RU2141109C1 - Method and device for classifying particles - Google Patents
Method and device for classifying particles Download PDFInfo
- Publication number
- RU2141109C1 RU2141109C1 RU94044530A RU94044530A RU2141109C1 RU 2141109 C1 RU2141109 C1 RU 2141109C1 RU 94044530 A RU94044530 A RU 94044530A RU 94044530 A RU94044530 A RU 94044530A RU 2141109 C1 RU2141109 C1 RU 2141109C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- particle
- particles
- neutron beam
- energy level
- image
- Prior art date
Links
Images
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
- G01N23/02—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 transmitting the radiation through the material
- G01N23/04—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 transmitting the radiation through the material and forming images of the material
- G01N23/05—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 transmitting the radiation through the material and forming images of the material using neutrons
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
- Particle Accelerators (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к способу и устройству для классификации и сортировки частиц. The invention relates to a method and apparatus for classifying and sorting particles.
Изобретение имеет особое применение для обнаружения алмазов внутри вмещающих частиц кимберлита. На практике при операциях извлечения алмазов было бы весьма желательно обнаруживать частицы кимберлита с внутренними включениями алмазов, поскольку тогда можно было бы отсортировывать пустые частицы кимберлита и продолжать обрабатывать только те частицы, в отношении которых известно, что они содержат в себе алмазы. В случае отбраковки пустых частиц на ранней стадии значительно уменьшились бы нагрузки на последующее технологическое оборудование и его требуемая производительность. The invention has particular application for detecting diamonds inside the enclosing kimberlite particles. In practice, in diamond extraction operations, it would be highly desirable to detect kimberlite particles with internal diamond inclusions, since then it would be possible to sort the empty kimberlite particles and continue to process only those particles for which it is known that they contain diamonds. In the case of rejection of empty particles at an early stage, the loads on subsequent processing equipment and its required productivity would be significantly reduced.
Соответственно считается желательным иметь возможность получения изображения внутреннего строения частицы, как например, частицы кимберлита. В одной традиционной системе получения изображения используется пропускание рентгеновских лучей через частицу с целью получения рентгеновского снимка частицы. В этом случае включения в частице, как например, алмазы, поглощают рентгеновское излучение в большей степени, чем другие минералы в частице, поэтому алмазы проявляются в виде затенения на изображении, проецируемом пропущенными рентгеновскими лучами. Альтернативное предложение заключается в использовании сканирующей системы компьютеризованной томографии /CT- или CAT-системы/ для получения изображения частицы. В этом случае веерообразный плоскостной луч рентгеновского излучения пропускается через частицу и детекторное устройство улавливает пропущенное излучение. Источник рентгеновских лучей и частицу вращают относительно друг друга с целью получения сканированных изображений со всех направлений. Определяют пропускание на каждом элементе изображения и анализируют всю совокупность данных на компьютере для выяснения того, присутствует ли определенное включение в частице. Accordingly, it is considered desirable to be able to obtain images of the internal structure of a particle, such as, for example, kimberlite particles. One conventional imaging system uses the transmission of x-rays through a particle to obtain an x-ray of the particle. In this case, inclusions in a particle, such as diamonds, absorb x-rays to a greater extent than other minerals in the particle, so diamonds appear as shading in the image projected by the transmitted x-rays. An alternative proposal is to use a computerized tomography scanning system (CT or CAT system) to obtain particle images. In this case, a fan-shaped planar X-ray beam is passed through the particle and the detector device picks up the transmitted radiation. The x-ray source and the particle are rotated relative to each other in order to obtain scanned images from all directions. The transmittance on each image element is determined and the entire set of data on the computer is analyzed to determine whether a particular inclusion is present in the particle.
Одной из проблемы, связанных с использованием рентгеновского излучения в системе получения рентгеновских снимков или сканирующей CT-системе при анализе частиц кимберлита, является то, что коэффициент ослабления рентгеновских лучей для основной породы сходен с коэффициентом ослабления для алмаза, что приводит к низкой контрастности между алмазом и породой на получаемом изображении. Другой проблемой является то, что кимберлиты, как известно, имеют неоднородный состав и могут содержать другие минеральные включения, которые по размеру и характеристикам ослабления рентгеновских лучей сходны с алмазом. Еще одна проблема заключается в том, что рентгеновское излучение сильно ослабляется кимберлитами. Поэтому ограничен размер частиц, которые можно анализировать, если необходимо в разумных пределах сдерживать уровни энергии рентгеновских лучей и потребления энергии. One of the problems associated with the use of X-rays in an X-ray system or CT scan system for analyzing kimberlite particles is that the X-ray attenuation coefficient for the main breed is similar to the attenuation coefficient for diamond, which results in low contrast between the diamond and breed in the resulting image. Another problem is that kimberlites are known to have a heterogeneous composition and may contain other mineral inclusions that are similar in size and characteristics to the attenuation of x-rays to diamond. Another problem is that x-rays are greatly attenuated by kimberlites. Therefore, the particle size is limited, which can be analyzed if it is necessary to reasonably control the levels of X-ray energy and energy consumption.
