RU2517148C1 - Method of useful material particles separation and device to this end - Google Patents

Method of useful material particles separation and device to this end Download PDF

Info

Publication number
RU2517148C1
RU2517148C1 RU2012158108/03A RU2012158108A RU2517148C1 RU 2517148 C1 RU2517148 C1 RU 2517148C1 RU 2012158108/03 A RU2012158108/03 A RU 2012158108/03A RU 2012158108 A RU2012158108 A RU 2012158108A RU 2517148 C1 RU2517148 C1 RU 2517148C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
radiation
primary
ray
collimator
analyzed
Prior art date
Application number
RU2012158108/03A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Евгений Матвеевич Лукьянченко
Владимир Гаврилович Захаров
Original Assignee
Евгений Матвеевич Лукьянченко
Владимир Гаврилович Захаров
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Евгений Матвеевич Лукьянченко, Владимир Гаврилович Захаров filed Critical Евгений Матвеевич Лукьянченко
Priority to RU2012158108/03A priority Critical patent/RU2517148C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2517148C1 publication Critical patent/RU2517148C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: process engineering.SUBSTANCE: proposed method comprises irradiation of material with primary X-ray beam, registration of penetrating X-ray radiation, comparison of the signal with threshold magnitude and isolation of useful material particle by comparison results. Analysed material is irradiated at conveyor belt by primary X-ray flat-parallel beam at beam divergence of not over 0.1 degree, its cross-section being smaller than useful material particle size. Then, intensity of said penetrating radiation is registered by position-sensitive detector. Note here that particle X position at conveyor belt is defined by said detector while Y coordinate is defined proceeding from conveyor belt speed. Proposed method is implemented with the help of device including X-ray-optically-connected primary radiation source, primary radiation collimator and detector. Primary X-ray source irradiates the beam with divergence not over 0.1 degree. Primary radiation source collimator is composed by the comb of material that features highly absorbing said primary X-ray radiation. Detector represents the position-sensitive detector. Additionally, proposed device comprises conveyor belt with analysed material layer fed at constant speed, primary radiation collimator and past radiation filter arranged between said collimator and position-sensitive detector.EFFECT: higher selectivity and validity of separation, expanded range of analysed objects.24 cl, 6 dwg

Description

Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION

Изобретение относится к способам сепарации частиц полезного материала, включающего золото, драгоценные металлы и алмазы, в частности к способам автоматической сортировки руд и извлечения алмазов из алмазосодержащих материалов, а также к устройствам, реализующим такие способы.The invention relates to methods for separating particles of useful material, including gold, precious metals and diamonds, in particular to methods for automatic sorting of ores and extraction of diamonds from diamond-containing materials, as well as to devices that implement such methods.

Уровень техникиState of the art

Известен способ переработки золотосодержащих руд, описанный в патенте РФ 2336950, опубл. 27.10.2008. Способ переработки золотосодержащих руд включает выемку руды при горнодобычных работах, стадиальное дробление руды в дробилках с контрольным грохочением, разделение дробленой руды на классы крупности, выделение из дробленой классифицированной руды некондиционной ее части и пустой породы. Выделение некондиционной части руды и пустой породы осуществляют пофракционной обработкой руды каждого класса крупности с применением покусковой рентгеноспектральной сепарации и мелкопорционной рентгеноспектральной сортировки с последующими, аналогичными основным процессам, очистными операциями хвостовых продуктов основных процессов каждой из фракций. Объединенные обогащенные продукты основной и контрольной операций каждой из фракций подвергают перечистным операциям с возвратом хвостов перечисток на основные процессы соответствующих фракций. Предложенный способ мелкопорционной рентгеноспектральной сортировки требует последующегоA known method of processing gold-bearing ores described in the patent of the Russian Federation 2336950, publ. 10/27/2008. A method of processing gold-bearing ores includes ore extraction during mining operations, stage-by-stage crushing of ore in crushers with control screening, separation of crushed ore into size classes, separation of its substandard part and gangue from crushed classified ore. The substandard part of the ore and gangue are separated by fractional processing of ore of each size class using piecewise x-ray spectral separation and fine-proportioned x-ray spectral sorting with subsequent, similar to the main processes, treatment operations of tail products of the main processes of each fraction. The combined enriched products of the main and control operations of each of the fractions are subjected to cleaning operations with the return of tailings to the main processes of the respective fractions. The proposed method of small-portion x-ray spectral sorting requires subsequent

доизмельчения продукта, а также дополнительной воздушной сепарации. Кроме того, необходимо складирование грубозернистых сухих хвостов.regrinding of the product, as well as additional air separation. In addition, coarse-grained dry tailings are required.

В качестве прототипа принят способ сепарации алмазосодержащих материалов по патенту РФ 2199108, опубл. 20.02.2003, включающий поштучную подачу материала, содержащего частицы с различными атомными номерами, в зону анализа, облучение материала пучком первичного проникающего излучения заданного поперечного сечения, регистрацию вторичного проникающего излучения, сравнение сигнала с пороговым значением, выделение полезного минерала по результату сравнения, облучают материал коллимированным пучком проникающего излучения, поперечное сечение которого вытянуто в горизонтальном направлении, при этом высоту и ширину пучка выбирают в зависимости от крупности сепарируемого материала, регистрируют со стороны, противоположной падающему первичному потоку проникающего излучения в телесном угле 0,2-4,0 стерадиана относительно оси пучка проникающего излучения, вторичное проникающее излучение, прошедшее в направлении детектора через рассеивающий экран толщиной, выбранной в зависимости от атомного номера сопутствующих минералов, составляющих основную массу кимберлита, и из материала с атомным номером, близким к атомному номеру полезного минерала, причем угол падения пучка проникающего излучения на рассеивающий экран выбирают в зависимости от атомного номера сопутствующих минералов, а пороговое значение интенсивности вторичного проникающего излучения устанавливают пропорционально коэффициенту прозрачности рассеивающего экрана и коэффициентам пропускания и рассеивания излучения алмазом.As a prototype adopted the method of separation of diamond-containing materials according to the patent of the Russian Federation 2199108, publ. 02/20/2003, including the piecewise supply of material containing particles with different atomic numbers to the analysis zone, irradiation of the material with a beam of primary penetrating radiation of a given cross section, registration of secondary penetrating radiation, comparing the signal with a threshold value, isolating a useful mineral from the comparison result, irradiate the material a collimated beam of penetrating radiation, the cross section of which is elongated in the horizontal direction, while the height and width of the beam are selected depending on t of the size of the separated material is recorded from the side opposite to the incident primary flux of penetrating radiation in a solid angle of 0.2-4.0 steradian relative to the axis of the penetrating radiation beam, the secondary penetrating radiation passing in the direction of the detector through a scattering screen with a thickness selected depending on the atomic numbers of related minerals that make up the bulk of kimberlite, and from a material with an atomic number close to the atomic number of a useful mineral, and the angle of incidence of the penetrating beam The radiation on the scattering screen is selected depending on the atomic number of the accompanying minerals, and the threshold value of the intensity of the secondary penetrating radiation is set in proportion to the transparency coefficient of the scattering screen and the transmission and scattering coefficients of the diamond.

