JPS6362694B2 - - Google Patents
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- JPS6362694B2 JPS6362694B2 JP57187296A JP18729682A JPS6362694B2 JP S6362694 B2 JPS6362694 B2 JP S6362694B2 JP 57187296 A JP57187296 A JP 57187296A JP 18729682 A JP18729682 A JP 18729682A JP S6362694 B2 JPS6362694 B2 JP S6362694B2
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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
- G01N23/20—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 using diffraction of the radiation by the materials, e.g. for investigating crystal structure; by using scattering of the radiation by the materials, e.g. for investigating non-crystalline materials; by using reflection of the radiation by the materials
- G01N23/20083—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 using diffraction of the radiation by the materials, e.g. for investigating crystal structure; by using scattering of the radiation by the materials, e.g. for investigating non-crystalline materials; by using reflection of the radiation by the materials by using a combination of at least two measurements at least one being a transmission measurement and one a scatter measurement
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Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は、放射性同位体から放出される放射線
を利用して、工業用原材料等の各種処理工程にお
いてオンライン中で物質元素組成を分析する装置
に関する。
を利用して、工業用原材料等の各種処理工程にお
いてオンライン中で物質元素組成を分析する装置
に関する。
石炭や鉱石などを取扱う各種産業の処理工程に
おいて、それら物質の流れから試料を採取するこ
となく、物質の組成を刻々迅速に分析するオンラ
イン分析が求められるようになり、このためＸ線
や中性子などの放射線を利用する分析装置が開発
され、一部では用いられるようになつた。しかし
ながら、測定対象となる工業原材料等の多くは不
均質物体であり、組成、嵩密度ともに不均一な分
布をしているため、分析の正確さを得るためには
その応用に制約があつた。
おいて、それら物質の流れから試料を採取するこ
となく、物質の組成を刻々迅速に分析するオンラ
イン分析が求められるようになり、このためＸ線
や中性子などの放射線を利用する分析装置が開発
され、一部では用いられるようになつた。しかし
ながら、測定対象となる工業原材料等の多くは不
均質物体であり、組成、嵩密度ともに不均一な分
布をしているため、分析の正確さを得るためには
その応用に制約があつた。
例えば、典型的な不均質物である石炭を測定対
象とする場合、Ｘ線の散乱や螢光Ｘ線発生を利用
するには、Ｘ線の透過力が弱いために微粉粒に調
整した充分に混合したうえ測定表面を平坦にし、
