Pierwszenstwo: Zgloszenie ogloszono: 30.05.1973 Opis patentowy opublikowano: 30.09.1975 73891 KI. 421,3/52 MKP GOln 23/02 CZYTELNIA Urzedu Patentowego r: ij tJitiwwit) Ladowej Twórcy wynalazki!: Jacek Chafbucinski, Jan Gyurcsak, Tadeusz Owsiak Uprawniony z patentu tymczasowego: Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stani¬ slawa Staszica, Kraków (Polska) Powierzchniowa sonda do równoczesnego pomiaru koncentracji dwóch pierwiastków ciezkich w rudzie Przedmiotem wynalazku jest powieiiizohniowa sonda do równoczesnego pomiaru koncentracji dwóch pier¬ wiastków ciezkich w rudzie bimetalicznej. Sonda znaj¬ duje zastosowanie do szybkiego okreslenia zawartosci dwóch pierwiastków ciezkich w rudzie, w szlozególnosci w wairunkach kopalnianych, na ociosie wyrobiska, jak równiez w procesie wzbogacania rudy na róznych jego etapach.Znana sonda spektrometryczea, radioizotopowa, poz¬ walajaca nia szybki pomiar jednego lub wielu pierwia¬ stków ciezkich w rudzie, bez koniecznosci pobierania próbek, zawiera zródlo promieniowania gamma oraz detektor, oddzielone od siebie ekranem olowianym. Son¬ da do ozniaczaniia koncentracji pierwiastków ciezkich wymaga wspólpracy licznika spektrometrycznego i ana¬ lizatora impulsów. W sondzie tej wykorzystuje sie róz¬ nice kszltaltów widm energetycznych rozproszonego pro¬ mieniowania gamma, w zaleznosci od riodzaiju i kon¬ centracji domieszki ciezkiej. Na podstawie analizy widm sporzadza sie krzywe cechowania lub nomogiramy do oznaczenia koncentracji pierwiastków ciezkich. Biaiza do otrzymania krzywych cechowania lub nomogramów jest wybór odpowiednich kanalów energetycznych, w któ¬ rych mierzone intensywnosci, wzglednie ich stosunek, sa funkcjami zawartosci pierwiastków ciezkich. Otrzy¬ mane nomogramy, po pewnych operacjach matematycz¬ nych, sa podstawa do jednoczesnego okreslenia zawar¬ tosci pierwiastków ciezkich.Wada sondy spektrometrycznej jest mala czulosc, rzadko bowiem wspólwystepujace pierwiastki posiadaja 10 15 20 25 30 iTÓzne obszary energetyczne, w których zmiany inten¬ sywnosci sa spowodowane zmianami koncentpacji tylko jednego pierwiastka. Bairdizo czesto obszary te zachodza na siebie, a zmiana intensywnosci nie jestt czystym efektem, pochodzacym od jednej domieszki, lecz efek¬ tem wypadkowym, wynikajacym z obecnosci wielu pier¬ wiastków. Poza tym stosowanie sondy spektrometrycznej jest uwarunkowane posiadaniem aparatury spektrome¬ trycznej o duzej stabilnosci, co znacznie zmniejsza nie* zawodnosc dzialania sondy.Inna znana sonda zawiera zródlo promieniowania rentgenowskiego lub gamma oiraz detektor, usytuowany w taki sposób, aby do niego docieralo jedynie promie¬ niowanie fluorescencji, wzbudzonej w badanym materia¬ le. Do pomiairu koncentracji pierwiastka ciezkiego w rudzie wykorzystuje sie róznice pomiedzy widmami promieniowania fluorescencji w waskim przedziale ener¬ getycznym, zawierajacym energie promieniowania cha¬ rakterystycznego dla danego pierwiastka. W wyniku otrzymuje sie infomnacje odnosnie koncentracji tego pierwiastka w próbce.Wyboru zadanej energii promieniowania z calego widma, emitowanego przez próbke, dokonuje sie za pomoca filtrów w postaci cienkich metalowych plytek, przeslaniajacych detektor. Material i grubosc [plytek sa tak dobrane, aby róznica intensywnosci promieniowania fluorescencji, mienzonego przy uzyciu tych filtrów, byla zalezna jedynie od koncentracji analizowanego pierwia¬ stka w rudzie. 7389173891 Przy uzyciu opisanej sondy koniecznym jest wyko¬ nanie dwóch pomiarów, kazdego z innym filtrem, oraz obliczenie róznicy ilosci zliczonych impulsów. Z obli¬ czonej róznicy ilosci impulsów, poslugujac sie odpo¬ wiednia krzywa cechowania, okresla sie koncentracje analizowanego pierwiastka w rudzie.Wada sondy jest maly zasieg glebokosciowy pomiaru rzedu kilku milimetrów. Ponadto na wynik pomiaru ma znaczny wplyw obecnosc innych pierwiastków, a takze rozmiar ziaren analizowanego materialu.Celem wynalazku jest zwiekszenie dokladnosci po¬ miarów i uproszczenie konstrukcji sondy.Cel ten osiaga sie