Przedmiotem wynalazku jest jedrowo-analityczne urzadzenie geofizyczne, szczególnie do wykonania analiz materialów mineralnych, korzystnie surowców, produktów posrednich i konco¬ wych w odniesieniu do zawartosci Al; Si; Ca; Ti i Fe, przede wszystkim w zakresie prac roz¬ poznawczych wydobycia i przetwórstwa przemyslowego* Urzedzenie to zawiera jednostke aktywa¬ cyjne napromieniujece Jedne czesc pierwszej próbki wzietej z materialu badanego strumieniem szybkich, a druga czesc pierwszej próbki strumieniem wolnych neutronów, pneumatyczne Jednost- ke transportujaca próbke miedzy dozownikiem próbki a wysokoenergetycznym stanowiskiem pomia¬ rowym .Do oznaczania poszczególnych skladników materialów minsralnych opracowano kilka rodza¬ jów jedrowo-analitycznych urzedzen geofizycznych, które sa szczególowo opisane w wegierskim opisie patentowym nr 154 359, wykladajacym rozwiazanie najblizsze temu wynalazkowi.Niekorzystne ceche urzadzenia stanowiacego przedmiot cytowanego opisu patentowego jest to, ze nadaje sie ono do oznaczania tylko zawartosci Al oraz Si* Celem tego wynalazku jest usuwanie wspomnianej niekorzystnej cechy i stworzenie takie¬ go jedrowo-analitycznego urzadzenia geofizycznego, które pozwala na Jednoczesne oznaczanie kilku skladników, moze byc ulokowane na statku badawczym na morzu, w kopalni, w przemyslowym zakladzie produkcyjnym i nadaje sie do kierowania pracami badania, wydobycia oraz przetwór¬ stwa, wlaczac równiez kierowanie i sterowanie procesem przetwórstwa wydobywanego materialu.Wynalazek oparty jest na kombinacji trzech wniosków. Jego podstawa jest to, ze Jedno¬ czesnie z oznaczaniem Si na parach próbek, wykonanym znane metode aktywacji neutronowej, we wspólnym symetrycznym systemie, przygotowanym na prace cykliczne, pobiera sie próbke/-!/ z badanego materialu, które /-e/ poddaje sie napromieniowaniu z& pomoce par ir6d®% promie¬ niowania o odmiennych widmach energetycznych, zapewniajacych celowo miekkie promiennie gamma, i detektuje sie powstale* charakterystyczno promieniowanie rentgenowskie za pomoca par detek-2 136 835 torów, w ten sposób mozna oznaczac dalsze skladniki, szczególnie Ca, Ti i Fe; w rozumieniu tego wynalazku widmo energetyczne obu zródel promieniowania jest rózne, jezeli zawiera przynajmniej jedna linie widmowa o odmiennej enerqii dominanty, a pod miekkimi ororaieniami gamma rozumie sie promieniowanie o energii nie przekraczajecej 200 keV.Wynalazek zrealizowany jest w postaci jedrowo-analitycznego urzedzenia geofizycznego, przeznaczonego szczególnie do wykonania analiz materialów mineralnych, zawierajecego jed¬ nostke aktywacyjne napromieniujece jedna czesc pierwszej próbki wzietej z materialu badanego strumieniem szybkich neutronów, a druge czesc pierwszej próbki strumieniem wolnych neutronów, pneumatyczne jednostke transportujece próbke miedzy dozownikiem próbki a wysokoenergetycznym stanowiskiem pomiarowym, którego ceche wyrózniajece Jest to, ze wyposazone jest w niskoener- getyczne stanowisko pomiarowe, skladajece sie z wzbudnicy promieniowej, napromieniujecej przynajmniej jedne druge, wziete z materialu badanego próbke strumieniem miekkich promieni gamma, jednostki detektorowej oraz poleczonej z nimi jednostki przechowujecej próbke, przy czym wyjscia detektorowe wysokoenergetycznego oraz niskoenergetycznego stanowisk pomiarowych oraz wejscia sterujece zarówno jednostki transportujacej, jak jednostki przechowujecej próbke przyleczone se do centralnej jednostki sterujecej, zbierajecej i opracowujecej informacje.W celu wykluczenia bledu wynikajecego z obecnosci niezbadanych