, Vienna, based on the deceleration effect of accelerated neutrons due to hydrogen in a sample, reported in 1970. This method is relatively suitable for many applications as long as the effects of density and matrix are compensated for on the results. However, the neutron moisture measurement method (n@utron) based on this principle
moister・glg・) cannot distinguish between hydrogen in coal and hydrogen in water.φCoal contains about Svt, 1vt
1 of water contains only 0.11 vtl of H, so changes in the hydrogen content of the coal must be very small for accurate moisture measurements.

塊石炭試料中の水分の一つの測定方法は、米国特許第4
314155号に記載され、そして80W@Tb7a 
B*DeがNwal@ar Ilstrwm*mts 
andM@thods* 1互0(1979年)173
に報告した、中性子ゲージ法及び符号r線後方散tr−
ジ法を用いる炭素及び水素の正確な決定を伴なうもので
ある。しかしながら、炭素及び水素分析が必要でないな
らば、石炭中の水分線この方法を用いる1線後方散乱ゲ
ージ法(a match@d r−rayba*kse
att@r ga+H@)で決定しうる。
One method for measuring moisture in lump coal samples is described in U.S. Pat.
314155 and 80W@Tb7a
B*De is Nwal@ar Ilstrwm*mts
andM@thods* 1 mutual 0 (1979) 173
The neutron gauge method and sign r-ray backscattering tr-
It involves accurate determination of carbon and hydrogen using the dimethod. However, if carbon and hydrogen analysis is not required, the moisture line in the coal can be compared with the one-line backscatter gauge method (a match@dr-rayba*kse) using this method.
att@r ga+H@).

これによって石炭中の水分の正確な測定がかなシ簡単に
なる。
This simplifies accurate measurement of moisture in coal.

この好ましい方法では、水分は本質的に、測定した炭素
/水素比の乾燥石炭のそれからO偏差に基づいて決定さ
れる。公表された112C)オーストラリア黒色炭の分
析、Jolnt C@al Il@ard/Qt+s*
n5land Coal BersL All5tr@
11mm lla・kCoals R@port、 1
976年9月に依れば、乾燥石炭の比は16.45±1
.78である。この比にシける偏差は特別の薄層からの
石炭ではかなp減少:′・ト、、。
In this preferred method, moisture is determined essentially based on the O deviation of the measured carbon/hydrogen ratio from that of dry coal. Published 112C) Analysis of Australian black coal, Jolnt C@al Il@ard/Qt+s*
n5land Coal BersL All5tr@
11mm lla・kCoals R@port, 1
According to September 1976, the ratio of dry coal was 16.45±1
.. It is 78. The deviation from this ratio is a considerable decrease in p for coal from a particular thin layer:'·t.

する、lvt憾の水分変化はシ1比を約2.8相対憾(
憾r@1atiマ@)内で変化させるであろう。
, the moisture change in lvt ratio is approximately 2.8 relative (
It will be changed within Sorry r@1atima@).

従って、本発明は、一つの元素とその他の元素を含む試
料中の皺一つの元素の濃度を定量的に測定する測定装置
であって、前記一つの元素の原子による熱中性子捕獲又
は中性子非・弾性散乱による一つのγ線及び前記その他
の元素の原子による熱中性子捕獲又は中性子非弾性散乱
によるその他のr線を発生するに十分なエネルギーを有
する中性子の発生源と、前記一つのr線と前記その他の
r線を検出すべく適合せしめた検出手段と、前記検出手
段に組み付けられ、直接放射線源のr線及び中性子の強
度を減少する遮蔽手段と、前記検出手段の出力に連結さ
れ、前記一つのr線と前記その他の1線を区別すべく適
合せしめたエネルギー分析手段と、前記エネルギー分析
手段の出力に連結された、前記濃度を計算する計算手段
とを含んで成る測定装置を提供する。
Therefore, the present invention is a measuring device that quantitatively measures the concentration of an element in a wrinkle in a sample containing one element and another element, and which includes thermal neutron capture or neutron non-capture by atoms of the one element. a source of neutrons having sufficient energy to generate one gamma ray by elastic scattering and another r-ray by thermal neutron capture by atoms of said other element or by inelastic scattering of neutrons, said one r-ray and said detection means adapted to detect other r-rays; shielding means assembled to said detection means and for reducing the intensity of the r-rays and neutrons of the direct radiation source; A measuring device is provided, comprising energy analysis means adapted to distinguish between one r-ray and said other one line, and calculation means for calculating said concentration, coupled to the output of said energy analysis means.