Недостатком данного способа является то, что в нем применяется покусковое определение отличительных признаков анализируемого объекта, и для его определения используются три вида рентгеновского излучения: проходящее, рассеянное и рентгенолюминесцентное. Интенсивности этих излучений составляют линейную комбинацию. Это значительно сужает круг анализируемых объектов. Кроме того, размер первичного пучка прототипа выбран равным размеру анализируемого объекта, что требует перестройки прибора или создания линейки приборов для анализа частиц различного размера.The disadvantage of this method is that it uses a piecewise definition of the distinctive features of the analyzed object, and three types of x-ray radiation are used to determine it: transmitted, scattered and x-ray luminescent. The intensities of these emissions make up a linear combination. This significantly narrows the range of analyzed objects. In addition, the size of the primary prototype beam was chosen equal to the size of the analyzed object, which requires the reconstruction of the device or the creation of a line of devices for the analysis of particles of various sizes.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Задачей заявленного изобретения является увеличение селективности сепарации, а также расширение класса анализируемых объектов как легкого минерала в тяжелой матрице (алмазы), так и тяжелого минерала в легкой матрице (золото, драгоценные металлы).The objective of the claimed invention is to increase the selectivity of separation, as well as expanding the class of analyzed objects as a light mineral in a heavy matrix (diamonds), and a heavy mineral in a light matrix (gold, precious metals).

Для решения поставленной задачи предложен способ сепарации частиц полезного материала, в котором облучают анализируемый материал пучком первичного рентгеновского излучения, регистрируют проникающее рентгеновское излучение, сравнивают сигнал с пороговым значением и выделяют частицы полезного материала по результатам сравнения. В отличие от известного в заявленном способе анализируемый материал облучают на ленте движущегося транспортера плоскопараллельным пучком первичного рентгеновского излучения с расходимостью не более 0,1°, поперечное сечение которого меньше размера частиц полезного материала, после чего интенсивность проходящего проникающего рентгеновского излучения регистрируют позиционно-чувствительным детектором, при этом координату X положения частицы на ленте транспортера определяют позиционно-чувствительным детектором, а координату Y определяют исходя из скорости ленты транспортера.To solve this problem, a method for separating particles of useful material is proposed, in which the analyzed material is irradiated with a beam of primary x-ray radiation, penetrating x-ray radiation is recorded, the signal is compared with a threshold value and particles of useful material are extracted according to the comparison results. In contrast to the known method, the analyzed material is irradiated on a moving conveyor belt with a plane-parallel primary x-ray beam with a divergence of not more than 0.1 °, the cross section of which is smaller than the particle size of the useful material, after which the intensity of the penetrating x-ray radiation is recorded by a position-sensitive detector, wherein the X coordinate of the particle position on the conveyor belt is determined by a position-sensitive detector, and the Y coordinate is determined yayut based on the speed of the conveyor belt.

В предпочтительном варианте первичное рентгеновское излучение коллимируют коллиматором первичного излучения, ячейки которого ориентированы вдоль ленты транспортера, а прошедшее рентгеновское излучение коллимируют коллиматором прошедшего излучения, согласованным с минимальными размерами частиц полезного материала, при этом ширину ячеек коллиматоров выбирают исходя из условия получения максимального геометрического контраста частицы полезного материала на фоне слоя анализируемого материала.In a preferred embodiment, the primary x-ray radiation is collimated by the primary radiation collimator, the cells of which are oriented along the conveyor belt, and the transmitted x-ray radiation is collimated by the transmitted radiation collimator, consistent with the minimum particle sizes of the useful material, while the width of the collimator cells is selected based on the conditions for obtaining the maximum geometric contrast of the useful particle material against the background of the layer of the analyzed material.

Коллиматоры первичного и прошедшего излучения предпочтительно изготовлены из сильнопоглощающего рентгеновское излучение материала.The primary and transmitted radiation collimators are preferably made of highly absorbent X-ray material.

В предпочтительном варианте построение рентгенооптической схемы сепаратора осуществляют на основании критерия, совмещающего геометрический и спектральный контраст согласно формулеIn a preferred embodiment, the construction of the x-ray optical circuit of the separator is carried out on the basis of a criterion combining geometric and spectral contrast according to the formula

Крез.геометр.(1-1/Кспектр.),To res. -K geometer. (1-1 / K spectrum. ),

где Крез. - результирующая контрастность частицы полезного материала на фоне анализируемого материала.where K res. - the resulting contrast of the particles of useful material against the background of the analyzed material.

Кгеометр. - геометрическая контрастность частицы полезного материала,To the geometer. - geometric contrast of a particle of useful material,

Кспектр. - спектральная контрастность частицы полезного материала.K spectrum. - spectral contrast of a particle of useful material.

Для сепарации частиц полезного материала в качестве аналитического сигнала можно использовать изменение интенсивности прошедшего через анализируемый материал излучения при наличии частиц полезного материала и применять критерий, связывающий изменения в уровне аналитического сигнала прошедшего излучения со статистической погрешностью регистрации сигнала от анализируемого материалаTo separate particles of useful material as an analytical signal, you can use the change in the intensity of the radiation transmitted through the analyzed material in the presence of particles of useful material and apply a criterion that relates the changes in the level of the analytical signal of the transmitted radiation with the statistical error of the signal from the analyzed material

Кдрез./β,K d = K res. / β,

где Кд - коэффициент достоверности сепарации,where K d - the reliability coefficient of separation,

Крез. _ результирующий коэффициент контрастности,To res. _ the resulting contrast ratio,

β - относительная статистическая погрешность измерения скорости счета фонового сигнала от анализируемого материала на ленте транспортера.β is the relative statistical error of measuring the count rate of the background signal from the analyzed material on the conveyor belt.

Когда атомный номер частиц полезного материала больше атомного номера анализируемого материала, пороговое значение интенсивности прошедшего излучения, регистрируемого в ячейке позиционно-чувствительного детектора, предпочтительно устанавливают как минимум на величину меньше среднеквадратичного отклонения интенсивности сигнала от интенсивности слоя анализируемого материала.When the atomic number of particles of useful material is greater than the atomic number of the analyzed material, the threshold value of the transmitted radiation intensity recorded in the cell of the position-sensitive detector is preferably set at least by a value less than the standard deviation of the signal intensity from the intensity of the layer of the analyzed material.