pierwiastków oraz z pro¬ mieniowania odbitego jest korzystne, jezeli urzedzenie posiada co najmniej dwa niskoenergetycz- ne stanowiska pomiarowe, sposród których przynajmniej jedno wyposazone jest we wzbudnice pro¬ mieniowe o energii znaczeco nizszej od energii charakterystycznego promieniowania rentgenow¬ skiego dla badanego pierwiastka, i przynajmniej jedno wyposazone jest we wzbudnice promienio¬ we, której energia zawiera równiez skladnik wyzszy od energii charakterystycznego promienio¬ wania badanego pierwiastka. Jednostka detektorowa zawiera korzystnie przed przynajmniej jednym z detektorów filtr mechaniczny.Dla korekcji bledów geometrycznych jest korzystne, gdy linia osi zródla promieniowa¬ nia w przynajmniej jednej wzbudnicy promieniowej lezy w kierunku normalnym do powierzchni przynajmniej jednej próbki badanej, a linia detekcji przynajmniej jednego detektora jednostki detektorowej w poszczególnych wzbudnicach promieniowych lezy w kierunku srodkowym wzdluz linii tworzecej powierzchnie stozkowe, a os tej powierzchni stozkowej lezy w linii osi zródla promie¬ niowania wzbudnicy promieniowej, nalezacej do jednostki detektorowej.Rozklad zródel promieniowania umieszczonych we wzbudnicach promieniowych niskoenergetycz- . nych stanowisk pomiarowych, co jest równiez przyczyne bledów pomiarowych. Moze to byc korzyst¬ nie wyeliminowane, gdy czas pomiarowy dla drugiej próbki albo dla drugich próbek okreslony jest przez nastawiony wstepnie zbiornik *informacji, podlaczony do detektora bazowego jednostki detektorowej przez swoje wejscie.Dla rozszerzenia mozliwosci zastosowania jest korzystne, gdy centralna jednostka steru- jeca, zbierajeca i opracowujeca informacje wykonana jest w postaci maszyny matematycznej.Wyznaczone zadanie zostalo rozwiezane z powyzszym urzedzeniem wedlug wynalazku w taki sposób, ze w czasie cyklu neutronowo-aktywacyjnego oznaczania Al i Si, jednoczesnie z tym oznacza sie dalsze skladniki, szczególnie Ca, Ti i Fe, przy czym mozna eliminowac bledy wynikajece 2. promieniowania niezbadanych skladników oraz z promieniowania odbitego. Wskutek tej kombinacji pojawia sie nieoczekiwane korzystne zjawisko, ze wynik pomiaru staje sie niezalezny ponadto z jednej strony od bledu geometrycznego ustawienia próbki, z drugiej strony od bledu epodowanego zmniejszeniem natezenia promieniowania wskutek rozkladu zastosowanych zródel miekkiego promieniowania gamma, przez co mozna okreslic wynik bezposrednio, ha przyklad w procentach wagowych, i w ten sposób uzyskane wyniki moge byc zastosowane do bezposredniego kierowania pracami badania, wydobycia, wzglednie przetwórstwa. Jednoczesnie urzedzenie moze byc zrealizowane w takich wymiarach i w formie, przy których jergo eksploatacja nie kwalifi¬ kuje sie jako praca grozna z powodu radiacji.Urzedzenie wedlug wynalazku zostanie ponizej szczególowo objasnione na przykladzie wy¬ konania, powolujec sie na zaleczony rysunek, przedstawiajecy na fig. 1-schemat blokowy przy-136 835 3 kladowego wykonania urzadzenia wedlug wynalazku, a na fig. 2-konstrukcje geometryczne nisko- energetycznego stanowiska pomiarowego.Jak'to przedstawiono na fig. 1, w urzadzeniu geofizycznym wedlug wynalazku jednostka aktywacji 1 polaczona jest przez jednostke transportujaca 4 próbke z dozownikiem 2 próbki oraz z wysokoenergetycznym stanowiskiem pomiarowym 3. Wysokoenergetyczne stanowisko pomia¬ rowe 3 doprowadzone jest przez swoje wyjscia detektorowe do wejsc pomiarowych 121 sterowa¬ nej i/lub regulowanej jednostki przechowywania informacji 12, rozmieszczonej w centralnej jednostce sterujecej