同様に、本発明は、(1)一つの元素の原子による熱中
性子捕獲又は中性子非弾性散乱により発生した一つのr
@(1)測定と、傷)その他の元素の原子による熱中性
子捕獲又は中性子非弾性散乱により発生し九その他のr
線のうちの少なくとも一つの測定、の結果を合わせるこ
とを含む、一つの元素とその他の元素を含む試料中の該
一つO元素の#1度を定量的に測定する方法を提供する
Similarly, the present invention relates to (1) one r generated by thermal neutron capture or inelastic neutron scattering by atoms of one element;
@(1) Measurement and scratches) 9 Other r caused by thermal neutron capture or inelastic neutron scattering by atoms of other elements
Provided is a method for quantitatively measuring the #1 degree of an O element in a sample containing one element and another element, the method comprising combining the results of at least one measurement of the lines.

適当な中性子源は、種々のベリリウ五ターryトによる
(α、1)中性子源(例えば、プルトニウム238/1
1・、ラジウム226h・、アメリシウム241/B@
、ゲルトニウム239A・、ボロニウム210/11・
、アクチニウム22 ’178・ )、自発核分裂中性
子源(例えば、カリホルニウム252)、及び(d、r
)、(a、d)反応を利用する中性子発生装置を含む。
Suitable neutron sources include various beryllium-based (α, 1) neutron sources (e.g., plutonium 238/1
1., Radium 226h., Americium 241/B@
, geltonium 239A・, boronium 210/11・
, actinium-22 '178·), spontaneous fission neutron sources (e.g. californium-252), and (d, r
), (a, d) includes a neutron generator that utilizes reactions.

適当なr線検出器はシンチレータ、ン検出器、例えばN
aI(Tt) e C5I(Na)、l’ルマ=りム酸
ビスiス、及び固体状検出器、例えばG・(Ll) 、
^性G・を含む。
Suitable r-ray detectors are scintillators, n detectors, e.g.
aI(Tt) e C5I(Na), l'luma-limate bis is, and solid state detectors, e.g. G.(Ll),
^Contains gender G.

適当な中性子遮蔽は熱中性子吸収材、例えばホウ素又は
リチウムを含む。それ鉱、同様に、中性子を減速して熱
エネルギーにする水素を含む、中性子源と検出器の間の
遮蔽は、主として、検出器に到達する中性子源のγ線の
一束を減少するためにある。適当な材料はタングステン
、鉛、ビスマスなどの高密度金属である。
Suitable neutron shields include thermal neutron absorbers such as boron or lithium. The shielding between the neutron source and the detector, which similarly contains hydrogen that slows down the neutrons into thermal energy, is primarily used to reduce the flux of neutron source gamma rays reaching the detector. be. Suitable materials are dense metals such as tungsten, lead, and bismuth.

検出器からの信号はエネルギー分析手段(エネルギー分
析器)に供給する前にグリアン!又はゲイン安定化アン
グで増幅することが好ましい、エネルギー分析器はハー
ド配線のマルチチャンネルアナライザ(例えば、H@v
l@tt−Pa@kard 5401B+Canb@r
ra model 3(L 3L 40e 8(L N
m5l@armot@l 60.600s 660)か
らなることができる。
The signal from the detector is processed by Grian! before being supplied to the energy analysis means (energy analyzer). or gain stabilization, the energy analyzer is preferably a hard-wired multichannel analyzer (e.g. H@v
l@tt-Pa@kard 5401B+Canb@r
ra model 3(L 3L 40e 8(L N
m5l@armot@l 60.600s 660).

選択的に、それはコンビエータに接続したアナログ−デ
ジタル変換器(ウィル中ンソンタイグ又は連続近似のい
ずれか)からなることができ、あるいは一連のシングル
チャンネルアナライザからなることができる。
Optionally, it can consist of an analog-to-digital converter (either Wil-Central Sonnteig or continuous approximation) connected to a combiator, or it can consist of a series of single-channel analyzers.

計算手段線測定カウントレートから元素濃度を計算する
コンビ為−タ又紘計算器であることが好ましい0遍幽な
コンビ轟−夕はPDP 11103であろう。
The calculation means for calculating elemental concentrations from line measurement count rates is preferably a combination calculator, preferably a combination calculator, which would be PDP 11103.

以下、図面を参照して好ましい態様を説明する。Preferred embodiments will be described below with reference to the drawings.