Когда атомный номер частиц полезного материала меньше атомного номера анализируемого материала, пороговое значение интенсивности прошедшего излучения, регистрируемого в ячейке позиционно-чувствительного детектора, устанавливают как минимум на величину больше среднеквадратичного отклонения интенсивности сигнала от интенсивности слоя анализируемого материала.When the atomic number of particles of useful material is less than the atomic number of the analyzed material, the threshold value of the transmitted radiation intensity registered in the cell of the position-sensitive detector is set at least by an amount greater than the standard deviation of the signal intensity from the intensity of the layer of the analyzed material.

Предпочтительно регистрацию и обработку аналитического сигнала от анализируемой частицы полезного материала проводят в масштабе одного или нескольких чувствительных элементов позиционно-чувствительного детектора.Preferably, the registration and processing of the analytical signal from the analyzed particle of useful material is carried out on the scale of one or more sensing elements of a position-sensitive detector.

Между коллиматором прошедшего рентгеновского излучения и позиционно-чувствительным детектором предпочтительно размещают фильтр из материала, селективно-поглощающего флуоресцирующее излучение от материала коллиматора прошедшего излучения.Between the transmitted X-ray collimator and the position-sensitive detector, a filter is preferably placed from a material selectively absorbing fluorescent radiation from the transmitted radiation collimator material.

Материал анода первичного излучателя рентгеновского изучения и ускоряющее напряжение выбирают исходя из поглощающих свойств частиц полезного материала и анализируемого материала.The anode material of the primary X-ray emitter and the accelerating voltage are selected based on the absorbing properties of the particles of the useful material and the analyzed material.

Толщину слоя анализируемого материала на ленте транспортера выбирают исходя из поглощающих свойств анализируемого материала и спектрального состава первичного излучения.The thickness of the layer of the analyzed material on the conveyor belt is selected based on the absorbing properties of the analyzed material and the spectral composition of the primary radiation.

Слой анализируемого материала можно использовать в качестве нейтрального фильтра первичного рентгеновского излучения, ограничивающего нагрузку позиционно-чувствительного детектора за счет поглощения низкоэнергетической составляющей рентгеновского излучения.The layer of the analyzed material can be used as a neutral filter of primary x-ray radiation, limiting the load of the position-sensitive detector due to absorption of the low-energy component of x-ray radiation.

На выходе измерительной системы можно установить селективный фильтр, обеспечивающий поглощение характеристического излучения от конструктивных элементов схемы.At the output of the measuring system, you can install a selective filter that provides the absorption of characteristic radiation from the structural elements of the circuit.

В предпочтительном варианте при отсутствии слоя анализируемого материала на ленте транспортера пучок прошедшего рентгеновского изучения перекрывают заслонкой, тем самым предохраняют позиционно-чувствительный детектор от разрушения и перегрузки.In the preferred embodiment, in the absence of a layer of the analyzed material on the conveyor belt, the beam of the past X-ray study is blocked by a shutter, thereby protecting the position-sensitive detector from destruction and overload.

В другом аспекте изобретения заявлено устройство сепарации частиц полезного материала, содержащее рентгено-оптически связанные источник первичного излучения, коллиматор первичного излучения и детектор. Устройство отличается тем, что источником первичного излучения является источник нерасходящегося рентгеновского пучка с расходимостью не более 0,1°, коллиматор первичного излучения выполнен в виде гребенки из материала сильнопоглощающего первичное рентгеновское излучение, детектором является позиционно-чувствительный детектор, и дополнительно содержит ленту транспортера со слоем анализируемого материала, движущуюся с постоянной скоростью, коллиматор прошедшего излучения и фильтр прошедшего излучения, установленный между коллиматором прошедшего излучения и позиционно-чувствительным детектором.In another aspect of the invention, there is provided a particle separation device for a useful material comprising x-ray optically coupled primary radiation source, primary radiation collimator and detector. The device is characterized in that the source of primary radiation is a source of non-diverging x-ray beam with a divergence of not more than 0.1 °, the primary radiation collimator is made in the form of a comb made of material that strongly absorbs primary x-ray radiation, the detector is a position-sensitive detector, and additionally contains a conveyor belt with a layer the analyzed material moving at a constant speed, the transmitted radiation collimator and the transmitted radiation filter installed between the collim Oromo transmitted radiation, and position-sensitive detector.

Предпочтительно высокое напряжение на источник первичного излучения выбрано таким образом, чтобы низкоэнергетическая часть спектрального распределения в диапазоне энергий 0-10 кэВ срезалась слоем материала и лентой транспортера.Preferably, the high voltage to the primary radiation source is selected so that the low-energy part of the spectral distribution in the energy range 0-10 keV is cut off by a layer of material and a conveyor belt.

Предпочтительно размер ячеек коллиматора первичного излучения соответствует размеру чувствительных элементов позиционно-чувствительного детектора и ограничивает расходимость первичного излучения по координате Y.Preferably, the cell size of the primary radiation collimator corresponds to the size of the sensitive elements of the position-sensitive detector and limits the divergence of the primary radiation in the Y coordinate.

Толщина слоя анализируемого материала и толщина ленты транспортера предпочтительно выбраны так, чтобы они обеспечивали эффективную фильтрацию первичного излучения в диапазоне 0-10 кэВ.The thickness of the layer of the analyzed material and the thickness of the conveyor belt are preferably selected so that they provide effective filtering of the primary radiation in the range of 0-10 keV.

В предпочтительном варианте размер ячеек коллиматора прошедшего излучения выбран из условия, чтобы рассеянное излучение от ячеек коллиматора первичного излучения, соседних с противолежащей ему ячейкой коллиматора первичного излучения, не попадали на чувствительный элемент позиционно-чувствительного детектора.In a preferred embodiment, the cell size of the transmitted radiation collimator is selected so that the scattered radiation from the cells of the primary radiation collimator adjacent to the opposite cell of the primary radiation collimator does not fall on the sensitive element of the position-sensitive detector.

На выходе коллиматора прошедшего излучения может быть установлен фильтр, селективно поглощающий излучение материала коллиматоров первичного и прошедшего излучения.At the output of the transmitted radiation collimator, a filter can be installed that selectively absorbs the radiation of the primary and transmitted radiation collimators.

Устройство может дополнительно содержать заслонку, установленную на одном сегменте с селективным фильтром с возможностью перекрытия прошедшего пучка в случае, когда лента транспортера свободна от анализируемого материала.The device may further comprise a shutter mounted on one segment with a selective filter with the possibility of blocking the transmitted beam in the case when the conveyor belt is free from the analyzed material.

Устройство также может дополнительно содержать счетно-регистрирующую систему, связанную с позиционно-чувствительным детектором, выполненную с возможностью обработки аналитического сигнала с позиционно-чувствительного детектора.The device may also further comprise a counting and recording system associated with a position-sensitive detector, configured to process an analytical signal from a position-sensitive detector.