zbierajacej i opracowujacej informacje 9. Jednostka transportujaca 4 próbke laczy sie przez swoje wejscie sterujece z jednym z wyjsc jednostki poruszania próbki 10, umieszczonej równiez w centralnej jednostce sterujecej, zbierajecej i opracowujecej informacje 9.Przedstawione urzedzenie zawiera dwa niskoenergetyczne stanowiska pomiarowe 7.a i 7.b.W niskoenergetycznych stanowiskach pomiarowych 7.a oraz 7.b zawarte se po jednej wzbudnicy promieniowej 5.a i 5.b, jednostce przechowujecej próbke 8.a i 8.b, a takze jednostce detek¬ torowej b.a i b.b», gdzie widmo energetyczne wzbudnicy promieniowej 5.a sklada sie ze sklad¬ ników o energii znaczeco nizszej od energii charakterystycznego promieniowania rentgenow¬ skiego badanego pierwiastka, a wzbudnica promieniowa 5.b charakteryzuje sie widmem energe¬ tycznym posiadajacym skladniki o wyzszej energii niz energia charakterystycznego promie¬ niowania* Jednostki przechowujace próbke 8.a i 8.b lacze sie przez swoje wejscia sterujece do drugiego wyjscia jednostki poruszania próbki 10* Jednostki detektorowe b.a i b.b zawieraja detektory pomiarowe 14.a.1 i 14.b.l oraz detektory bazowe 14.a.2 i 14.b.2, skladajace sie na detektory 14.a, 14.b, przy czym wyjscia detektorów pomiarowych 14.a.1 i 14.b*l sa pola¬ czone do wejsc pomiarowych 121, a wyjscia detektorów bazowych 14«a.2 i 14.b.2 do wejsc steru¬ jacych i/lub regulujacych sterowan j i/lub regulowanej Jednostki przechowywania informacji 12. Centralna jednostka sterujaca, zbierajace i opracowujaca informacje 9 zawiera Jednostke czasowa 13 oraz jednostke okreslajaca procent wagowy 11, swoim wejsciem podlaczona do wyjscia sterowanej i/lub regulowanej jednostki przechowywania informacji 12.Nieskoenergetyczne stanowisko pomiarowe 7 o budowie geometrycznej przedstawionej przy¬ kladowo na fig* 2 zawiera w swojej jednostce detektorowej 6 detektory 14, celowo liczniki GM* Linie srodkowe kierunku detekcji detektorów 14 stanowie linie tworzace taka powierzchnie stozkowa, której szczyt lezy na powierzchni próbki, a linia osi jest prostopadle do powierzchni próbki. W linii osi tego stozka umieszczono wzbudnice promieniowa 5 oraz jej wspornik 5.1* dla zródla promieniowania, przez co linia osi zródla promieniowania lezy w linii osi powierzchni stozka. Naprzeciwko jednostki detektorowej 6 przewidziano jednostke przechowywania próbki 8 w taki sposób, zeby powierzchnia mierzonej próbki byla rozmieszczona prostopadle do punktu szczytowego powierzchni stozkowej, do linii osi tej powierzchni* Sposród symetrycznie roz¬ mieszczonych detektorów 14 jeden stanowi detektor pomiarowy 14*1, a drugi detektor bazowy 14*2* Urzadzenie wedlug wynalazku dziala cyklicznie* Cykle te sa sterowane przez jednostke czasowa 13* Siedzac droge mierzonej próbki dzialanie przebiega nastepujaco! z badanego ma¬ terialu pobiera sie dwie pary próbek* Obie czesci jednej pary próbek sa przetransportowane do jednostki aktywacyjnej 1 przez jednostke transportujaca 4 próbke pod wplywem sygnalu rozkazowego jednostki poruszania próbki 10, zapoczatkowujac transport z dozownika próbki 2* W jednostes aktywacyjnej 1 Jedna czesc pary próbek zostaje zaktywizowana strumieniem powol¬ nych, a druga czesc strumieniem szybkich neutronów* Po tym para próbek, w nastepnym takcie pracy Jednostki poruszania próbki 10, zostanie przeniesiona z jednostki aktywacyjnej 1 przez jednostke transportujaca 4 próbke do wysoko¬ energetycznego stanowiska pomiarowego 3. Jednoczesnie z tym, w sposób identyczny z powyzszym nowa para próbek, pochodzaca z nastepnych dwóch par próbek przechodzi z dozownika