Наиболее близким техническим решением по совокупности существенных признаков и достигаемому результату является способ классификации частиц и устройство для его осуществления, описанные в патенте WO 92/12415, 1992, G 01 N 23/09. The closest technical solution for the combination of essential features and the achieved result is a method for classifying particles and a device for its implementation, described in patent WO 92/12415, 1992, G 01 N 23/09.
Из вышеприведенного источника информации известно использование пучка быстрых нейтронов для обнаружения и классификации потенциально контрабандного материала в выбранном для контроля объекте, обычно чемодане или другом предмете багажа. Контролируемый объект облучают импульсным пучком дейтронов, имеющим широкую энергетическую полосу быстрых нейтронов, обеспечивающую общий спектр нейтронных сечений, в частности, для азота, кислорода, водорода и углерода, из которых посредством процессора выявляется и классифицируется возможный контрабандный материал. При поглощении и/или рассеянии нейтронов элементами в контролируемом объекте на спектре возникают пики, свидетельствующие о наличии определенных элементов, на основании которых можно обнаружить и классифицировать потенциально контрабандный материал. Широкая энергетическая полоса используется, чтобы гарантировать, что пучок нейтронов охватывает резонансные уровни разных подлежащих обнаружению элементов, по которым можно идентифицировать отдельные вещества. From the above source of information, it is known to use a fast neutron beam to detect and classify potentially smuggled material in an object selected for inspection, usually a suitcase or other piece of luggage. The controlled object is irradiated with a pulsed deuteron beam having a wide fast neutron energy band providing a common spectrum of neutron cross sections, in particular for nitrogen, oxygen, hydrogen and carbon, from which possible contraband material is detected and classified by the processor. When neutrons are absorbed and / or scattered by elements in a controlled object, peaks appear on the spectrum indicating the presence of certain elements, on the basis of which potentially smuggled material can be detected and classified. A wide energy band is used to ensure that the neutron beam covers the resonant levels of the various elements to be detected, by which individual substances can be identified.
Однако в источнике WO 92/12415 не содержится решение, как можно обнаружить алмаз во вмещающей его частице или как исключить фоновый шум вокруг анализируемого полученного изображения. However, the source WO 92/12415 does not contain a decision on how to detect diamond in the host particle or how to eliminate background noise around the analyzed image.
В основу изобретения положена задача создать способ классификации частиц, позволяющий обнаружить алмаз во вмещающей его частице, а также разработать высокоэкономичное устройство для реализации способа. The basis of the invention is the creation of a method for the classification of particles, which allows to detect diamond in the containing particle, as well as to develop a highly economical device for implementing the method.
Поставленная задача решается тем, что в способе классификации частиц, содержащем операции облучения каждой частицы пучком быстрых нейтронов, получения для каждой частицы изображения, характеризующего пропускание пучка частицей, и классифицирования частицы в зависимости от полученного изображения, согласно изобретению, пучок быстрых нейтронов является по существу моноэнергетическим пучком на резонансном энергетическом уровне для алмаза и тем, что частицы классифицируют в соответствии с тем, указывает ли полученное изображение присутствие алмаза в частицах или нет. The problem is solved in that in a method for classifying particles comprising irradiating each particle with a fast neutron beam, obtaining for each particle an image characterizing the transmission of the beam by a particle, and classifying the particles depending on the image obtained, according to the invention, the fast neutron beam is essentially monoenergetic beam at the resonant energy level for diamond and the fact that the particles are classified according to whether the resulting image indicates the presence of diamond in particles or not.
Поставленная задача решается альтернативно тем, что в способе классификации частиц, при котором облучают каждую частицу пучком быстрых нейтронов, получают для каждой частицы изображение, характеризующее пропускание пучка частицей, и классифицируют частицу на основании полученного изображения, согласно изобретению, каждую частицу облучают пучком быстрых нейтронов при первом, резонансном, энергетическом уровне для алмаза, а также при втором энергетическом уровне, не являющемся резонансным энергетическим уровнем для алмаза, получают для каждой частицы соответствующие первое и второе изображения, характеризующие пропускание пучка частицей при первом и втором энергетических уровнях, получают третье, результирующее, изображение из первого и второго изображений, и классифицируют частицу в зависимости от того, показывает ли третье изображение наличие алмаза в частице или нет. The problem is solved alternatively by the fact that in the particle classification method, in which each particle is irradiated with a fast neutron beam, an image is obtained for each particle characterizing the transmission of the beam by a particle, and the particle is classified based on the obtained image, according to the invention, each particle is irradiated with a fast neutron beam at the first, resonant, energy level for diamond, as well as the second energy level, which is not a resonant energy level for diamond, get d I of each particle, the corresponding first and second images characterizing the transmission of the beam by the particle at the first and second energy levels, get the third, resulting, image from the first and second images, and classify the particle depending on whether the third image shows the presence of diamond in the particle or not .