かつ試料厚さをうすくしておかなければならな
い。
象とする場合、Ｘ線の散乱や螢光Ｘ線発生を利用
するには、Ｘ線の透過力が弱いために微粉粒に調
整した充分に混合したうえ測定表面を平坦にし、
かつ試料厚さをうすくしておかなければならな
い。
中性子の捕獲吸収によるガンマ線発生を利用す
る場合は、中性子、ガンマ線ともに透過力が比較
的大きいので、測定に係る有効体積はある程度大
きく、測定対象物自体に対する制約は少くなる。
しかし、この場合にも、対象物の嵩密度及び水分
の変化は分析結果に相当の影響を及ぼすので、そ
の影響ができる限り少くなるような対象物の流れ
の状態（量、厚さなど）や測定の幾何学的条件を
選択し、さらにそのうえで正確さを保証するた
め、嵩密度（または重量厚さ）及び水分を別の測
定機器を用いて測定し補償しなければならなかつ
た。しかし、異なる複数個の測定機器を用いて流
れている測定対象物の同一部分の測定を行うこと
は困難であり、嵩密度、水分を正しく補償した分
析値を得ることが出来なかつた。
る場合は、中性子、ガンマ線ともに透過力が比較
的大きいので、測定に係る有効体積はある程度大
きく、測定対象物自体に対する制約は少くなる。
しかし、この場合にも、対象物の嵩密度及び水分
の変化は分析結果に相当の影響を及ぼすので、そ
の影響ができる限り少くなるような対象物の流れ
の状態（量、厚さなど）や測定の幾何学的条件を
選択し、さらにそのうえで正確さを保証するた
め、嵩密度（または重量厚さ）及び水分を別の測
定機器を用いて測定し補償しなければならなかつ
た。しかし、異なる複数個の測定機器を用いて流
れている測定対象物の同一部分の測定を行うこと
は困難であり、嵩密度、水分を正しく補償した分
析値を得ることが出来なかつた。
本発明の目的は、上記した従来技術の欠点をな
くし、測定対象物の嵩密度、水分を補正した分析
値が得られる分析装置を提供するにある。
くし、測定対象物の嵩密度、水分を補正した分析
値が得られる分析装置を提供するにある。
上記目的を達成するため、本発明は、物質の流
れにおいてつねに同一部分に対して高速中性子と
ガンマ線の透過率を測定し、水分と嵩密度とを求
めるとともに、同じ流れの部分から発生する中性
子捕獲ガンマ線を同時に測定することにより、水
分、嵩密度を正しく補正した元素成分を分析する
ようにしたものである。
れにおいてつねに同一部分に対して高速中性子と
ガンマ線の透過率を測定し、水分と嵩密度とを求
めるとともに、同じ流れの部分から発生する中性
子捕獲ガンマ線を同時に測定することにより、水
分、嵩密度を正しく補正した元素成分を分析する
ようにしたものである。
高速中性子に対する質量吸収係数は、水素に関
してとくに大きく他の元素では小さい。他方ガン
マ線に対する質量吸収係数（低エネルギーガンマ
線の場合を除き）は元素によつてあまり変らな
い。このため、前記両者の透過減衰率から水分
（正しくは、化学結合状態の如何によらない水素
量）と嵩密度（又は重量厚さ）が得られるもので
ある。しかも１個の線源と１個の検出器とによる
測定のため、高速中性子とガンマ線の両線束が空
間的に全く同一部分を通り、したがつて測定対象
物の同一部分について両線束の減衰率測定がなさ
れる。また、上記の中性子線源を適当な中性子減
速、反射材で取囲み同線源から放出される高速中
性子のうち一部が減速され測定対象物内に拡散す
るようにし、減速中性子が測定対象物に捕獲吸収
された際に発生する中性子捕獲ガンマ線を検出
し、そのガンマ線エネルギーを測定解析すること
によつて、特定元素又は多種類の元素の分析を行
う。この際、同じ中性子線源は前記の方法により
高速中性子線源かつガンマ線源として、上記の分
析対象と同じ部分の水分、嵩密度測定に同時に用
いられており、分析値、水分値、嵩密度値の間の
関係を演算補正することによつて最終的に正確な
元素組成の分析が出来るものである。
してとくに大きく他の元素では小さい。他方ガン
マ線に対する質量吸収係数（低エネルギーガンマ
線の場合を除き）は元素によつてあまり変らな
い。このため、前記両者の透過減衰率から水分
（正しくは、化学結合状態の如何によらない水素
量）と嵩密度（又は重量厚さ）が得られるもので
ある。しかも１個の線源と１個の検出器とによる
測定のため、高速中性子とガンマ線の両線束が空
間的に全く同一部分を通り、したがつて測定対象
物の同一部分について両線束の減衰率測定がなさ