próbki 2 do jednostki aktywacyjnej 1* Zaktywizowane próbki znajdujaca ©ie na wysokoenergetycznym stano¬ wisku pomiarowym 3 wysyla promieniowanie mierzone przez detektory jadrowe, których impulsy4 136 835 wyjsciowe powoduje dzialanie sterowanej i/lub regulowanej jednostki przechowywania informacji 12. Czas pomiaru okreslony jest przez jednostke czasowe 13. Po zakonczeniu cyklu pomiarowego para próbek opuszcza wysokoenergetyczne stanowisko pomiarowe 3, i pomiar^zostanie powtórzony z nowe pare próbek zgodnie z powyzszym opisem.W tym czasie, gdy jedna z dwóch par próbek, pobranych z materialu badanego przechodzi do wysokoenergetycznego stanowiska pomiarowego 3 druga para, przechowywana czesciami w Jed¬ nostce przechowujacej próbke 8.a, 8.b poddana jest pomiarowi na niskoenergetycznych stanowis¬ kach pomiarowych 7.a i 7.b. Oednoczesnosc pomiaru ani par próbek, ani czesci poszczególnych par próbek nie stanowi warunku zrealizowania idei wynalazku, i przyklad ten, opisane powyzej dzialanie zostaly przedstawione jedynie dla prostego wyjasnienia zasady i pracy.W procesie pomiaru jedna czesc pary próbek otrzymuje na niskoenergetycznych stanowiskach pomiarowych 7.a i 7.b z wzbudnicy promieniowej 5.b napromieniowanie takim strumieniem miekkich promieni gamma, których widmo energetyczne zawiera równiez skladnik wyzszy od energii charak¬ terystycznego promieniowania badanego skladnika materialowego, o wartosci celowo bliskiej tej energii. Sposród detektorów 14.a i 14.b rozmieszczonych w jednostkach detektorowych 6.a i 6.b na obu niskoenergetycznych stanowiskach pomiarowych 7.a i 7.b detektory pomiarowe 14.a.1 i 14.b.l dutektuje promieniowanie emitowane przez próbki pod wplywem wzbudzenia. Promieniowa¬ nie to powstaje w atomach próbek wskutek tego, ze pod wplywem wzbudzenia elektrony zostane usuniete z powlok K, i na ich miejsce wchodze elektrony z powlok L.Promieniowanie detektowane zostanie przechowywane w formie impulsów przekazanych przez wejscia pomiarowe 121 do sterowanej i/lub regulowanej jednostki przechowywania informacji 12.Pomiar zaczyna sie pod wplywem jednostki czasowej 13, a zakonczenie regulowane, wzglednie sterowane jest przez impulsy detektowane przez detektory bazowe 14.a.2 i 14.b.2 w jednostkach detektorowych 6.a i 6.b i przekazane z wejscia sterujecego i/lub regulujecego 122 regulowanej i/lub sterowanej jednostki przechowywania informacji 12.Po zakonczeniu pomiaru dane pomiarowe pochodzace z wysokoenergetycznych stanowisk pomia¬ rowych 3 i z niskoenergetycznych stanowisk pomiarowych 7 przekazane zostane do jednostki ok- reslajecej procent wagowy 11, gdzie pozedany wynik obliczany Jest na podstawie znanych wspól¬ zaleznosci matematycznych w dzialaniach arytmetycznych, nastepnie jest on podawany, i w razie potrzeby przechowywany.Oak to wynika równiez z przedstawionego przykladowego wykonania urzedzenia wedlug wyna¬ lazku zadania postawione przy opracowaniu urzedzenia zostaly rozwiezene w bardzo prosty sposób, zapewniajec jednoczesnie mozliwosc skonstruowania urzedzenia bez wiekszych wymagan przy eks¬ ploatacji, które moze byc tym sarnim bardzo korzystnie sterowane w róznych technologiach przemyslu.Zastrzezenia patentowe 1. Oedrowo-analityczne urzedzenie geofizyczne, zwlaszcza do analizy substancji mineral¬ nych, zawierajece jednostke aktywacji napromieniowujece Jedne czesc pierwszej próbki pobra¬ nej z badanego materialu strumieniem szybkich neutronów, a druge czesc pierwszej próbki strumieniem wolnych neutronów, pneumatyczne jednostke transportu próbek miedzy dozownikiem próbek a wysokoenergetycznym