Техническим результатом заявленного изобретения является расширение класса анализируемых объектов (золото, драгоценные металлы, алмазы), увеличение селективности сепарации за счет высокой плотности потока первичного рентгеновского излучения, возможность сепарации объектов предельно малых размеров за счет повышения геометрической разрешающей способности первичного рентгеновского излучения.The technical result of the claimed invention is to expand the class of analyzed objects (gold, precious metals, diamonds), increase the separation selectivity due to the high flux density of primary x-ray radiation, the ability to separate objects of extremely small sizes by increasing the geometric resolution of the primary x-ray radiation.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

На Фиг.1 представлена схема рентгенографического сепаратора золота, драгоценных металлов и алмазов на ленте транспортера.Figure 1 presents a diagram of an x-ray separator of gold, precious metals and diamonds on the conveyor belt.

На Фиг.2 представлен схематический вид спереди рентгенографического сепаратора золота, драгоценных металлов и алмазов на ленте транспортера в аксонометрии.Figure 2 presents a schematic front view of an x-ray separator of gold, precious metals and diamonds on the conveyor belt in a perspective view.

На Фиг.3 представлена схема для расчета отношений телесных углов анализируемого объекта и коллиматора.Figure 3 presents a diagram for calculating the relationship of solid angles of the analyzed object and the collimator.

На Фиг.4 представлен график распределения интенсивности по линии позиционно-чувствительного детектора (с длиной чувствительной зоны 100 мм) при регистрации излучения, прошедшего через слой породы на ленте транспортера в случае легкой породы (например, песка) и тяжелого анализируемого объекта (например, золото).Figure 4 shows a graph of the intensity distribution along the line of a position-sensitive detector (with a sensitive zone length of 100 mm) when registering radiation transmitted through a rock layer on a conveyor belt in the case of light rock (e.g. sand) and a heavy object to be analyzed (e.g. gold )

На Фиг.5 представлен график распределения интенсивности по линии позиционно-чувствительного детектора (с длиной чувствительной зоны 100 мм) при регистрации излучения, прошедшего через слой породы на ленте транспортера в случае легкого анализируемого полезного материала (например, алмаза) и более тяжелого анализируемого материала (например, глина).Figure 5 shows a graph of the intensity distribution along the line of a position-sensitive detector (with a sensitive zone length of 100 mm) when registering radiation transmitted through a rock layer on a conveyor belt in the case of a light analyzed useful material (e.g. diamond) and a heavier analyzed material ( e.g. clay).

На Фиг.6 представлена конструкция заслонки, выполненной за одно целое с фильтром.Figure 6 presents the design of the shutter, made in one piece with the filter.

Осуществление изобретенияThe implementation of the invention

На Фиг.1 показана схема рентгенографического сепаратора, реализующего заявленный способ. Отличие предлагаемого способа состоит в том, что в заявленном способе определяются (анализируются) не только отличительные признаки объекта, но и определяются его координаты на ленте транспортера. Это дает возможность одновременного определения нескольких объектов и последующего их удаления с ленты транспортера пробоотборным устройством. Одну координату «X» задает линия волновода-резонатора («ножа»), выполняющего в рентгенооптической схеме сепаратора роль источника первичного излучения, а вторую координату «Y» задает движение ленты транспортера под ножом волновода. Координата «X» через слой анализируемого вещества (материала) передается и фиксируется позиционно-чувствительным детектором, а вторая «Y» задается движением транспортера с постоянной скоростью VT и определяется какFigure 1 shows a diagram of an x-ray separator that implements the claimed method. The difference of the proposed method lies in the fact that in the claimed method is determined (analyzed) not only the hallmarks of the object, but also determined by its coordinates on the conveyor belt. This makes it possible to simultaneously determine several objects and their subsequent removal from the conveyor belt by a sampling device. One coordinate “X” is defined by the line of the waveguide-resonator (“knife”), which acts as the source of primary radiation in the X-ray separator circuit, and the second coordinate “Y” is determined by the movement of the conveyor belt under the knife of the waveguide. The coordinate "X" through the layer of the analyte (material) is transmitted and fixed by a position-sensitive detector, and the second "Y" is set by the movement of the conveyor with a constant speed VT and is defined as

Y = V T *t ,  (1)

Figure 00000001
Y = V T * t , (one)
Figure 00000001

где VT - скорость ленты транспортера,where V T is the speed of the conveyor belt,

t - время, прошедшее с момента регистрации координаты «X» на позиционно-чувствительном детекторе.t is the time elapsed since the registration of the coordinate "X" on the position-sensitive detector.

Способ определения отличительных свойств анализируемого объекта также отличается от прототипа. В прототипе идет покусковое определение отличительных признаков анализируемого объекта, и для его определения используются три вида рентгеновского излучения: проходящее, рассеянное и рентгенолюминесцентное. Интенсивности этих излучений составляют линейную комбинацию.The method for determining the distinctive properties of the analyzed object also differs from the prototype. In the prototype, there is a piecewise determination of the distinctive features of the analyzed object, and three types of x-ray radiation are used to determine it: transmitted, scattered and x-ray luminescent. The intensities of these emissions make up a linear combination.

В предлагаемом способе используется только различие поглощающих свойств частиц полезного материала и анализируемого материала (далее также упоминается как вмещающая порода), - это расширяет круг объектов, анализируемых предлагаемым способом по сравнению с прототипом. Сочетание в рентгенооптической схеме узкого нерасходящегося пучка первичного рентгеновского излучения от волновода-резонатора и движения ленты транспортера с заданной скоростью позволяет анализировать объекты предельно малых размеров до 0,1 мм.In the proposed method, only the difference in the absorbing properties of the particles of the useful material and the analyzed material is used (hereinafter also referred to as enclosing rock), this expands the range of objects analyzed by the proposed method in comparison with the prototype. The combination in the X-ray optical scheme of a narrow, non-divergent beam of primary X-ray radiation from the resonator waveguide and the movement of the conveyor belt at a given speed allows the analysis of objects of extremely small sizes up to 0.1 mm.