れる。また、上記の中性子線源を適当な中性子減
速、反射材で取囲み同線源から放出される高速中
性子のうち一部が減速され測定対象物内に拡散す
るようにし、減速中性子が測定対象物に捕獲吸収
された際に発生する中性子捕獲ガンマ線を検出
し、そのガンマ線エネルギーを測定解析すること
によつて、特定元素又は多種類の元素の分析を行
う。この際、同じ中性子線源は前記の方法により
高速中性子線源かつガンマ線源として、上記の分
析対象と同じ部分の水分、嵩密度測定に同時に用
いられており、分析値、水分値、嵩密度値の間の
関係を演算補正することによつて最終的に正確な
元素組成の分析が出来るものである。
以下に本発明の実施例について説明する。
第１図において、例えば252Cfの同位体中性子
線源１０をビスマス又は鉛などの重金属物質から
なる線源側遮蔽兼コリメータ１２とともに用いる
とき、線源１０から放出される平均約2MVの高
速中性子線１４と平均約1MVのガンマ線１６と
は、コリメータ１２により適当にコリメートされ
た線束となつて測定対象物容器１８の中の測定対
象物２０に投射される。高速中性子線１４及びガ
ンマ線１６のうち測定対象物２０を透過し重金属
からなる検出器側コリメータ２２を通過したもの
は、有機シンチレータ２４及び光電子増倍管２６
からなる検出器により検出され、光電子増倍管２
６の出力パルス信号はパルス波形弁別回路２８に
より高速中性子とガンマ線との各パルス信号に分
けられそれぞれスケーラー３０及び３２により計
数される。高速中性子及びガンマ線の計数は、そ
れぞれ測定対象物が空のときの各計数比をとるこ
とによつて各透過減衰率が得られ、これから前記
により水分及び嵩密度の値が算出される。
線源１０をビスマス又は鉛などの重金属物質から
なる線源側遮蔽兼コリメータ１２とともに用いる
とき、線源１０から放出される平均約2MVの高
速中性子線１４と平均約1MVのガンマ線１６と
は、コリメータ１２により適当にコリメートされ
た線束となつて測定対象物容器１８の中の測定対
象物２０に投射される。高速中性子線１４及びガ
ンマ線１６のうち測定対象物２０を透過し重金属
からなる検出器側コリメータ２２を通過したもの
は、有機シンチレータ２４及び光電子増倍管２６
からなる検出器により検出され、光電子増倍管２
６の出力パルス信号はパルス波形弁別回路２８に
より高速中性子とガンマ線との各パルス信号に分
けられそれぞれスケーラー３０及び３２により計
数される。高速中性子及びガンマ線の計数は、そ
れぞれ測定対象物が空のときの各計数比をとるこ
とによつて各透過減衰率が得られ、これから前記
により水分及び嵩密度の値が算出される。
他方、線源１０から放出される高速中性子の１
部３４は、線源側遮蔽兼コリメータ１２を透過し
て、軽元素物質からなる中性子減速、反射材３６
の中に入り、そこで減速された中性子の１部３８
が測定対象物２０の中へ拡散する。減速中性子３
８が測定対象物２０に捕獲吸収とれるとき、捕獲
元素に固有な中性子捕獲ガンマ線４０が発生す
る。同ガンマ線４０を減速中性子フイルター４２
をつけた固体ガンマ線検出器４４にて検出し、検
出器４４の出力パルスをパルス波高分析器４６に
かけガンマ線エネルギースペクトル解析を行うこ
とにより、中性子捕獲ガンマ線は元素ごとに特徴
的なエネルギーをもつた線スペクトルを有するの
で、各スペクトルピークの強度から測定対象物中
の各元素の濃度が得られる。こうして得られた各
元素分析値は、前述のように水分（水素量）及び
嵩密度の影響を受けている。また、同様に上述の
水分、嵩密度測定値も元素組成の影響を幾分受け
ている。そこで、これら分析値、水素量、嵩密度
の間の関係をあらかじめ求めておき、それを演算
処理装置４８で演算補正することによつて、正し
い元素組成分析値が得られる。
部３４は、線源側遮蔽兼コリメータ１２を透過し
て、軽元素物質からなる中性子減速、反射材３６
の中に入り、そこで減速された中性子の１部３８
が測定対象物２０の中へ拡散する。減速中性子３
８が測定対象物２０に捕獲吸収とれるとき、捕獲
元素に固有な中性子捕獲ガンマ線４０が発生す
る。同ガンマ線４０を減速中性子フイルター４２
をつけた固体ガンマ線検出器４４にて検出し、検
出器４４の出力パルスをパルス波高分析器４６に
かけガンマ線エネルギースペクトル解析を行うこ
とにより、中性子捕獲ガンマ線は元素ごとに特徴
的なエネルギーをもつた線スペクトルを有するの
で、各スペクトルピークの強度から測定対象物中