Благодаря такой реализации способа решается задача определения наличия алмаза в частицах за счет облучения этих частиц тщательно подобранным практически моноэнергетическим пучком быстрых нейтронов при резонансном энергетическом уровне алмаза. Кроме того, можно получить четкое изображение внутреннего состава частиц посредством их облучения при двух разных энергетических уровнях, один из которых является резонансным уровнем для алмаза, а другой - нерезонансным уровнем, что позволяет сформировать третье изображение, из которого удален фоновый шум. На основании этого третьего изображения можно определить наличие алмаза в частице и произвести классификацию частиц в зависимости от того, показано ли в них наличие алмаза или нет. Thanks to this implementation of the method, the problem of determining the presence of diamond in particles is solved by irradiating these particles with a carefully selected practically monoenergetic beam of fast neutrons at a resonant energy level of diamond. In addition, it is possible to obtain a clear image of the internal composition of the particles by irradiating them at two different energy levels, one of which is the resonant level for diamond, and the other is a non-resonant level, which allows the formation of a third image from which background noise is removed. Based on this third image, one can determine the presence of diamond in a particle and classify the particles depending on whether the presence of diamond is shown in them or not.
В этом описании термин "быстрые нейтроны" относится к нейтронам, имеющим кинетическую энергию, измеряемую мегаэлектронвольтами. быстрые электроны предпочтительно имеют вполне определенный энергетический уровень. В этом описании такие нейтроны именуются как моноэнергетические. Однако, признано, что на практике еще не добились пучка абсолютно моноэнергетических нейтронов. Пучок нейтронов может быть создан, например, с помощью источника, в котором твердая мишень из легкого элемента, как например, бериллия, лития или углерода, бомбардируется дейтронами, ускоренными в ускорителе частиц. В качестве альтернативы источник мог быть выполнен в виде герметичной трубки, в которой тритий бомбардируется дейтронами. In this description, the term "fast neutrons" refers to neutrons having kinetic energy measured by megaelectron-volts. fast electrons preferably have a well-defined energy level. In this description, such neutrons are referred to as monoenergetic. However, it is recognized that in practice they have not yet achieved a beam of absolutely monoenergetic neutrons. A neutron beam can be created, for example, using a source in which a solid target from a light element, such as beryllium, lithium or carbon, is bombarded by deuterons accelerated in a particle accelerator. Alternatively, the source could be in the form of a sealed tube in which tritium is bombarded by deuterons.
Частицами могут быть частицы кимберлита, а особым веществом может быть алмаз, при этом облучение пучком нейтронов происходит при энергетическом уровне, соответствующем резонансному рассеянию для углерода-12. Particles can be kimberlite particles, and diamond can be a special substance, while irradiation with a neutron beam occurs at an energy level corresponding to resonance scattering for carbon-12.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения каждую частицу облучают пучками нейтронов при первом энергетическом уровне, соответствующем резонансному рассеянию для вещества, и также при втором, нерезонансном энергетическом уровне, для двух энергетических уровней получают соответственно первое и второе изображения, характеризующие пропускание пучка, и из первого и второго изображения получают третье изображение, обычно путем вычитания, причем третье изображение также характеризует пропускание пучка и является основой для классификации. In a preferred embodiment of the invention, each particle is irradiated with neutron beams at the first energy level corresponding to the resonant scattering for the substance, and also at the second, non-resonant energy level, for the two energy levels, the first and second images characterizing the transmission of the beam are obtained respectively, and from the first and second images obtain a third image, usually by subtraction, the third image also characterizing the transmission of the beam and is the basis for classification.
В случае, когда частицы кимберлита классифицируются в зависимости от того, содержат ли они алмазы или нет, первый энергетический уровень соответствует резонансному рассеянию для углерода-12 и второй энергетический уровень является нерезонансным энергетическим уровнем для углерода-12. In the case where kimberlite particles are classified depending on whether they contain diamonds or not, the first energy level corresponds to resonant scattering for carbon-12 and the second energy level is a non-resonant energy level for carbon-12.
Частицы могут быть облучены при CAT-методе сканирования. Как резюмировано выше, это может быть сделано либо при единственном энергетическом уровне нейтронов, являющимся резонансным уровнем, либо при различных энергетических уровнях, один из которых является резонансным уровнем. Particles can be irradiated with the CAT scanning method. As summarized above, this can be done either at a single neutron energy level, which is the resonance level, or at various energy levels, one of which is the resonance level.
Способ может включать в себя стадию сортировки частиц фракции в соответствии с их классификациями. The method may include the step of sorting the particles of the fraction in accordance with their classifications.