Сущность способа заключается в том, что материал, насыпанный ровным слоем (например, для анализа золота в слое песка толщиной 4 мм) движется равномерно под источником первичного излучения с коллиматором первичного излучения (далее также упоминается как первичный коллиматор). Первичное излучение просвечивает слой анализируемого материала с находящимися в нем частицами полезного материала (Фиг.2). Излучение, проходя через слой анализируемого материала, частицы полезного материала и ленту транспортера, проходит через коллиматор прошедшего излучения (далее также упоминается как вторичный коллиматор) и регистрируется позиционно-чувствительным детектором (ПЧД). В результате просвечивания на ПЧД в размере ячейки коллиматора прошедшего излучения и согласованной с ней ячейкой чувствительной зоны ПЧД возникает сигнал, соответствующий интенсивности прошедшего через вторичный коллиматор излучения, зарегистрированного детектором. При просвечивании слоя анализируемого материала, не содержащего полезного материала, например слоя песка (Z=14), интенсивность прошедшего излучения будет большой, а при наличии в слое материала золота или драгоценных металлов, которые значительно тяжелее песка (ZAu=79) и значительно сильнее поглощают первичное рентгеновское излучение, интенсивность зарегистрированного излучения в размере ячейки вторичного коллиматора уменьшится на величину, пропорциональную размеру и поглощающим свойствам анализируемого объекта. Картина, которую будет регистрировать ПЧД в различных зонах, выделенных вторичным коллиматором при наличии частиц полезного материала, представлена на Фиг.4. В случае анализируемого материала большей плотности, чем анализируемый объект, например алмаз во вмещающей горной породе, картина будет иметь инверсный вид, как показано на Фиг.5.The essence of the method lies in the fact that the material poured in an even layer (for example, for the analysis of gold in a sand layer 4 mm thick) moves uniformly under the primary radiation source with the primary radiation collimator (hereinafter also referred to as the primary collimator). The primary radiation shines through the layer of the analyzed material with particles of useful material inside it (Figure 2). The radiation passing through the layer of the analyzed material, particles of useful material and the conveyor belt passes through the transmitted radiation collimator (hereinafter also referred to as the secondary collimator) and is recorded by a position-sensitive detector (PSD). As a result of transmission to the PSD in the size of the cell of the transmitted radiation collimator and the cell of the sensitive zone of the PSB matched with it, a signal appears corresponding to the intensity of the radiation transmitted through the secondary collimator detected by the detector. When a layer of the material being analyzed does not contain useful material, for example, a sand layer (Z = 14), the transmitted radiation intensity will be large, and if there is gold or precious metals in the material layer that are much heavier than sand (Z Au = 79) and much stronger absorb primary x-ray radiation, the intensity of the recorded radiation in the cell size of the secondary collimator will decrease by a value proportional to the size and absorbing properties of the analyzed object. The pattern that PSD will record in various zones identified by the secondary collimator in the presence of particles of useful material is presented in Figure 4. In the case of the analyzed material of a higher density than the analyzed object, for example, diamond in the enclosing rock, the picture will have an inverse view, as shown in Figure 5.

Физически смысл предлагаемого изобретения заключается в очищении процесса поглощения рентгеновского излучения от мешающих факторов, в первую очередь, от рассеянного когерентного и некогерентного излучения от рентгеновской трубки на большой площади анализируемого материла на транспортере и попадания этого излучения на позиционно-чувствительный детектор в зоне прохождения частицы полезного материала, и, во-вторых, обеспечение максимального контраста между поглощающими свойствами анализируемого материала (вмещающей породы) и частицы полезного материала (далее так же упоминается как анализируемая частица) путем создания оригинальной рентгенооптической схемы, создания определенного спектрального состава первичного излучения и фильтрации прошедшего излучения и алгоритма обработки зарегистрированного сигнала.Physically, the meaning of the invention is to clean the process of absorbing X-ray radiation from interfering factors, first of all, from scattered coherent and incoherent radiation from an X-ray tube over a large area of the analyzed material on the conveyor and getting this radiation onto a position-sensitive detector in the zone of passage of a particle of useful material , and, secondly, ensuring maximum contrast between the absorbing properties of the analyzed material (enclosing rock) and particles Useful material (hereinafter also referred to as the analyzed particle) by creating an original x-ray optical scheme, creating a specific spectral composition of the primary radiation and filtering the transmitted radiation and the algorithm for processing the recorded signal.

Ограничение расходимости первичного пучка рентгеновского излучения достигается использованием в качестве источника первичного излучения волновода-резонатора, дающего широкий, равный ширине транспортера, но очень узкий нерасходящийся пучок в другой фронтальной плоскости, и коллиматора первичного излучения, выделяющего на ленте транспортера линейные участки облучения проходящей вмещающей массы анализируемого материала. Ограничение ширины и расходимости пучка прошедшего рентгеновского излучения достигается коллиматором прошедшего излучения, ограничивающим попадание на позиционно-чувствительный детектор в зоне прохождения частицы полезного материала первичного излучения, рассеянного на других зонах транспортера. Это дает возможность практически в чистом виде сравнивать физические эффекты ослабления первичного излучения во вмещающей породе и в анализируемой частице.The divergence of the primary x-ray beam is limited by the use of a waveguide-resonator as a source of primary radiation, giving a wide, but very narrow, non-diverging beam in another frontal plane, and a primary radiation collimator that emits linear sections of the irradiated passing mass of the analyzed mass on the conveyor belt material. The limitation of the width and divergence of the transmitted x-ray beam is achieved by the transmitted radiation collimator, which limits the exposure of the position-sensitive detector to the passage of a particle of useful material of primary radiation scattered in other areas of the conveyor. This makes it possible in almost pure form to compare the physical effects of attenuation of primary radiation in the host rock and in the analyzed particle.

Введение в алгоритме обработки информации понятия геометрической и спектральной контрастности позволяет количественно оценить влияние размера анализируемой частицы и фактора ослабления (поглощения) спектрального состава излучения во вмещающей породе и в анализируемой частице на результирующий сигнал (интенсивность) регистрируемого ПЧД излучения и вывести формулу коэффициента сепарации.The introduction of the concept of geometric and spectral contrast in the information processing algorithm allows one to quantitatively assess the influence of the size of the analyzed particle and the attenuation (absorption) factor of the radiation spectral composition in the host rock and in the analyzed particle on the resulting signal (intensity) of the recorded PSD radiation and derive the separation coefficient formula.

Ход лучей и схема расчета контраста между анализируемым объектом (частицей полезного материала) и анализируемым материалом показаны на Фиг.3.The path of the rays and the scheme for calculating the contrast between the analyzed object (a particle of useful material) and the analyzed material are shown in Figure 3.

В прототипе размер первичного пучка выбирается равным размеру частицы полезного материала, что и составляет один из основных его недостатков, т.к. требует перестройки прибора или создания линейки приборов для анализа частиц различного размера. В предлагаемом изобретении размер частицы может быть любым от минимального 0,1 мм до ширины ленты транспортера. В случае, когда размер частицы меньше ширины ячейки коллиматора первичного излучения, нам нужно знать, какую долю телесного угла, а в случае плоскопараллельного пучка (как в нашем случае) долю углового раствора ячейки вторичного коллиматора будет занимать анализируемая частица полезного материала. Эту величину мы называем геометрическим контрастом.In the prototype, the size of the primary beam is chosen equal to the particle size of the useful material, which is one of its main disadvantages, because requires rebuilding the instrument or creating a line of instruments for analyzing particles of various sizes. In the present invention, the particle size can be any from a minimum of 0.1 mm to the width of the conveyor belt. In the case when the particle size is less than the width of the primary collimator cell, we need to know what fraction of the solid angle, and in the case of a plane-parallel beam (as in our case), the analyzed particle of useful material will occupy the fraction of the angular solution of the secondary collimator cell. We call this value geometric contrast.