本発明の方法を、第1図に示した実験装置を用いて石炭
試料の水分含有量を測定することによって試験した。こ
の装置では、中性子源l(例えに”@Pu −1ie 
)が4.43M@VOr線及び中性子を放出し、その中
性子が2などの経路を通うて試料3゜(例えば石炭試料
)K入シ、それが40位置の元素の原子を打ち、よりて
r@を発生し、5などの経路に従りて中性子遮蔽6を通
如、中性子源lから更に別O迩蔽8で遮断され九検出器
7に到る。
The method of the invention was tested by measuring the moisture content of coal samples using the experimental setup shown in FIG. In this device, a neutron source l (for example, “@Pu −1ie
) emits a 4.43M@VOr beam and a neutron, and the neutron enters the sample 3° (for example, a coal sample) through a path such as 2, which hits the atom of the element at the 40th position, causing r It generates @, passes through a neutron shield 6 according to a path such as 5, is further blocked by another O shield 8 from the neutron source 1, and reaches a detector 7.

適当な遮蔽6#i二酸化ホウ素で、これは検出a7を散
乱中性子から遮断する一方、タノダステン、鉛、ビスマ
スは検出器7を中性子源lから纏蔽する遮蔽8として適
当であろう、適当な検出、if!7は直径iso■X厚
さ100−〇NaI (τt)結晶である。
Suitable shielding 6#i boron dioxide, which blocks the detection a7 from scattered neutrons, while tanodasten, lead, bismuth would be suitable as a shielding 8 to shield the detector 7 from the neutron source l, suitable detection , if! 7 is a crystal with a diameter of iso×a thickness of 100−0 NaI (τt).

中性子装置のNaI(Tt潰出器からOΔルス紘rイン
安定化アンプ9を用いて増幅し、■・wl@tt−Pa
gk@r4541OB−vルテチャンネルアナツイデ1
0に供給した。パルス高スペクト#O窓を定めて、カウ
ントレートとΔツクグラクンrを決定した。典聾的な/
4〃ス高スペクトルを第3wAに示す。
NaI of the neutron device (from the Tt crusher is amplified using the OΔRussian stabilizing amplifier 9, and ■・wl@tt-Pa
gk@r4541OB-v Lute Channel Anatsuide 1
0 was supplied. A pulse height spectrum #O window was defined, and the count rate and ΔTsukugakukunr were determined. deaf/
4. The high spectra are shown in the 3rd wA.

PDP 11/30コンビ凰−夕11で測定カウントレ
ートから元素濃度を計算した。
Element concentrations were calculated from the count rate measured with PDP 11/30 Combi-Yu 11.

分析中の試料が実質的に均一な厚さのものである場合に
は中性子源及び検出器を試料の両側に配置することもで
きる。
If the sample being analyzed is of substantially uniform thickness, the neutron source and detector may be placed on either side of the sample.

第2図で、曲線B 、 Cti曲線Aに較べて10及び
50倍の大きさを表わしている。ビーク19は1.78
M5V81.20は2.22 M@V H,21U3、
92 M*V ”C逃れ、22 ハ4.43 M@V 
”Cヲ表わしている@ 3.92 M@Vのピークは検
出器における4、 43 M@Vの12cによるr線の
相互作用から一つの0.51↓M@vの消滅r線が逃れ
ることKよって生じる。
In FIG. 2, curve B and Cti are 10 and 50 times larger than curve A. Beak 19 is 1.78
M5V81.20 is 2.22 M@V H, 21U3,
92 M*V “C escape, 22 Ha4.43 M@V
The peak of @3.92 M@V representing C is the escape of one 0.51↓M@v annihilation r-ray from the r-ray interaction with 12c of 4,43 M@V in the detector. This is caused by K.