Поставленная задача решается также тем, что в устройстве для классификации частиц, содержащем средство для облучения каждой частицы пучком быстрых нейтронов, средство для получения для каждой частицы изображения, которое характеризует пропускание луча частицей, и средство для классификации частицы в зависимости от полученного изображения, согласно изобретению, средством для облучения является средство облучения частицы по существу моноэнергетическим пучком быстрых нейтронов на резонансном энергетическом уровне для алмаза и тем, что средством классификации является средство классификации частицы в зависимости от того, показывает ли полученное изображение наличие алмаза в частицах, или нет. The problem is also solved by the fact that in the device for classifying particles containing means for irradiating each particle with a fast neutron beam, means for obtaining for each particle an image that characterizes the transmission of the beam by the particle, and means for classifying the particles depending on the image obtained, according to the invention , the means for irradiation is a means of irradiating a particle with a substantially monoenergetic beam of fast neutrons at a resonant energy level for diamond and classification means is a means for classifying particles depending on whether the resulting image shows the presence of diamond particles or not.
Поставленная задача решается также альтернативным устройством для классификации частиц, содержащем средство для облучения каждой частицы пучком быстрых нейтронов, средство для получения для каждой частицы изображения, характеризующего пропускание пучка частицей, и средство для классификации частицы на основании полученного изображения, в котором, согласно изобретению, средством для облучения является средство для облучения частиц пучком быстрых нейтронов при первом, резонансном, энергетическом уровне для алмаза, а также при втором энергетическом уровне, который не является резонансным энергетическим уровнем для алмаза, средством для получения изображения является средство для получения для каждой частицы соответствующих первого и второго изображений, характеризующих пропускание пучка частицей при первом и втором энергетическом уровнях, и для получения третьего, результирующего, изображения из первого и второго изображений, и средством для классификации является средство для классификации частицы в зависимости от того, показывает ли третье изображение наличие алмаза в частице или нет. The problem is also solved by an alternative device for classifying particles, comprising means for irradiating each particle with a fast neutron beam, means for obtaining for each particle an image characterizing the transmission of the beam by a particle, and means for classifying the particles based on the obtained image, in which, according to the invention, means for irradiation is a means for irradiating particles with a fast neutron beam at the first, resonant, energy level for diamond, as well as at the second energy level, which is not a resonant energy level for diamond, the means for obtaining an image is a means for obtaining for each particle the corresponding first and second images characterizing the transmission of a beam by a particle at the first and second energy levels, and for obtaining a third, resulting, image from the first and the second image, and the means for classification is a means for classifying the particles depending on whether the third image shows the presence f diamond in a particle or not.
Устройство для классификации частиц, согласно изобретению, позволяет определить наличие или отсутствие алмаза в частицах, поскольку содержит средство облучения частиц пучком быстрых нейтронов при энергетическом уровне, соответствующем резонансному рассеянию для особого вещества, средство для получения изображения каждой частицы, которое характеризует ослабление пучка частицей, и средство для классификации частиц в зависимости от того, показывает ли или не показывает полученное изображение наличие алмаза в частице. The device for classifying particles according to the invention makes it possible to determine the presence or absence of diamond in the particles, since it contains means for irradiating particles with a fast neutron beam at an energy level corresponding to resonance scattering for a particular substance, means for acquiring an image of each particle that characterizes the attenuation of the beam by a particle, and means for classifying particles depending on whether or not the resulting image shows the presence of diamond in the particle.
Кроме того устройство может быть приспособлено для облучения частиц при отчетливых энергетических уровнях, один из которых является резонансным энергетическим уровнем, а другой - нерезонансным энергетическим уровнем. In addition, the device can be adapted to irradiate particles at distinct energy levels, one of which is a resonant energy level, and the other a non-resonant energy level.
Ниже изобретение будет описано более подробно со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:
фиг. 1 - изображает график, показывающий ослабление алмазом и кимберлитом пучка нейтронов, и
фиг. 2 - схему устройства, согласно настоящему изобретению.Below the invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings, in which:
FIG. 1 is a graph showing the attenuation of a neutron beam by diamond and kimberlite, and
FIG. 2 is a diagram of a device according to the present invention.
В следующем описании особое упоминание сделано в отношении обнаружения углеродсодержащего материала в образцах пород и, в частности, обнаружения алмазов в кимберлите. In the following description, special mention is made with respect to the detection of carbon-containing material in rock samples and, in particular, the detection of diamonds in kimberlite.
Алмаз, включенный в кимберлитовую материнскую породу, будет проявляться в виде сильнопоглощающего "горячего пятна" при облучении быстрым нейтронами, имеющими энергетический уровень в сечении рассеяния углерода-12, который находится на резонансном уровне для углерода-12. Diamond included in the kimberlite parent rock will manifest itself as a highly absorbing hot spot when irradiated with fast neutrons having an energy level in the scattering cross section of carbon-12, which is at the resonance level for carbon-12.
