Przedmiotem wynalazku jest sposób rentgenspek- tralnego oznaczania skladu ilosciowego materialów, oraz wielokanalowe urzadzenie do zrealizowania tego sposobu, za pomoca którego mozna oznaczac stezenie wybranych pierwiastków chemicznych w próbkach na podstawie charakterystycznego pro¬ mieniowania rentgenowskiego.Analiza rentgenospektralna jest jedna z nowo¬ czesnych metod nieniszczacych badan materialo¬ wych. W przemysle stosowana jest na przyklad do oznaczania skladu róznych stopów, w rolnictwie miedzy innymi do badania gleby. W zastosowa¬ niach praktycznych czesto zachodzi potrzeba usta¬ lenia stezenia zaledwie kilku wybranych pierwiast¬ ków.Wiadomo, ze w atomach kazdego pierwiastka chemicznego elektrony maja energie charakterys¬ tyczna dla danego pierwiastka. Przy jonizacji atomu przez usuwanie elektronów z wewnetrznych powlok elektronowych emitowane jest promienio¬ wanie rentgenowskie o energii charakterystycznej dla danego pierwiastka. Poprzez pomiar widma energetycznego, mozna wiec ustalic sklad ilosciowy i jakosciowy próbek.Do przeprowadzenia badan rentgenospektralnych wybiera sie obecnie zazwyczaj metody jadrowe. Do wzbudzania próbki wykorzystywane sa na przyklad izotopy promieniotwórcze, a do pomiaru promie¬ niowania rentgenowskiego przyrzady techniki jad¬ rowej. Otrzymane z przyrzadu widmo rentgenow- 2 skie poddawane jest analizie na analizatorach wie¬ lokanalowych i w maszynach matematycznych.Metody te,zdatne sa do analizy materialów o prak¬ tycznie dowolnym skladzie, lecz duza niedogod- s noscia ich stosowania jest fakt, ze jedynie facho¬ wiec o wysokich kwalifikacjach potrafi wybierac potrzebne dane z ogromnej ilosci otrzymywanych informacji. Uzyskiwanie tych pozadanych infor¬ macji jest procesem dlugotrwalym, wymagajacym ii zmudnej pracy, a nadzwyczaj zlozone urzadzenia analityczne sa bardzo kosztowne.Wymagane w praiktyce badania materialowe obejmuja zazwyczaj oznaczenie stezenia kilku wy¬ branych z góry pierwiastków chemicznych. Wy- u maganie to celowe jest spelnic jak najprostszymi urzadzeniami, pracujacymi mozliwie najszybciej, nie wymagajacymi udzialu personelu fachowego i latwymi w obsludze. Jest to szczególnie wazne, gdy urzadzenie analityczne powinno pracowac w 21 systemach sterowanych. Wiele firm np. KEVEX, CANBERRY, ORTAC produkuje urzadzenia do rentgenospektralnych badan skladu ilosciowego materialów, lecz sa to urzadzenia kosztowne przy¬ datne dla calego szeregu badan, ich obsluga jest x trudna i czasochlonna.Celem wynalazku jest opracowanie (przy usu¬ nieciu powyzszych niedogodnosci) sposobu rentge¬ nospektralnego oznaczania skladu ilosciowego oraz urzadzenie do zrealizowania tego sposobu, na pod- •l stawie których w pomiarach niepotrzebne jest 120 1293 **120 129 4 uczesnictwo personelu fachowego o wysokich kwa¬ lifikacjach, pomiar natezenia kilku wybranych pierwiastków moze byc wykonany prosto i szybko i mozliwe staje sie uzyskiwanie wyników pomiaro¬ wych w formie zdatnej do dalszej obróbki ma¬ szyny (np. do sterowania procesami).Podstawa wynalazku jest zalozenie, ze wymaga¬ nia wynikajace z praktyki przemyslowej czesto ograniczaja sie do oznaczania kilku wybranych z góry pierwiastków i wymagania te moga byc spelniane poprzez zastosowanie selektora amplitud, pracujacego z odpowiednio dobranymi kanalami pomiarowymi, jezeli warunki sterowania i pomiaru wyznaczone sa za pomoca maszyny matematycz¬ nej, a mianowicie mikrokomputera. Mikrokompu¬ ter zdatny jest przy tym do szybkiego obliczania wyników a zmieniajac program pomiarowy mozna oznaczac stezenie coraz to innych pierwiastków.Dokladnosc otrzymywanych wyników nie jest gorsza, niz dokladnosc wyników uzyskanych znanymi me¬ todami, a sygnal powstaje w formie zdatnej do dalszego wykorzystania.Cel ten jest osiegniety opracowaniem sposobu, w