第3(a)図は化学実験の水分に対してグロットした2
、 22 M@VOH捕獲によるr線の純粋なカウント
レートを示している。これらの結果は水を加えた石炭試
料を用い、そ1゛て高密度を圧縮処理で所定量変化させ
て得たものである* 2.22 M@Vのカウントレー
トは水との相関関係が殆んどないことを示している。し
かしながら、水分が等式(3)を用いる2、 22 M
@V(D H捕獲によるr線及び4,43M@VのC非
弾性散乱によるr線の両者の測定強度と相関があれば、
水分は第3図伽)に示されているように0.36 vt
憾の偏差内で決定し得る。機会して中性子及びr線後方
散乱法、米国特許第4314155号及び8*v@rb
y* B、D** )iw@1@arImatrt+m
@nta and M@th@ds+ 160* (1
979$)173、を用いても正確名の改*a得られな
い。
Figure 3(a) shows 2 glotted against water in a chemical experiment.
, 22 shows the pure count rate of r-rays due to M@VOH capture. These results were obtained using a coal sample with water added, and then changing the high density by a predetermined amount through compression treatment.*2.22 The count rate of M@V has a correlation with water. It shows that there are almost no. However, if the water content is 2, 22 M using equation (3)
@V (DH If there is a correlation with the measured intensity of both r-rays due to H capture and r-rays due to C inelastic scattering of 4,43M@V,
The moisture content is 0.36 vt as shown in Figure 3).
It can be determined within a reasonable deviation. Neutron and r-ray backscatter method, US Pat. No. 4,314,155 and 8*v@rb
y* B, D** )iw@1@arImatrt+m
@nta and M@th@ds+ 160* (1
Even if you use 979$) 173, you cannot get the correct name *a.

本発明の方法は、すべての有機材料、例えば乾燥Φ1比
がかなり一定である農林産物(例、木材、綿、小麦)に
おける水分の測定に利用できる。
The method of the invention can be used for the determination of moisture in all organic materials, such as agricultural and forestry products where the dry Φ1 ratio is fairly constant (eg wood, cotton, wheat).

本発明の方法及び装置は鉛溶融試料における硫黄の分析
にも利用で龜る。多くの鉛溶融工場で紘、溶鉱炉で溶融
する前に鉛鉱(l・ad・・mesntratiを焼結
機モ処理する。焼結機は硫化鉛を酸化鉛に変光、そして
溶鉱炉用に適当な塊状寸法にする・焼結機のよル良いコ
ントロールを達成する九めに特に焼結供給鉱のオンライ
ン硫黄測定拡大いに有益なものである。
The method and apparatus of the present invention can also be used for the analysis of sulfur in molten lead samples. In many lead melting factories, lead ore is processed in a sintering machine before being melted in a blast furnace. Extending on-line sulfur measurement of sinter feed ores is particularly useful to achieve better control of bulk size and sintering machines.

この用途は鉛の濃度が約5相対憾(憾r@1ativ@
)の範囲内で一定にiIまるので本発明の技術に理論的
に適している。硫黄(2,23M@V)及び鉛(2,6
2M・■)からの顕著な非弾性散乱によるr線のエネル
ギーは、等式(2)が正確な近似であるのに十分に類似
している。
In this application, the lead concentration is approximately 5% (regret r@1ativ@
), which is theoretically suitable for the technique of the present invention. Sulfur (2,23M@V) and lead (2,6
The energies of the r-rays due to significant inelastic scattering from 2M·■) are sufficiently similar that equation (2) is an accurate approximation.