На графике фиг.1 линия, обозначенная как "Diamond" /"алмаз"/, показывает ослабление нейтронного пучка алмазом при различных величинах энергии нейтронов, а линия, обозначенная как "Kimberlite" /"кимберлит"/, - ослабление нейтронного пучка кимберлитом в одинаковом интервале величин энергии нейтронов. Линия, обозначенная как "Diamond/Kimberlite" /"алмаз/кимберлит"/, показывает отношение ослабления алмазом к ослаблению кимберлитом. Величины энергии резонансного рассеяния, т.е. острые пики поглощения, для алмаза имеют место при энергетических уровнях нейтронов, например, 2,1 МэВ, 2,9 МэВ и 7 МэВ. Наиболее подходящий энергетический уровень для избирательного поглощения нейтронов алмазом зависит от отношения "алмаз/кимберлит". Обычно предпочитается энергетический уровень в 7,8 МэВ. In the graph of FIG. 1, the line labeled “Diamond” / diamond shows attenuation of the neutron beam by diamond at various neutron energies, and the line labeled “Kimberlite” / kimberlite / shows the attenuation of the neutron beam by kimberlite in the same the range of neutron energies. The line designated as "Diamond / Kimberlite" / "diamond / kimberlite" /, shows the ratio of attenuation by diamond to attenuation by kimberlite. The values of the resonance scattering energy, i.e. sharp absorption peaks for diamond occur at neutron energy levels, for example, 2.1 MeV, 2.9 MeV and 7 MeV. The most suitable energy level for the selective absorption of neutrons by a diamond depends on the diamond / kimberlite ratio. An energy level of 7.8 MeV is usually preferred.
На фиг.2 показано устройство 10 для сортировки частиц кимберлитовой руды в зависимости от того, содержат ли они алмазы или нет. Устройство 10 содержит бесконечную ленту 12, обегающую головной валик 14. Лента 12 транспортирует частицы кимберлитовой руды 16 через зону 18 облучения. Источником 22 создается параллельный пучок 20 быстрых нейтронов, который проходит через зону 18. Как объяснялось ранее, пучок 20 является моноэнергетическим. Figure 2 shows a device 10 for sorting kimberlite ore particles depending on whether they contain diamonds or not. The device 10 comprises an
В источнике 22 тонкая твердая мишень из легкого элемента, как например, бериллия, лития или углерода, бомбардируется пучком дейтронов, ускоренных до энергии в интервале 1 МэВ - 4 МэВ для получения пучка рассеянных нейтронов при желаемом энергетическом уровне. At
В предпочтительном варианте изобретения дейтроны ускоряются в радиочастотном квадрупольном ускорителе до энергетического уровня в интервале 1 МэВ - 4 МэВ, предпочтительно около 1,5 МэВ. В зависимости от материала, из которого сделана мишень, а также в зависимости от угла между падающим пучком дейтронов и пучком рассеянных нейтронов создаваемый пучок нейтронов может иметь один из нескольких различных энергетических уровней. Путем выбора угла между падающим пучком дейтронов и пучком рассеянных нейтронов можно достигнуть оптимальной контрастности между алмазным включением и вмещающей кимберлитовой породой. В наиболее желательной ситуации выбор материала мишени и угла между пучками падающих нейтронов и рассеянных нейтронов является таковым, что существует резонансный пик при выбранном энергетическом уровне пучка нейтронов в 7,8 МэВ. In a preferred embodiment of the invention, deuterons are accelerated in an RF quadrupole accelerator to an energy level in the range of 1 MeV to 4 MeV, preferably about 1.5 MeV. Depending on the material the target is made of, and also depending on the angle between the incident deuteron beam and the scattered neutron beam, the generated neutron beam can have one of several different energy levels. By choosing the angle between the incident deuteron beam and the scattered neutron beam, optimal contrast can be achieved between the diamond inclusion and the host kimberlite rock. In the most desirable situation, the choice of the target material and the angle between the beams of incident neutrons and scattered neutrons is such that there is a resonant peak at the selected energy level of the neutron beam of 7.8 MeV.
На практике распределение энергии или область энергии при каждом энергетическом уровне, создаваемом бомбардировкой тонкой мишени пучком дейтронов, пропорционально толщине материала мишени. Таким образом, чем тоньше материал мишени, тем лучше определена энергия пучка нейтронов, т.е. тем уже область энергии пучка нейтронов. С точки зрения максимизации нейтронного потока или интенсивности предлагается использовать как можно наиболее толстую мишень, которая, однако, дает достаточно отчетливый энергетический уровень пучка нейтронов. In practice, the energy distribution or energy region at each energy level created by the bombardment of a thin target by a deuteron beam is proportional to the thickness of the target material. Thus, the thinner the target material, the better the energy of the neutron beam is determined, i.e. the narrower the energy range of the neutron beam. From the point of view of maximizing the neutron flux or intensity, it is proposed to use the thickest target possible, which, however, gives a fairly distinct energy level of the neutron beam.