の各元素の濃度が得られる。こうして得られた各
元素分析値は、前述のように水分（水素量）及び
嵩密度の影響を受けている。また、同様に上述の
水分、嵩密度測定値も元素組成の影響を幾分受け
ている。そこで、これら分析値、水素量、嵩密度
の間の関係をあらかじめ求めておき、それを演算
処理装置４８で演算補正することによつて、正し
い元素組成分析値が得られる。
第１図に示されるように、減速中性子３８の拡
散は、測定対象物の中で、高速中性子線１４及び
ガンマ線１６の線束部を中心にある程度広い範囲
に広がつており、これにより流れの断面の平均的
な分析が可能になる。これに対して、高速中性子
線１４とガンマ線１６の両線束は測定対象物２０
の断面の中心部を透過するので、水素量、嵩密度
の測定に係る体積が比較的限定されることになる
が、測定対象物２０が流れている物体では、実用
上充分な平均性が得られる。また、組成分析値に
対する水素量及び嵩密度の補正に関しては、補正
の程度はあまり大きなものとはならないので、測
定空間の幾分の相違は問題とならず、流れている
測定対象物に対して実用上同一断面について元素
組成、水素量及び嵩密度を測定していることにな
る。
散は、測定対象物の中で、高速中性子線１４及び
ガンマ線１６の線束部を中心にある程度広い範囲
に広がつており、これにより流れの断面の平均的
な分析が可能になる。これに対して、高速中性子
線１４とガンマ線１６の両線束は測定対象物２０
の断面の中心部を透過するので、水素量、嵩密度
の測定に係る体積が比較的限定されることになる
が、測定対象物２０が流れている物体では、実用
上充分な平均性が得られる。また、組成分析値に
対する水素量及び嵩密度の補正に関しては、補正
の程度はあまり大きなものとはならないので、測
定空間の幾分の相違は問題とならず、流れている
測定対象物に対して実用上同一断面について元素
組成、水素量及び嵩密度を測定していることにな
る。
第２図は、測定対象物容器１８が比較的小さい
場合の実施例である。比較的少い量の測定対象物
２０に対して分析の感度を向上させるため、中性
子減速、反射材３６で測定対象物容器１８を取囲
むように構成している。また、それに伴つて、検
出器側コリメータ２２の部分からの中性子捕獲ガ
ンマ線の発生及びその検出器４４による検出を防
ぐ目的で、ホウ素含有ポリエチレンなどからなる
減速中性子吸収体２２Ａを配置してある。これら
以外はすべて第１図の実施例と同様である。
場合の実施例である。比較的少い量の測定対象物
２０に対して分析の感度を向上させるため、中性
子減速、反射材３６で測定対象物容器１８を取囲
むように構成している。また、それに伴つて、検
出器側コリメータ２２の部分からの中性子捕獲ガ
ンマ線の発生及びその検出器４４による検出を防
ぐ目的で、ホウ素含有ポリエチレンなどからなる
減速中性子吸収体２２Ａを配置してある。これら
以外はすべて第１図の実施例と同様である。
以上の実施例においては、いずれも水素量、嵩
密度測定用のパルス波形弁別型検出器と組成分析
用のエネルギー分析型ガンマ線検出器とは別個の
ものを用いているが、パルス波形弁別型の有機シ
ンチレータとエネルギー分析型の無機シンチレー
タとを一本の光電子増倍管に組合せて用いること
で、検出プローブを一本とすることもできる。
密度測定用のパルス波形弁別型検出器と組成分析
用のエネルギー分析型ガンマ線検出器とは別個の
ものを用いているが、パルス波形弁別型の有機シ
ンチレータとエネルギー分析型の無機シンチレー
タとを一本の光電子増倍管に組合せて用いること
で、検出プローブを一本とすることもできる。
第３図にその実施例を示す。
中性子線源１０を遮蔽兼コリメータ１２に装備
し、線源１０から放射される高速中性子線１４と
ガンマ線１６のうち、対象物容器１８及び測定対
象物２０を透過したものを、検出器側コリメータ
２２中に設置した有機シンチレータ２４及び光電
子増倍管２６により検出する。他方、前述の実施
例同様に測定対象物２０中に拡散した減速中性子
３８が測定対象物２０に捕獲吸収された際に発生
する中性子捕獲ガンマ線４０を無機シンチレータ
５０及び光電子増倍管２６により検出する。両シ
ンチレータ２４及び５０は光学的に充分損失の少
いように光電子増倍管２６に結合されている。光
電子増倍管２６の出力パルスは、パルス波形弁別
器５２によつて、有機シンチレータ２４による高