Геометрический контраст создается вырезанием части телесного угла α, под которым виден участок ℓ позиционно-чувствительного детектора из источника первичного излучения S (из центра ячейки коллиматора первичного излучения), анализируемым объектом (частицей полезного материала), поглощающим первичное излучение, с телесным углом αобр., под которым виден анализируемый объект из источника первичного излучения S. Соотношение углов К=αобр./α и создает изменение (контраст) освещенности в зоне ℓ ПЧД при наличии объекта на ленте транспортера. При наличии тяжелого элемента в легкой матрице освещенность уменьшается, при наличии легкого элемента в тяжелой матрице освещенность увеличивается.A geometric contrast is created by cutting out a part of the solid angle α, under which you can see the portion ℓ of the position-sensitive detector from the primary radiation source S (from the center of the primary collimator cell), the analyzed object (a particle of useful material) absorbing the primary radiation, with a solid angle α arr. , under which the analyzed object is visible from the source of primary radiation S. Angle ratio K = α arr. / α and creates a change (contrast) of illumination in the ℓ PSD zone in the presence of an object on the conveyor belt. In the presence of a heavy element in a light matrix, the illumination decreases, in the presence of a light element in a heavy matrix, the illumination increases.

Таким образом, геометрический контраст Кгеом. анализируемого объекта (частиц полезного материала) на фоне вмещающей породы в ячейке коллиматора прошедшего излучения описывается формулойThus, the geometric contrast is K geom . the analyzed object (particles of useful material) against the background of the host rock in the cell of the collimator of the transmitted radiation is described by the formula

К геом . = α обр . / α , ( 2 )

Figure 00000002
TO geome . = α arr . / α , ( 2 )
Figure 00000002

где α - угол, под которым виден участок ПЧД из точки S первичного излучателя,where α is the angle at which the portion of the PSD is visible from point S of the primary emitter,

αобр. - угол, под которым виден анализируемый объект из точки S первичного излучателя.α arr. - the angle at which the analyzed object is visible from point S of the primary emitter.

В обозначениях схемы на Фиг.3 углы α и αобр. определяются формуламиIn the notation of the diagram in figure 3, the angles α and α arr. defined by formulas

α = ( М 1 + М 2 ) + h + t + t 1 + t 2 ( 3 a )

Figure 00000003
α = ( M one + M 2 ) + h + t + t one + t 2 ( 3 a )
Figure 00000003

α о б р = М 1 + h + t ( 3 б )

Figure 00000004
α about b R = M one + h + t ( 3 b )
Figure 00000004

где M1 - высота коллиматора первичного излучения,where M 1 is the height of the primary radiation collimator,

М2 - высота коллиматора прошедшего излучения,M 2 - the height of the collimator of the transmitted radiation,

h1 - расстояние от коллиматора первичного излучения до слоя материала,h 1 is the distance from the primary radiation collimator to the material layer,

t - толщина слоя материала,t is the thickness of the layer of material,

t1 - толщина ленты транспортера,t 1 - the thickness of the conveyor belt,

t2 - расстояние от ленты транспортера до коллиматора прошедшего излучения,t 2 is the distance from the conveyor belt to the transmitted radiation collimator,

m - линейный размер анализируемого объекта,m is the linear size of the analyzed object,

ℓ - линейный размер участка позиционно-чувствительного детектора, выделяемый коллиматором М2.ℓ is the linear size of the position-sensitive detector, allocated by the collimator M 2 .

Проведем вычисления для некоторых реальных геометрических условий: M12=20 мм; h1=5,0 мм; t=4,0 мм; t1=3,0 мм; t2=2,0 мм; m=0,2 мм; ℓ=3,0 мм; α=0,03We carry out calculations for some real geometric conditions: M 1 = M 2 = 20 mm; h 1 = 5.0 mm; t = 4.0 mm; t 1 = 3.0 mm; t 2 = 2.0 mm; m = 0.2 mm; ℓ = 3.0 mm; α = 0.03

α о б р . = 0,2 20 + 5,0 + 4,0 = 6,9 * 10 3

Figure 00000005
α about b R . = 0.2 twenty + 5,0 + 4.0 = 6.9 * 10 - 3
Figure 00000005

Кгеометр.=0,23To the geometer. = 0.23

В предельном случае, когда линейный размер анализируемой частицы будет равен ширине ячейки вторичного коллиматора, коэффициент геометрического контраста будет равен единице (Кгеометр.=1,0). Таким образом, Кгеометр. изменяется от 0 до 1,0. В случае, когда анализируемая частица будет по размеру занимать несколько ячеек первичного коллиматора, то в каждой ячейке коэффициент геометрического контраста будет равен единице, а линейный размер засвеченной части ПЧД будет равен числу ячеек первичного коллиматора, перекрытых частицей.In the extreme case, when the linear size of the analyzed particle will be equal to the width of the secondary collimator cell, the geometric contrast coefficient will be equal to one (K geometer. = 1,0). Therefore, K is a geometer. varies from 0 to 1.0. In the case when the analyzed particle will occupy several cells of the primary collimator in size, the geometric contrast coefficient in each cell will be equal to unity, and the linear size of the illuminated part of the PSD will be equal to the number of cells of the primary collimator covered by the particle.

Далее нас интересует, как первичное излучение будет поглощаться анализируемым материалом и частицей полезного материала. Отношение поглощающих свойств анализируемой частицы полезного материала и анализируемого материала определяет спектральный контраст отображения частицы на ПЧД.Next, we are interested in how the primary radiation will be absorbed by the analyzed material and a particle of useful material. The ratio of the absorbing properties of the analyzed particle of the useful material and the analyzed material determines the spectral contrast of the display of particles on the PSD.

Спектральный контраст определяется отношением интенсивности первичного излучения, прошедшего через анализируемый материал и через частицу полезного материала, и равенThe spectral contrast is determined by the ratio of the intensity of the primary radiation transmitted through the analyzed material and through the particle of useful material, and is equal to

Ê с пектр . = I 1част . /I 1пор .                   (4)

Figure 00000006
Ê from pectrum . = I 1 part . / I 1pore . (four)
Figure 00000006

где I1част. - интенсивность излучения, прошедшего через полезный материал с анализируемой частицей,where I 1chast. - the intensity of the radiation transmitted through the useful material with the analyzed particle,

I1пор. - интенсивность излучения, прошедшего через анализируемый материал (вмещающую породу).I 1 - the intensity of the radiation transmitted through the analyzed material (enclosing rock).