この方法をIsa山鉱の焼結供給鉱、精鉱及び戻り鉱の
9つの試料管用い、第1図に示したものと類似の中性子
装置で試験した。第4図の結果は、2.23及び2.6
2M@Vのγ線の強度を用いて硫黄を0、24 vtl
の偏差内で決定しうろことを示している。比較すると硫
黄含有量と2.23 M@V収量単独との間の二乗平均
偏差は0.6vt憾でありた。r線後方散乱の米国特許
第4314155号を伴なう硫黄と2−23M@V*l
[間)二乗平均偏差は0,5vt’1gテあった・ 硫黄からの5.42 M@Vの中性子捕獲によるr線を
用いる分析法も1選択的に、可能である・
The method was tested in a neutron setup similar to that shown in Figure 1 using nine sample tubes of sintered feed, concentrate and return ore from the Isa mine. The results in Figure 4 are 2.23 and 2.6.
0.24 vtl of sulfur using a γ-ray intensity of 2M@V
It shows that the scales are determined within the deviation of . By comparison, the root mean square deviation between sulfur content and 2.23 M@V yield alone was 0.6 vt. Sulfur and 2-23M@V*l with r-ray backscatter US Pat. No. 4,314,155
The root mean square deviation was 0.5vt'1g.An analysis method using r-rays captured by neutrons of 5.42 M@V from sulfur is also optionally possible.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明に依る測定に使用する装置の直交断面図
、 第2図は第1図に示した装置を用いて得た波高スペクト
ル図、 第3図(&)は化学実験的水分に対してfaミツトた2
、 22 MeVのH捕獲によるγ線の純粋なカウント
レートを示す図、第3図(b)は2.22 M@VOH
捕獲によるγ線と4.43 MeVのC非弾性散乱によ
るγ線の両者の測定強度に対してプロットし次化学実験
的水分を示す図、 第4図は2.23 MeVのS非弾性散乱によるγ線及
び2.62 M@VOPb非弾性散乱によるγ線の両者
の測定強度に対してプロットした化学実験的硫黄を示す
図である。 1・・・中性子源、3・・・試料、6.8・・・遮蔽手
段、7・・・検出手段、9・・・増幅器、10・・・ア
ナライザ、11 ・・・計算手段、19 ・・・1.7
8 M@V81.20 ”・2.22 M@VH,21
−3,92MeV  C逃れ、22・” 4.43 M
eV  Ceh 以下余白 ィヒ掌勇乙験的4(ケト  CWf’/、)FIG、4 □。 手続補正書(方式) %式% 1、事件の表示 昭和57年 特許願  第077634 号2、発明の
名称 試料中の一つの元素の濃度を#舅する 測定装置及び方法 3、補正をする者 事件との関係  特許出願人 名称  オーストクリアン アトζツク エナジーコン
ツシ璽ン 4゜代理人 (外 3 名) 5、補正命令の日付 昭和57年8月31日(発送日) 6、補正の対象 (1)  l!11111B書 (2)図面($3図) 7、補正の内容 (1)  明細書の浄書(内容に変更なし)(2)  
図面(第3図)t−別紙の過多補正する08、#&附書
類の0碌
Figure 1 is an orthogonal cross-sectional view of the device used in the measurement according to the present invention, Figure 2 is a wave height spectrum diagram obtained using the device shown in Figure 1, and Figure 3 (&) is a diagram of moisture in a chemical experiment. Against fa mitsuta 2
, Figure 3(b) shows the pure count rate of γ-rays due to H capture of 22 MeV, 2.22 M@VOH
Figure 4 shows the chemical experimental water content plotted against the measured intensities of both γ-rays due to capture and γ-rays due to inelastic C scattering of 4.43 MeV. Figure 3 shows chemical experimental sulfur plotted against the measured intensity of both gamma rays and 2.62 M@VOPb inelastic scattering gamma rays. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Neutron source, 3... Sample, 6.8... Shielding means, 7... Detection means, 9... Amplifier, 10... Analyzer, 11... Calculation means, 19. ...1.7
8 M@V81.20 ”・2.22 M@VH, 21
-3,92MeV C escape, 22・” 4.43 M
eV Ceh The following margins are 4 (keto CWf'/,) FIG, 4 □. Procedural amendment (method) % formula % 1. Indication of the case 1982 Patent Application No. 077634 2. Name of the invention Measuring device and method for measuring the concentration of one element in a sample 3. Case of the person making the amendment Relationship with Patent applicant name: AustClean ATZTSUKU ENERGY CONTSUSHICIN 4゜ Agent (3 others) 5. Date of amendment order: August 31, 1980 (shipment date) 6. Subject of amendment (1) ) l! 11111B (2) Drawing ($3 figure) 7. Contents of amendment (1) Engraving of specification (no change in content) (2)
Drawing (Fig. 3) t-Correct excessive number of attached sheets 08, #& 0 of attached documents