速中性子パルス５４及び同ガンマ線パルス５６
と、それら両者から際立つてパルス波形の異る無
機シンチレータ５０のガンマ線パルス５８とに振
り分けられる。一方、光電子増倍管２６の出力パ
ルスは、別に比例増巾器６０で増巾されリニアゲ
ート６２を通過したのち、パルス波高分析器５２
によりエネルギースペクトル解析されるが、リニ
アゲート６２はパルス信号５８によつてのみ開か
れるので、無機シンチレータ５０の検出したガン
マ線パルスのみがエネルギー解析の対象となる。
このようにして一本の測定プローブによつて、前
述の実施例における２個のプローブによる測定と
同等の効果を上げることができる。
し、線源１０から放射される高速中性子線１４と
ガンマ線１６のうち、対象物容器１８及び測定対
象物２０を透過したものを、検出器側コリメータ
２２中に設置した有機シンチレータ２４及び光電
子増倍管２６により検出する。他方、前述の実施
例同様に測定対象物２０中に拡散した減速中性子
３８が測定対象物２０に捕獲吸収された際に発生
する中性子捕獲ガンマ線４０を無機シンチレータ
５０及び光電子増倍管２６により検出する。両シ
ンチレータ２４及び５０は光学的に充分損失の少
いように光電子増倍管２６に結合されている。光
電子増倍管２６の出力パルスは、パルス波形弁別
器５２によつて、有機シンチレータ２４による高
速中性子パルス５４及び同ガンマ線パルス５６
と、それら両者から際立つてパルス波形の異る無
機シンチレータ５０のガンマ線パルス５８とに振
り分けられる。一方、光電子増倍管２６の出力パ
ルスは、別に比例増巾器６０で増巾されリニアゲ
ート６２を通過したのち、パルス波高分析器５２
によりエネルギースペクトル解析されるが、リニ
アゲート６２はパルス信号５８によつてのみ開か
れるので、無機シンチレータ５０の検出したガン
マ線パルスのみがエネルギー解析の対象となる。
このようにして一本の測定プローブによつて、前
述の実施例における２個のプローブによる測定と
同等の効果を上げることができる。
以上述べた如く、本発明では単一の中性子線源
を効果的に利用し、流れている測定対象物の同一
断面に対して、高速中性子及びガンマ線の透過測
定と減速中性子の捕獲に伴うガンマ線のエネルギ
ースペクトル測定を同時に行い、水分（水素量）、
嵩密度の変化を正確に測定するとともに、それら
を補正した正確な元素組成の分析値を得ることが
可能になる。また、従来不可能であつた不均質な
塊状物質についてもオンライン中で正確な分析が
できる。
を効果的に利用し、流れている測定対象物の同一
断面に対して、高速中性子及びガンマ線の透過測
定と減速中性子の捕獲に伴うガンマ線のエネルギ
ースペクトル測定を同時に行い、水分（水素量）、
嵩密度の変化を正確に測定するとともに、それら
を補正した正確な元素組成の分析値を得ることが
可能になる。また、従来不可能であつた不均質な
塊状物質についてもオンライン中で正確な分析が
できる。
第１図は、本発明に係る装置の基本構成を示す
構成図、第２図は測定対象容器が比較的小さい場
合の検出部の基本構成を示す構成図、第３図は検
出器を単一にした場合の装置の基本構成を示す構
成図である。 １０……線源、１２，２２……コリメータ、１
４，３４……高速中性子線、１６……ガンマ線、
１８……測定対象物容器、２０……測定対象物、
２４……有機シンチレータ、２６……光電子増倍
管、２８……パルス波形弁別回路、３０，３２…
…スケーラ、３６……減速、反射材、３８……減
速中性子、４０……中性子捕獲ガンマ線、４２…
…減速中性子フイルタ、４４……固体ガンマ線検
出器、４６……パルス波高分析器、４８……演算
処理装置。
構成図、第２図は測定対象容器が比較的小さい場
合の検出部の基本構成を示す構成図、第３図は検
出器を単一にした場合の装置の基本構成を示す構
成図である。 １０……線源、１２，２２……コリメータ、１
４，３４……高速中性子線、１６……ガンマ線、
１８……測定対象物容器、２０……測定対象物、
２４……有機シンチレータ、２６……光電子増倍
管、２８……パルス波形弁別回路、３０，３２…
…スケーラ、３６……減速、反射材、３８……減
速中性子、４０……中性子捕獲ガンマ線、４２…
…減速中性子フイルタ、４４……固体ガンマ線検
出器、４６……パルス波高分析器、４８……演算
処理装置。
Claims (1)
- １ 高速中性子とガンマ線の両方を発生する放射
線源、この放射線源から放出された高速中性子と