Спектральный контраст при прохождении излучения через вещество определяется отношением интенсивности первичного излучения, прошедшего через вмещающую породу и через анализируемую частицу полезного материала.The spectral contrast when radiation passes through a substance is determined by the ratio of the intensity of the primary radiation transmitted through the host rock and through the analyzed particle of the useful material.

Ослабление интенсивности излучения при прохождении через вещество определяется формулой (1)The attenuation of the radiation intensity when passing through a substance is determined by the formula (1)

I 1 = I 0 exp ( μ ρ x ) , ( 5 )

Figure 00000007
I one = I 0 exp ( - μ ρ x ) , ( 5 )
Figure 00000007

где I1 - интенсивность прошедшего излучения, с-1,where I 1 - the intensity of the transmitted radiation, s -1 ,

I0 - интенсивность первичного излучения, с-1,I 0 - the intensity of the primary radiation, s -1 ,

µ - массовый коэффициент ослабления, см2/г,µ is the mass attenuation coefficient, cm 2 / g,

ρ - плотность вещества, г/см3,ρ is the density of the substance, g / cm 3 ,

x - толщина материала, см.x is the thickness of the material, see

Суммарная интенсивность прошедшего первичного излучения (поток Р) во всем спектральном диапазоне от 0 до Еmax может быть записана, как показано в литературе [2]: ЕтахThe total intensity of transmitted primary radiation (flux P) in the entire spectral range from 0 to E max can be written, as shown in the literature [2]: Etax

P = 0 E max I ( E ) d E ( 6 )

Figure 00000008
P = 0 E max I ( E ) d E ( 6 )
Figure 00000008

где I(E) - интенсивность прошедшего излучения через данное вещество в различных участках спектра,where I (E) is the intensity of the transmitted radiation through a given substance in various parts of the spectrum,

Еmax - максимальная энергия излучения в первичном пучке.E max is the maximum radiation energy in the primary beam.

Таким образом, спектральная контрастность излучения, прошедшего через вмещающую породу и через анализируемый объект Кспектр., в общем виде запишется как:Thus, the spectral contrast of the radiation transmitted through the host rock and through the analyzed object K spectrum., In General, is written as:

K с п е к т р = 0 E max I п о р . ( E ) d E 0 E max I ч а с т . ( E ) d E ( 7 )

Figure 00000009
K from P e to t R = 0 E max I P about R . ( E ) d E 0 E max I h but from t . ( E ) d E ( 7 )
Figure 00000009

Значение I(E) через массовый коэффициент поглощения зависит от атомного номера поглощающего вещества и энергии проникающего излучения. Атомные номера вмещающей породы и анализируемой частицы, как правило, известны, - песок и золото, глина и алмаз. Для более общего случая, в связи с аддитивностью коэффициента массового поглощения можно воспользоваться формулойThe value of I (E) through the mass absorption coefficient depends on the atomic number of the absorbing substance and the energy of the penetrating radiation. The atomic numbers of the host rock and the analyzed particle, as a rule, are known - sand and gold, clay and diamond. For a more general case, in connection with the additivity of the mass absorption coefficient, we can use the formula

μ Σ = Σ μ i C i ( 8 )

Figure 00000010
μ Σ = Σ μ i C i ( 8 )
Figure 00000010

гдеWhere

Сi - концентрация элемента I в поглощающем веществе,C i is the concentration of element I in the absorbing substance,

µi - массовый коэффициент поглощения элемента I излучения с энергией Е.µ i - mass coefficient of absorption of element I of radiation with energy E.

Для оценки спектральной контрастности для конкретных условий возбуждения первичного возбуждения можно воспользоваться понятием «эффективной длины волны» участка спектра и экспериментальными или расчетными в соответствии с [2] данными по спектральному составу первичного излучения. Экспериментальные исследования спектра первичного излучения рентгеновской трубки с анодом из Мо при ускоряющем напряжении 35 кВ дают значение «эффективной длины волны» для излучения с энергией 20 кэВ.To assess the spectral contrast for specific conditions of primary excitation excitation, one can use the concept of the “effective wavelength” of the spectral section and experimental or calculated in accordance with [2] data on the spectral composition of the primary radiation. Experimental studies of the spectrum of the primary radiation of an X-ray tube with an anode from Mo at an accelerating voltage of 35 kV give the value of the "effective wavelength" for radiation with an energy of 20 keV.

Тогда для спектральной контрастности частицы в породе в общем виде можно записать:Then, for the spectral contrast of a particle in a rock in general terms, one can write:

K с п е к т р . = I 1 п о р I 1 ч а с т = I 0 exp ( μ п о р ρ п о р х п о р . ) I 0 exp ( μ ч а с т . ρ ч а с т . х ч а с т . ) ( 9 )

Figure 00000011
K from P e to t R . = I one P about R I one h but from t = I 0 exp ( - μ P about R ρ P about R x P about R . ) I 0 exp ( - μ h but from t . ρ h but from t . x h but from t . ) ( 9 )
Figure 00000011

где µ - коэффициенты ослабления излучения с энергией 20 кэВ в породе и в материале частицы соответственно,where μ are the attenuation coefficients of radiation with an energy of 20 keV in the rock and in the particle material, respectively,

ρ - плотности породы и частицы соответственно,ρ are the densities of the rock and particles, respectively,

x - толщина слоя породы и частицы соответственно.x is the thickness of the rock layer and particles, respectively.

Для случая частицы золота размером 0,2 мм в слое песка толщиной 4 мм значение контрастности запишется:For the case of a 0.2 mm gold particle in a 4 mm thick sand layer, the contrast value is written:

K с п е к т р . = I 1 п о р I 1 ч а с т = I 0 exp ( μ п о р ρ п о р х п о р . ) I 0 exp ( μ ч а с т . ρ ч а с т . х ч а с т . ) = exp ( μ A u ρ A u х A u μ S i ρ S i х S i ) ( 10 )

Figure 00000012
K from P e to t R . = I one P about R I one h but from t = I 0 exp ( - μ P about R ρ P about R x P about R . ) I 0 exp ( - μ h but from t . ρ h but from t . x h but from t . ) = exp ( μ A u ρ A u x A u - μ S i ρ S i x S i ) ( 10 )
Figure 00000012

где µAu, Si - коэффициенты ослабления излучения с энергией 20кэВ в золоте и кварцевом песке соответственно,where μ Au, Si are the attenuation coefficients of radiation with an energy of 20 keV in gold and quartz sand, respectively,

ρAu, Si - плотности золота и кварцевого песка соответственно,ρ Au, Si are the densities of gold and quartz sand, respectively,

xAu, Si - толщина слоя золота и кварцевого песка соответственно.x Au, Si is the thickness of the layer of gold and quartz sand, respectively.