В качестве альтернативы использованию тонкой твердой мишени, которая выше упоминалась как пример, можно было бы также использовать источник пучка быстрых нейтронов в виде герметичной трубки с тритием, который посредством пучка дейтронов создает необходимый пучок нейтронов. В качестве еще одной, но менее предпочтительной альтернативы источником мог быть такой источник, в котором дейтериевая газовая мишень бомбардируется дейтронами для образования пучка нейтронов при необходимом резонансном энергетическом уровне. As an alternative to using a thin solid target, which was mentioned above as an example, one could also use a source of a fast neutron beam in the form of a sealed tube with tritium, which creates a necessary neutron beam through a deuteron beam. As another, but less preferred alternative, the source could be a source in which a deuterium gas target is bombarded by deuterons to form a neutron beam at the required resonant energy level.
Быстрые нейтроны пропускают через каждую частицу руды 16 при ее прохождении через зону облучения 18 и обнаруживают детектором в виде чувствительного к положению сцинтилляторного экрана 24. Светоизлучение 26 от сцинтилляторного экрана 24 отражается зеркалом 28 и фокусируется линзой 30. Сфокусированный свет просматривается камерой 32 прибора с зарядовой связью, которая выдает характерный электрический сигнал к электронному обрабатывающему устройству 34. Устройство 34 обрабатывает данные, которое оно получает из камеры 32, в двухмерное изображение, характеризующее изменение в плотности и структуре или иначе - ослабление пучка нейтронов в частице 16. Fast neutrons are passed through each
В другом варианте осуществления изобретения пучок быстрых нейтронов обнаруживается оптико-волоконным сцинтиллятором, соединенным с камерой 32 через стандартную оптико-волоконную трубку /не показана/. In another embodiment of the invention, the fast neutron beam is detected by an optical fiber scintillator connected to the
При выбранном энергетическом уровне нейтронов в 7,8 МэВ существует хорошая контрастность между алмазом 36 и вмещающей частицей кимберлита 16. При цифровом преобразовании изображения, осуществляемой с помощью преобразователя 34, получают изображение, показывающее низкую интенсивность точек элемента изображения во всех местах, кроме места расположения алмаза 36, где появляется яркое пятно. At a selected neutron energy level of 7.8 MeV, there is a good contrast between
Алгоритм, выполняемый устройством 34, позволяет узнавать с любом месте, где превышена определенная яркость, и соответственно о наличии алмаза, а также посылать управляющий сигнал в эжекторное устройство, расположенное за транспортирной лентой 12. The algorithm performed by the
После прохождения через зону 18 частицы 16 сбрасываются с ленты 12 в свободный полет. После соответствующей выдержки времени эжекторное устройство 38 испускает кратковременную струю жидкости на траекторию движения частиц. Эта струя отклоняет алмазосодержащие частицы кимберлита 16 от обычной траектории свободного полета в бункер 40 для породы, обогащенной алмазами. Неотобранные частицы продолжают без отклонения падать в бункер 42 для хвостов. After passing through zone 18,
В вышеописанных вариантах осуществления изобретения облучение частиц пучком нейтронов происходит только при единственнном резонансном энергетическом уровне. В более сложной системе частицы облучают при двух отчетливых энергетических уровнях, один из которых является резонансным энергетическим уровнем, а другой - нерезонансным энергетическим уровнем. Например, первый энергетический уровень нейтронов может быть равным 7,8 МэВ, как и прежде, а второй энергетический уровень - 7,0 МэВ. In the above embodiments, irradiation of particles with a neutron beam occurs only at a single resonant energy level. In a more complex system, particles are irradiated at two distinct energy levels, one of which is a resonant energy level, and the other is a non-resonant energy level. For example, the first energy level of neutrons can be equal to 7.8 MeV, as before, and the second energy level - 7.0 MeV.