przez skonstruowanie sondy, która ma dwa zródla promieniowania gamma i róznej energii promieniowania, przy czym oba zródla promieniowania umieszczone sa w róznych odleglosciach od detektora scyntylacyjnego. Zródla te sa zabudowane w obrotowym walcu, polaczonym z mechanicznym przelacznikiem, powodujacym obrót walca w celu wlaczenia do pracy jednego z dwóch zródel promieniowania.Powierzchniowa sonda do równoczesnego pomiaru koncentracji dwóch pierwiastków ciezkich w rudzie, wedlug wynalazku odznacza sie prosta konstrukcja, oraz wykazuje wieksza czulosc pomiaru w porównaniu z sonda spektrometryczna. Sonda ta odznacza sie równiez zasiegiem glebokosciowym pomiaru, który jest dziesie¬ ciokrotnie wiekszy niz zasieg pomiarowy sondy rent¬ genowskiej. Ponadto na wyniki wyniki wykonane za pomoca sondy wedlug wynalazku, ma mniejszy wplyw wielkosc ziaren analizowanego materialu, w porównaniu z wynikami otrzymanymi z sondy rentgenowskiej.Powierzchniowa sonda do jednoczesnego pomiaru kon¬ centracji dwóch pierwiastków ciezkich w rudzie, wedlug wynalazku, jest uwidoczniona w przykladowym rozwia¬ zaniu na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia sonde w przekroju podluznym, a fig. 2 -i— schemat ukladu elektronicznego sondy.Sonda zawiera stalowa tuleje 1, wewnatrz której znaj¬ duje sie detektor scyntylacyjny 2 oraz umocowany nad nim fotopowielacz 3 (fig. 1). Detektor scyntylacyjny opiera sie od dolu na cienkim elastycznym pierscieniu 4, do którego docisniety jest za pomoca sprezyn 5, zabezpieczajacych fotopowielacz 3 przed zniszczeniem w przypadku naglego docisku. Pomiedzy tuleja 1 a fotopowielaczem 3 umieszczone sa pierscienie filcowe 6, sluzace do ochrony fotopowielacza 3 przed wstrza¬ sami. Z fotopowielaczem 3, poprzez cokól 7 jest po¬ laczony dzielnik napiec 8, który wraz z fotopowiela¬ czem 3 i detektorem scyntylacyjnym 2 jest umieszczony w duraluminiowej oslonie 9.Do oslony 9 jest przytwierdzona obudowa 10 ze stopu olowiowo-antymonowego, wewnatrz której jest umieszczony obrotowo na pierscieniach 11 i 12 walec 13, wykonany ze stopu olowiowo-antymonowego, sta¬ nowiacy ekran, oddzielajacy zródla 16 i 17 od detektoira 2. Walec 13 ma w swej pobocznicy, przestawione o 10 180° wzgledem osi, dwa otwory 14 ii?. W otworach 13 i 14 sa umieszczone pojemniki ze zródlem promie¬ niowania gamma 16 i 17* Sonda jest wyposazona w przelacznik 18, sluzacy do obrotu walca 13, w wyniku czego jest wlaczone jedno zródlo promieniowania gam¬ ma 16 lub 17. Do obudowy 10 jest przymocowany blok elektroniczny 19, polaczony kablem koncentrycz¬ nym 20 z przelicznikiem impulsów i zasilaczem wyso¬ kiego napiecia, nieuwidocznionymi na rysunku. Foto¬ powielacz (3 wraz z dzielnikiem napiecia ,8, sa pola¬ czone z transformatorem impulsowym 21, tworzac uklad elektroniczny sondy (fig. 2).W celu przeprowadzenia pomiarów ilosciowych, sonda powieiizchniiowa musi byc odpowiednio wycechowana.Cechowanie przeprowadza sie na wymodelowanych prób¬ kach rudy, zawierajacych rózne znane koncentracje pierwiastków ciezkich, tych samych, do których ozna¬ czenia sonda ma byc zastosowana. Do przygotowanego modelu próbki o okreslonej koncentracji jednego z pierwiastków ciezkich przyklada sie sonde powierzch¬ niowa i obserwuje sie jej wskazania, podajace ilosci impulsów w jednostce czasu, kolejno dla obu zródel promieniowania gamma 16 i 17. 20 Szereg przeprowadzonych pomiarów na modelach pró¬ bek o róznych koncentracjach obu pierwiastków ciez- kich, umozliwia ustalenie poszukiwanej zaleznosci po¬ miedzy iloscia impulsów dla kazdego ze zródel 16 i 17 a koncentracja poszczególnych pierwiastków ciezkich 25 w rudzie. Zaleznosc ta przedstawia sie w formie odpo¬ wiedniego nomogramu, z którego przy wlasciwym po¬ miarze koncentracji tych samych pierwiastków ciezkich w badanej rudzie, odczytuje sie oddzielnie koncentracje obu tych pierwiastków. Ostatecznym wynikiem pomia- 30 i*u jest wynik sredniej koncentracji kazdego z poszu¬ kiwanych pierwiastków w osrodku, zalegajacym w strefie pomiarowej o grubosci okolo 3 cm. 35 PL PL