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、一つの元素とその他の元素を含む試料中の該一つの
元素の濃度を定量的に測定する測定装置であって、前記
一つの元素の原子による熱中性子捕獲又は中性子非弾性
散乱による一つのr線及び前記その他の元素の原子によ
る熱中性子m1lI又は中性子非弾性散乱によるその他
の1線を発生するに十分なエネルギーを有する中性子O
発生源と、前記一つのr線と前記その他のr線を検出す
べく適合せしめた検出手段と、前記検出手段に組み付け
られ、直接放射線源のr線及び中性子の強度を減少する
遮蔽手段と、前記検出手段の出力に連結され、前記一つ
のrlmと前記そo@or@を区別すべく適合せしめた
エネルギー分析手段と、前記エネルギー分析手段の出力
に連紬畜れた、前記濃度を計算する計算手段とを含んで
成る測定装置。 λ 前記中性子源がベリリウムターグツトによる(αt
n)中性子源、自発核分裂中性子源、又は(1,T)及
び(d、d)反応を利用する中性子発生装置である、特
許請求の範囲第1項記載の測定装置。 3、前記(α、n)中性子源が Pm/Be 122’
Ra/Be 、 24’Am/Be 、 ”’Pu/B
e 、 ”°p@/Be +又は227A11/、・で
ある、特許請求の範囲第2項船載の測定装置。 4、前記自発核分裂中性子源゛が:252C,,である
、特許請求の範囲第2項記載の測定装置。 氏 前記検出手段がシンチレーション検出器又は固体状
検出器である、特許請求の範囲第1項から第4項までの
いずれかに記載O測定装置。 6、前記シンチレーション検出器力えaI(TL) 。 Cm(TA) 、 C5I(Na) 、又は)f # 
w =ラム酸ビスマスであ石、特許請求の範囲第5項記
載の測定装置。 7、前記固体状検出器がG・(Ll)又は真性rルマニ
ウムである、特許請求の範囲第5項記載の測定装置。 8□ 前記エネルギー分析手段がマルチチャンネルアナ
ライザ、アナログーデゾメル変換器、又嬬複数のシング
ルチャンネルアナライザである、特許請求の範囲第1項
から第7項までのいずれかに記載の測定装置。 9、  (1)一つの元素の原子による熱中性子捕獲又
は中性子非弾性散乱によ多発生した一つo r l1l
t)測定と、(ii)その他の元素の原子による熱中性
子捕獲又は中性子非弾性散乱によ)発生したその他のr
線のうちの少なくとも一つの測定、0結果を合わせて処
理することを含む、一つの元素とその他の元素を含む試
料中の該一つの元素の濃度を定量的に測定する方法。 10、前記試料が石炭であり、かつ前記一つの元素が水
素又は硫黄である、特許請求CJfli8第9項記載の
方法。 11、水素含有量の測定を利用して水分含有量を定量的
に測定する、特許請求の範囲第10項記歌の方法。 12、 @記試料が鉛焼結供給鉱(1ead 51st
@rf・・d )であり、かつ前記一つの元素が硫黄で
ある、特許請求の範囲第9項記載の方法。
[Scope of Claims] 1. A measurement device for quantitatively measuring the concentration of one element in a sample containing one element and another element, which captures thermal neutrons or neutrons by atoms of the one element. A neutron O having sufficient energy to generate one r-ray by inelastic scattering and a thermal neutron m1lI by the atoms of the other element or another ray by inelastic neutron scattering.
a source, detection means adapted to detect the one R-ray and the other R-ray, and shielding means assembled to the detection means for directly reducing the intensity of the R-rays and neutrons of the radiation source; energy analysis means coupled to the output of the detection means and adapted to distinguish between the one rlm and the so@or@; and calculating the concentration, coupled to the output of the energy analysis means. a measuring device comprising calculation means. λ The neutron source is based on a beryllium target (αt
n) The measuring device according to claim 1, which is a neutron source, a spontaneous fission neutron source, or a neutron generator that utilizes (1, T) and (d, d) reactions. 3. The (α, n) neutron source is Pm/Be 122'
Ra/Be, 24'Am/Be, ``'Pu/B
Claim 2: A ship-mounted measuring device, in which: The measuring device according to claim 2. The O measuring device according to any one of claims 1 to 4, wherein the detection means is a scintillation detector or a solid state detector. 6. The scintillation detection Power aI (TL). Cm (TA), C5I (Na), or) f #
w = bismuth lamite, the measuring device according to claim 5. 7. The measuring device according to claim 5, wherein the solid-state detector is G.(Ll) or intrinsic r-rumanium. 8□ The measuring device according to any one of claims 1 to 7, wherein the energy analysis means is a multi-channel analyzer, an analog-to-desomer converter, or a plurality of single-channel analyzers. 9. (1) One o r l1l generated many times due to thermal neutron capture or inelastic neutron scattering by atoms of one element
t) measurements and (ii) other r generated (by thermal neutron capture or inelastic neutron scattering by atoms of other elements).
A method for quantitatively measuring the concentration of one element in a sample containing one element and another element, the method comprising measuring at least one of the lines and processing the zero results together. 10. The method according to claim 9, wherein the sample is coal and the one element is hydrogen or sulfur. 11. The method according to claim 10, which quantitatively measures water content using hydrogen content measurement. 12. @The sample is lead sintered feed ore (1ead 51st
1. The method according to claim 9, wherein: @rf..d) and said one element is sulfur.
JP57077634A 1981-05-11 1982-05-11 Measuring device for measuring concentration of one element in sample and its method Pending JPS5832150A (en)

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