Цифровое изображение, характеризующее пропускание пучка нейтронов частицей 16, получают с помощью устройства 34 для каждого энергетического уровня пучка нейтронов. После этого цифровые величины двух изображений, хранимые в виде матриц устройством 34, арифметически вычитаются одна из другой для образования третьего цифрового изображения. В третьем изображении, которые также характеризует пропускание пучка нейтронов частицей, аннулируется влияние неалмазных компонентов в частице кимберлита, а любое алмазное включение дает увеличение до усиленного контрастности и обнаруживается устройством 34 как место с яркостью, превышающей пороговую величину. Как и раньше, устройство 34 начинает операцию сортировки с помощью эжектора 38. A digital image characterizing the transmission of a neutron beam by
Изобретение предусматривает очень простое устройство для модулирования энергетического уровня пучка нейтронов между резонансной и нерезонансной величинами. На фиг. 2 схематически показан диск 50 с равномерно расположенными отверстиями 52 на его периферии. Чередующиеся отверстия 52 перекрыты фильтрами в виде тонких пластиковых пленок, в то время как другие отверстия 52 оставлены открытыми. До поступления в дейтериевую газовую ячейку пучок дейтронов, создаваемый ускорителем частиц /не показан/, встречается с диском 50, который вращается с заданной скоростью. The invention provides a very simple device for modulating the energy level of a neutron beam between resonant and non-resonant values. In FIG. 2 schematically shows a
Когда пучок дейтронов проходят через отверстие 52, имеющее фильтр, он несколько замедляется и его энергетический уровень соответственно уменьшается. Когда пучок дейтронов позже проходит через следующее отверстие 52, не имеющее никакого фильтра, то не происходит никакого замедления пучка. Устройство сделано так, что пучок нейтронов, создаваемый дейтериевой газовой мишенью, быстро модулируется между резонансными и нерезонансными величинам. When a deuteron beam passes through a
Это простой способ получения отчетливых энергетических уровней считается более удобным, чем устройство, в котором ускоряющее напряжение в ускорителе частиц периодически изменяется для получения отчетливых энергетических уровней. This simple way to obtain distinct energy levels is considered more convenient than a device in which the accelerating voltage in a particle accelerator is periodically changed to obtain distinct energy levels.
В качестве альтернативы вышеописанному устройству с вращающимся диском можно было бы изменять угол эмиссии газовой мишени, сохраняя при этом постоянный энергетический уровень дейтронов. As an alternative to the above-described rotating disk device, the emission angle of the gas target could be varied while maintaining a constant deuteron energy level.
В показанном варианте осуществления изобретения частицы 16 транспортируются и сбрасываются с транспортерной ленты. В других вариантах осуществления изобретения частицы могли бы вертикально падать через зону облучения. В еще других вариантах осуществления изобретения для транспортировки и сбрасывания частиц могли бы быть использованы иные средства, чем транспортерная лента. In the shown embodiment, the
В другом варианте осуществления изобретения источник нейтронов мог быть расположен вертикально для создания вертикального пучка нейтронов. В этом случае измельченный материал подается радиально к пучку нейтронов под углом, соответствующим желаемому углу падения, а подходящее оборудование для обнаружения и отбрасывания располагается в соответствующих радиальных положениях по отношению к пучку нейтронов. In another embodiment, the neutron source could be located vertically to create a vertical neutron beam. In this case, the crushed material is fed radially to the neutron beam at an angle corresponding to the desired angle of incidence, and suitable equipment for detection and rejection is located in the corresponding radial positions with respect to the neutron beam.
Принципы изобретения в равной степени применимы к CAT-системе сканирования, в которой частицы облучаются "послойно" плоскостным пучком нейтронов. Частица и источник вращаются относительно друг друга, что приводит к образованию "отцифрованного" трехмерного изображения. Устройство этого типа, по-видимому, будет давать более точные результаты, чем вышеописанное устройство, но за счет намного более медленного процесса анализирования частиц. The principles of the invention are equally applicable to a CAT scanning system in which particles are irradiated "layer by layer" by a planar neutron beam. The particle and the source rotate relative to each other, which leads to the formation of a "digitized" three-dimensional image. A device of this type is likely to give more accurate results than the device described above, but due to the much slower particle analysis process.
Кроме того, хотя изобретение описано в связи с обнаружением углеродсодержащего вещества, то есть алмаза в конкретных вариантах осуществлениях изобретения, упомянутых выше, следует учесть, что могли быть также обнаруживаться другие вещества при, конечно, соответствующем выборе наиболее подходящего резонансного энергетического уровня. Устройство по этому изобретению могло быть применено, например, при анализе образцов кернов, причем в этом случае образец может быть анализирован его пропусканием в осевом направлении через пучок нейтронов. In addition, although the invention has been described in connection with the detection of a carbon-containing substance, i.e. diamond, in the specific embodiments of the invention mentioned above, it should be noted that other substances could also be detected with, of course, the appropriate choice of the most suitable resonant energy level. The device according to this invention could be used, for example, in the analysis of core samples, in which case the sample can be analyzed by passing it in the axial direction through a neutron beam.