stanowiskiem pomiarowym, znamienne t y m, ze wypo¬ sazone jest w niskoenergetyczne stanowisko pomiarowe /7/, skladajece sie z wzbudnicy promienio¬ wej /5/, naproraieniowujecej druge /~ie/ próbke /-i/ wziete /-e/ z materialu badanego strumie¬ niem miekkich promieni gamma, jednostki detektorowej /6/ oraz z poleczonej z nimi jednostki magazynujacej próbki /8/, przy czym wyjscia detektorowe wysokoenergetycznego stanowiska pomia¬ rowego /3/ i niekoenergetyoznego stanowiska pomiarowego /7/ i wejscia sterujace jednostki transportu próbek /4/ oraz Jednostki magazyriujecej próbki /8/ przyleczone sa do centralnej jednostki sterowania, pamieci i opracowywania danych /9/.136 835 5 2. Urzedzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze ma kilka niskoenergetycz- nych stanowisk pomiarowych /7.a, 7.b, 7.c, .../, sposród których przynajmniej jedno zawiera wzbudnice promieniowa /5.a/ o enerqii znacznie nizszel od enerqii charakterystycznego promie¬ niowania badanego pierwiastka i przynajmniej jedno inne stanowisko pomiarowe zawiera wzbud¬ nice promieniowe /5.b/, której energia zawiera równiez skladnik wyzszy od energii charakte¬ rystycznego promieniowania badanego pierwiastka. 3. Urzedzenie wedlug zastrz. 2, znamienne tym, ze linia osi zródla promienio¬ wania w przynajmniej jednej wzbudnicy promieniowej /5/ lezy w kierunku normalnym do powierzch¬ ni badanej /-ych/ próbki /-ek/, a linia detekcji detektora /-ów/ /14/ jednostki detektorowej /6/ w poszczególnych wzbudnicach promieniowych /5/ jest w kierunku srodkowym linie tworzace powierzchni stozkowej, a os tej powierzchni stozkowej lezy w linii osi zródla promieniowania wzbudnicy promieniowej /5/ nalezecej do jednostki detektorowej /6/. 4. Urzedzenie wedlug zastrz. 3, znamienne tym, ze jednostka detektorowa /6/ zawiera przed przynajmniej jednym z detektorów /14/ filtr mechaniczny. 5. Urzedzenie wedlug zastrz. 4, znamienne tym, ze Jednostka detektorowa /6/ zawiera detektor pomiarowy /14.1/ i detektor bazowy /14.2/, a niskoenergetyczne stanowisko po¬ miarowe /7/ wyposazone jest we wzbudnice promieniowe /5/ zawierajece zródlo promieniowania. 6. Urzedzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze w centralnej jednostce ste¬ rowania pamieci i opracowywania danych /9/ ma sterowane i/lub regulowane jednostke pamieci danych /\Z/$ polaczone wyjsciami z jednostke okreslajece procent wagowy /li/, wejsciami pomia¬ rowymi /121/ do wyjsc detektorowych wysokoenergetycznego stanowiska pomiarowego /3/ i nisko- energetycznego stanowiska pomiarowego /7/, jednostke czasowe /13/ oraz mechanizm przemieszcza¬ nia próbek /10/, doleczone wyjsciami do wejsc sterujecych zarówno pneumatycznej jednostki transportu próbek /4/ jak i jednostki magazynujecej próbki /8/. 7. Urzedzenie wedlug zastrz, 6, znamienne t y mf ze w jednostce detektorowej /6/ zawiera przynajmniej Jeden detektor, bazowy /14.2/, przyleczony wyjsciem do wejscia reguluje- cego i/lub sterujecego /122/ wbudowanej do centralnej jednostki sterowania, pamieci i opraco¬ wywania danych /9/ sterowanej i/lub regulowanej jednostki pamieci danych /12/. 8. Urzedzenie wedlug zastrz. 6, z n a m i e n n e t y m, ze centralna jednostka sterowa¬ nia pamieci i opracowywania danych /9/ stanowi maszyne matematyczne.136 835 nx~i 1 4 —•- 3 r~ a 4 M.Ua 2.U.g 1. 8a ab_ EE H.bi ttb2. 6b 7. a 7.b 121 10 12 121 122 H 11 13 Fig.1 m,. .""-,.„'. ~"" '" ~ ' i 1 ~\ y^T-r—r—r-- J ^ ^ T 5.1-1 /V U2 N. 3-x j^^/ *sr h/ L^J ^_k ] ? k5 f U.l-y* ^/\ ^3 y * ' / -rjy-r— Si / , ^ y }| A A A A A Fig.2 PracowniaPoligraficzna UP PRL, Naklad 100 figz.Cena 100 zl PL