którym dla oznaczania skladu ilosciowego ma¬ terialu na zasadzie rentgenospektralnej badany material poddaje sie dzialaniu promieniowania promieniotwórczego, wykrywa sie promieniowanie rentgenowskie, charakterystyczne dla pierwiastków obecnych w materiale, ksztaltuje sie i wzmacnia droga analogowa uzyskane sygnaly, nastepnie selekcjonuje sie sygnaly wedlug amplitudy i przy¬ porzadkowuje je kanalom wedlug okreslonych za¬ kresów amplitud i zgodnie z wynalazkiem nastawia sie kanaly o okreslonych zakresach amplitud na podstawie zapamietanego programu, zgodnie z oczekiwanym skladem, mierzy sie liczbe impulsów sygnalowych w poszczególnych kanalach pomiaro¬ wych w okreslonym czasie pomiarowym, nastepnie oznacza wartosci charakteryzujace sklad na pod¬ stawie otrzymanych wartosci liczbowych i zapa¬ mietanych kryteriów zaleznych od oczekiwanego skladu.Dla. zrealizowania sposobu opracowano urzadze¬ nie, które zawiera glowice pomiarowa, polaczony z glowica pomiarowa uklad ksztaltujacy sygnaly analogowy tfklad przetwarzania sygnalów, zawie¬ rajacy wzmacniacz i korektor czasu pomiaru oraz wielokanalowy selektor amplitud z wejsciem syg¬ nalowym polaczonym z wyjsciem analogowego ukladu przetwarzania sygnalów. Zgodnie z wyna¬ lazkiem wielokanalowy selektor amplitud ma wejscia wyznaczajace kanaly. Jest on polaczony w dwukierunkowej lacznosci sterujacej z mikrokom¬ puterem. Mikrokomputer sklada sie z mikroproce¬ sora i z magazynu programów zawierajacych roz¬ kazy wyznaczenia kanalów i oceny wyników, zwia¬ zanych z dzialalnoscia procesorowa polegajaca na rozwiazywaniu zadania pomiarowego, gdzie wejscia sektora amplitud wyznaczajace kanaly polaczone sa z wejsciami mikroprocesora wyznaczajacymi kanaly, a jego wyjscia kanalowe z wejsciami syg¬ nalowymi mikroprocesora.Za pomoca sposobu i urzadzenia wedlug wyna¬ lazku mozna wykonac szybkie oznaczanie kilku pierwiastków jednoczesnie. Wybór pierwiastków moze byc zmodyfikowany zgodnie z zadaniami po¬ miarowymi, poprzez celowa wymiane pamieci PROM, w których zapamietywane sa odpowiednie programy w magazynie programowym. Liczba ba- 5 danych pierwiastków i tym samym odpowiadaja¬ cych im kanalów moze sie zmieniac zgodnie z wy¬ maganiami zadania pomiarowego. Urzadzenie auto¬ matycznie wykonuje analize i ocene, a wiec wyniki pomiarowe sa dostepne po krótkim czasie. io Przykladowa postac zrealizowania sposobi wed¬ lug wynalazku omawiana bedzie na podstawij zalaczonego rysunku, na którym przedstawion./ jest schemat blokowy przykladowego urzadzania realizujacego sposób wedlug wynalazku. u Urzadzenie realizujace sposób wedlug wyna¬ lazku zawiera glowice pomiarowa H, uklad analo¬ gowy AP przetwarzania sygnalów, selektor ampli¬ tud AS oraz mikrokomputer uC polaczony z tymi jednostkami. Glowica pomiarowa H wykrywa cha- M rakterystyczne promieniowanie rentgenowskie po¬ chodzace od próbki badanej S i przetwarza je w impulsy elektryczne. Z glowica pomiarowa pola¬ czony jest uklad analogowy AP przetwarzania syg¬ nalów, który wzmacnia i odpowiednio ksztaltuje 31 impulsy. Aanalogowy uklad AP przetwarzania syg¬ nalów doprowadzony jest do selektora ampli¬ tud AS, wykonujacego selekcje i próbkowanie amplitud charakteryzujacych wyznaczone do ba¬ dania pierwiastki. W praktyce mozna stosowac 3t jako selektor amplitud dyskryminator róznicowy lub przetwornik analogowo-cyfrowy.Selektor amplitud laczy sie z mikrokompute¬ rem uC, stanowiacym nieodlaczna czesc urzadzenia.Mikroprocesor uP mikrokomputera i magazyn ,! programów PR o regulowanej pojemnosci sluza do rozwiazywania podwójnego zadania. Mikro¬ komputer uC wyznacza z jednej strony zakresy selekcji, a wiec kanaly selektora amplitud AS zgodnie z warunkami pomiarowymi i w liczbie od- ^ powiadajacej mierzonym pierwiastkom, z drugiej strony natomiast przetwarza otrzymane