ガンマ線とを測定対象物に投射し、測定対象物を
透過した高速中性子とガンマ線とを検出する第１
の検出器、前記放射線源から放出された高速中性
子の一部を減速させた後測定対象物に投射し、測
定対象物によつて減速中性子が捕獲吸収される際
に発生する中性子捕獲ガンマ線を検出する第２の
検出器、前記第１、第２の検出器からの信号に基
づいて測定対象物の元素成分を求める演算装置と
より構成したことを特徴とする物質元素組成分析
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57187296A JPS5977346A (ja) | 1982-10-25 | 1982-10-25 | 物質元素組成分析装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57187296A JPS5977346A (ja) | 1982-10-25 | 1982-10-25 | 物質元素組成分析装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5977346A JPS5977346A (ja) | 1984-05-02 |
| JPS6362694B2 true JPS6362694B2 (ja) | 1988-12-05 |
Family
ID=16203511
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57187296A Granted JPS5977346A (ja) | 1982-10-25 | 1982-10-25 | 物質元素組成分析装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5977346A (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06103279B2 (ja) * | 1984-09-17 | 1994-12-14 | 日本原子力研究所所 | 成分分析方法 |
| GB8526413D0 (en) * | 1985-10-25 | 1985-11-27 | Atomic Energy Authority Uk | Analysis of fluid |
| US5200626A (en) * | 1990-03-28 | 1993-04-06 | Martin Marietta Energy Systems, Inc. | Hidden explosives detector employing pulsed neutron and x-ray interrogation |
| NZ237767A (en) * | 1992-04-09 | 1994-09-27 | Inst Geolog Nuclear Sciences | Luggage scanning by fast neutrons and gamma radiation |
| US20210255120A1 (en) * | 2018-06-21 | 2021-08-19 | Chrysos Corporation Limited | System and method for moisture measurement |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5256596A (en) * | 1975-10-29 | 1977-05-10 | Atomic Energy Of Australia | Method of analyzing coal |
-
1982
- 1982-10-25 JP JP57187296A patent/JPS5977346A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5256596A (en) * | 1975-10-29 | 1977-05-10 | Atomic Energy Of Australia | Method of analyzing coal |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5977346A (ja) | 1984-05-02 |
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