Claims (30)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
ZA939617 | 1993-12-22 | ||
ZA93/9617 | 1993-12-22 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU94044530A RU94044530A (en) | 1996-10-20 |
RU2141109C1 true RU2141109C1 (en) | 1999-11-10 |
Family
ID=25583548
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU94044530A RU2141109C1 (en) | 1993-12-22 | 1994-12-21 | Method and device for classifying particles |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
AU (1) | AU680962B2 (en) |
CA (1) | CA2138503C (en) |
GB (1) | GB2285127B (en) |
RU (1) | RU2141109C1 (en) |
ZA (1) | ZA9410192B (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2612734C2 (en) * | 2015-08-18 | 2017-03-13 | Общество с ограниченной ответственностью "Диамант" | Installation for dry enrichment of kimberlite ore by method of labelled neutrons |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2310927B (en) * | 1996-03-04 | 1999-09-22 | De Beers Cons Mines Ltd | Diamond detection |
EP0897534A4 (en) * | 1996-04-30 | 2002-11-06 | Univ Columbia | Substance detection device using monoenergetic neutrons |
US6693281B2 (en) | 2001-05-02 | 2004-02-17 | Massachusetts Institute Of Technology | Fast neutron resonance radiography for elemental mapping |
ES2276103T3 (en) * | 2002-10-11 | 2007-06-16 | Force Technology | A SYSTEM AND A METHOD TO CLASSIFY OBJECTS AUTOMATICALLY. |
CA2559516C (en) * | 2004-03-12 | 2012-07-10 | University Of The Witwatersrand Johannesburg | Detection of diamonds |
RU2521723C1 (en) * | 2013-03-01 | 2014-07-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Нейтронные технологии" | Method and apparatus for detecting diamonds in kimberlite |
CN110308169A (en) * | 2019-08-09 | 2019-10-08 | 山东大学 | A kind of TBM slag piece ray back scattering real time scan imaging device and method |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
AT260584B (en) * | 1963-12-02 | 1968-03-11 | Veitscher Magnesitwerke Ag | Method and device for testing refractory moldings mixed with hydrocarbons |
GB8618407D0 (en) * | 1986-07-29 | 1986-09-03 | Atomic Energy Authority Uk | Flint-in-chalk sorting |
-
1994
- 1994-12-19 CA CA002138503A patent/CA2138503C/en not_active Expired - Fee Related
- 1994-12-21 GB GB9426049A patent/GB2285127B/en not_active Expired - Fee Related
- 1994-12-21 AU AU81634/94A patent/AU680962B2/en not_active Ceased
- 1994-12-21 RU RU94044530A patent/RU2141109C1/en not_active IP Right Cessation
- 1994-12-21 ZA ZA9410192A patent/ZA9410192B/en unknown
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2612734C2 (en) * | 2015-08-18 | 2017-03-13 | Общество с ограниченной ответственностью "Диамант" | Installation for dry enrichment of kimberlite ore by method of labelled neutrons |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
GB2285127B (en) | 1997-07-23 |
CA2138503A1 (en) | 1995-06-23 |
AU8163494A (en) | 1995-06-29 |
GB9426049D0 (en) | 1995-02-22 |
AU680962B2 (en) | 1997-08-14 |
ZA9410192B (en) | 1995-09-08 |
GB2285127A (en) | 1995-06-28 |
CA2138503C (en) | 2004-10-12 |
RU94044530A (en) | 1996-10-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA2139537C (en) | Method and apparatus for the classification of matter | |
AU2006252235B2 (en) | Method for Inspecting Object Using Multi-Energy Radiations and Apparatus Thereof | |
US7702075B2 (en) | Energy spectrum modulation apparatus, material discrimination method and device, image processing method | |
AU639556B2 (en) | Contraband detection system using direct imaging pulsed fast neutrons | |
US6621888B2 (en) | X-ray inspection by coherent-scattering from variably disposed scatterers identified as suspect objects | |
JP5173405B2 (en) | Object investigation by two-energy radiation scanning and delayed neutron detection | |
EP0358965B1 (en) | Method and apparatus for the detection and imaging of heavy metals | |
CA2559516C (en) | Detection of diamonds | |
US7539283B2 (en) | Combined computed tomography and nuclear resonance fluorescence cargo inspection system and method | |
RU2141109C1 (en) | Method and device for classifying particles | |
US5742660A (en) | Dual energy scanning beam laminographic x-radiography | |
US9239303B2 (en) | Material discrimination system | |
WO2000043760A2 (en) | System for differentiating between organic and inorganic substances | |
EP0064810A1 (en) | Sorting particulate material | |
RU2623692C2 (en) | System and method for detecting diamonds in kimberlite and method for pre-beneficiating diamonds with their use | |
NL2009984C2 (en) | Method and device for screening objects for the presence of foreign substances. | |
CA2245141C (en) | On-line diamond detection | |
KR102110211B1 (en) | A non-destructive inspection system for acquiring image information of inspection object using synchronization signal | |
GB2310927A (en) | Diamond detection | |
RU2470714C1 (en) | Method of separating diamonds | |
RU2401165C1 (en) | Method of separating diamond-bearing materials and device for realising said method | |
WO2024140946A1 (en) | Ore sorting system using electron accelerator | |
RU2808530C1 (en) | Method and system for sorting diamonds | |
RU2366519C2 (en) | Separation method of diamond-bearing materials and device for realisation thereof | |
JPH1151884A (en) | Device for discriminating kind of glass |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20121222 |