na wyj¬ sciach M kanalów cyfrowych wyniki pomiarowe.Kanaly wyznaczone sa przez wejscie C selekcji kanalów, a wyniki sa przetwarzane dzieki dzia- ^ laniom arytmetycznym, dajacym ostatecznie wynik stezenia badanych pierwiastków. Wybór kanalów oraz wykonanie dzialan arytmetycznych wynikaja z programu wprowadzonego celowo w pamieciach PROM do magazynu programowego PR mikrokom- putera uC. Poprzez miano zawartosci magazynu programowego PR urzadzenie wedlug wynalazku staje sie zdatne do wykonania róznych zadan spec¬ jalnych.Na podstawie sposobu wedlug wynalazku mozna opracowac urzadzenie specjalne do rentgenospek- tralnego oznaczania skladu ilosciowego, zawieraja¬ cego kanaly w liczbie odpowiadajace zadaniam programowym. Liczbe kanalów i wybór analizowa¬ nych pierwiastków mozna zmodyfikowac droga prostej wymiany programów.Zrealizowanie sposobu wedlug wynalazku nie wymaga ani specjalnego wielokanalowego analiza¬ tora, ani osobnej maszyny matematycznej, i dla¬ tego zastosowanie go oznacza powazne zmniejsze- m nie kosztów analiz, czyniac go ekonomicznym rów-120129 5 6 niez dla mniejszych zakladów przemyslowych i laboratoriów zakladowych.Analogowy uklad przetwarzania sygnalów, selek¬ tor amplitud oraz mikrokomputer moga byc zbu¬ dowane w jednej jednostce, i w ten sposób powstaje przenosny przyrzad specjalny do badan materia¬ lowych, który moze znalezc stosowanie nie tylko w laboratoriach, lecz takze w pomiarach prze¬ myslowych, farmaceutycznych, rolniczych i geofi¬ zycznych. Urzadzenie zrealizowane na podstawie wynalazku odznacza sie prostota dzieki zautomaty¬ zowaniu dzialan obliczeniowych. Otrzymane w for¬ mie cyfrowej wyniki pomiarowe moga byc wyko¬ rzystane w dalszych dzialaniach, na przyklad w sterowaniu procesami produkcyjnymi.Zastrzezenia patentowe 1. Sposób rentgenospektralnego oznaczania skla¬ du ilosciowego materialów, w którym poddaje sie badany material dzialaniu promieniowania promie¬ niotwórczego, wykrywa sie promieniowanie rent¬ genowskie, charakterystyczne dla pierwiastków obecnych w materiale, ksztaltuje sie i wzmacnia droga analogowa uzyskane sygnaly, nastepnie se¬ lekcjonuje sie sygnaly wedlug amplitudy i przypo¬ rzadkowuje sie je do kanalów wedlug okreslonych zakresów amplitud, znamienny tym, ze nastawia sie kanaly o okreslonych zakresach amplitud na podstawie zapamietanego programu, zgodnie z oczekiwanym skladem chemicznym badanej próbki, mierzy sie liczbe impulsów sygnalowych w po¬ szczególnych kanalach pomiarowych w okreslonym czasie pomiarowym, nastepnie oznacza sie wartosci 5 charakteryzujace sklad na podstawie otrzymanych wartosci liczbowych i przechowywanych kryteriów zaleznych od oczekiwanego skladu. 2. Urzadzenie do rentgenospektralnego oznaczania ie skladu ilosciowego materialów, zawierajace glowice pomiarowa, polaczony z glowica pomiarowa uklad ksztaltujacy sygnaly, zawierajacy wzamcniacz i ko¬ rektor czasu pomiaru, analogowy uklad przetwa¬ rzania sygnalów oraz wielokanalowy selektor 15 amplitud z wejsciem sygnalowym dolaczonym do wyjscia analogowego ukladu przetwarzania sygna¬ lów, znamienne tym, ze wielokanalowy selektor amplitud (AS) ma wejscia wyznaczajace (C) kana¬ ly polaczony w dwukierunkowej lacznosci steruja- 20 cej z mikrokomputerem (uC), przy czym mikro¬ komputer (uC) sklada sie z mikroprocesora (uP) i z magazynu programów (PR) zawierajacego roz¬ kazy wyznaczania kanalów i oceny wyników zwia¬ zane z dzialalnoscia procesorowa dla wykonania 25 zadania pomiarowego, w którym wejscia wyzna¬ czajace (C) kanaly selektora amplitud (AS) pola¬ czone sa z wejsciami mikroprocesora (uP) dla wyznaczania kanalów, a jego wyjscia kanalowe (M) z wejsciami sygnalowymi mikroprocesora (uP).120 129 s H AP AS M m C 1 •¦ * ^ i , j i I L uP i T PR «c\ OZGraf. Z.P. Dz-wo, z. 320 (115+15) 9.83 Cena 100 zl PL