μ 20 к э В A u = 77,9 с м 2 / г

Figure 00000013
; μ 20 к э В S i = 4,39 с м 2 / г
Figure 00000014
; ρAu=19,32 г/см3; ρSi=2,33 г/см3, xАu=0,2 мм=0,02 см μ twenty to uh AT A u = 77.9 from m 2 / g
Figure 00000013
; μ twenty to uh AT S i = 4.39 from m 2 / g
Figure 00000014
; ρ Au = 19.32 g / cm 3 ; ρ Si = 2.33 g / cm 3 , x Au = 0.2 mm = 0.02 cm

В результате расчетов получаем:As a result of the calculations, we obtain:

Кспектр.=e(77,9·19,32·0,02-4,39·2,33·0,4)=e(30,06-4,09)=e26≥104 K spectrum. = e (77.9 · 19.32 · 0.02–4.39 · 2.33 · 0.4) = e (30.06–4.09) = e 26 ≥10 4

Таким образом, спектральная контрастность сигнала от золота на фоне сигнала от кремния более 104, что практически означает полное выделение золота на фоне кварцевого песка. Следовательно, контрастность сигнала в зоне ПЧД, выделяемой ячейкой коллиматора вторичного излучения, будет определяться геометрической контрастностью, определяемой по формуле (2), то есть соотношением углов раствора α и αобр.Thus, the spectral contrast of the signal from gold against the background of the signal from silicon is more than 10 4 , which practically means the complete release of gold against the background of quartz sand. Consequently, the contrast of the signal in the PSD zone emitted by the secondary radiation collimator cell will be determined by the geometric contrast determined by formula (2), that is, the ratio of the solution angles α and α arr .

Результирующая контрастность будет определяться формулой, объединяющей геометрический и спектральный контрастыThe resulting contrast will be determined by a formula combining geometric and spectral contrasts.

Ê ðåç .   = K ãåîìåòð .  (1-1/Ê ñïåêòð . ) (11)

Figure 00000015
Ê ðåç . = K ground . (1-1 / Ê snapshot . ) (eleven)
Figure 00000015

Величина 1/Кспектр. меньше единицы, когда µρx (коэффициент ослабления) анализируемой частицы больше µρx вмещающей породы. В случае золота в песке величина 1/Кспектр. практически равна нулю, и вся результирующая контрастность определяется геометрической контрастностью. При повышении поглощающих свойств вмещающей породы величина 1/Кспектр. будет увеличиваться и достигнет единицы, когда поглощающие свойства вмещающей породы станут равны поглощающим свойствам частицы. Тогда выражение в скобках станет равно нулю и Крез.=0, т.е. контраста не будет.Value 1 / K spectrum. less than unity when µρx (attenuation coefficient) of the analyzed particle is greater than µρx of the host rock. In the case of gold in sand, the value 1 / K spectrum. almost equal to zero, and all the resulting contrast is determined by geometric contrast. With an increase in the absorbing properties of the host rock, the value 1 / K spectrum. will increase and reach unity when the absorbing properties of the host rock become equal to the absorbing properties of the particle. Then the expression in parentheses will become zero and K res. = 0, i.e. there will be no contrast.

Дальнейшее увеличение поглощающих свойств вмещающей породы приведет к тому, что член 1/Кспектр. станет больше единицы и спектральная контрастность будет инвертироваться и Крез. поменяет знак на противоположный. Физически это будет означать, что поглощение в анализируемой частице станет меньше, чем во вмещающей породе, и интенсивность излучения, прошедшего через частицу полезного материала, будет больше, чем интенсивность излучения, прошедшего через вмещающую породу, как это показано на Фиг.5. Это соответствует случаю, когда анализируемая частица легче вмещающей породы, например алмаз в горной породе. Этот случай намного проще для работы анализатора, чем тяжелая частица, например золото в горной породе, т.к. меньше прошедшего излучения от вмещающей породы.A further increase in the absorbing properties of the host rock will result in the term 1 / K spectrum. will become more than one and the spectral contrast will be inverted and K res. will change the sign to the opposite. Physically, this will mean that the absorption in the analyzed particle will become less than in the host rock, and the intensity of the radiation passed through the particle of the useful material will be greater than the intensity of the radiation passed through the host rock, as shown in Fig. 5. This corresponds to the case when the analyzed particle is lighter than the host rock, for example diamond in rock. This case is much easier for the analyzer to work than a heavy particle, such as gold in rock, because less transmitted radiation from the host rock.

В предлагаемом изобретении измеряемой величиной, определяющей абсорбционные свойства анализируемой частицы и вмещающей породы, является интенсивность излучения в каналах ПЧД, расположенных за ячейками вторичного коллиматора, поэтому мы должны быть уверены в том, что интенсивность излучения, прошедшего через вмещающую породу Iinop, достаточна для статистически достоверной ее регистрации, а изменение интенсивности, связанное с появлением частицы полезного материала, превышает статистическую погрешность измерения интенсивности I1пор.In the present invention, the measured value that determines the absorption properties of the analyzed particle and the host rock is the radiation intensity in the PSD channels located behind the cells of the secondary collimator, so we must be sure that the radiation intensity transmitted through the Iinop host rock is sufficient for a statistically significant its registration, and the change in intensity associated with the appearance of a particle of useful material exceeds the statistical error in measuring the intensity I 1 pore .

Рассчитаем интенсивность фонового сигнала I1пор. в ширине ячейки вторичного коллиматора в зоне позиционно-чувствительного детектора (ПЧД) при прохождении излучения от первичного излучателя через слой кварцевого песка толщиной 4 мм и ленту транспортера из лавсановой пленки толщиной 3 ммWe calculate the intensity of the background signal I 1 pore. in the width of the secondary collimator cell in the zone of a position-sensitive detector (PSD) when radiation from the primary emitter passes through a 4 mm thick layer of quartz sand and a 3 mm thick conveyor belt made of lavsan film

I ф = I 0 exp [ ( μ S i ρ S i x S i + μ F ρ F x F ) ] ( 12 )

Figure 00000016
I f = I 0 exp [ - ( μ S i ρ S i x S i + μ F ρ F x F ) ] ( 12 )
Figure 00000016

где Iф - интенсивность излучения в зоне ℓ ПЧД,where I f - the radiation intensity in the zone ℓ PSH,

I0 - интенсивность первичного излучения,I 0 - the intensity of the primary radiation,

µSi, ρSi, xSi - аналогично обозначениям формулы (5),μ Si , ρ Si , x Si - similarly to the notation of formula (5),

µF, ρF, xF - те же обозначения относятся к фтору как наиболее тяжелому элемента лавсанаµ F , ρ F , x F - the same notation refers to fluorine as the heaviest element of the lavsan

μ 20 к э В F = 1,12 с м 2 / г

Figure 00000017
ρF=2,0 г/см3 x=3,0 мм=0,3 см μ twenty to uh AT F = 1.12 from m 2 / g
Figure 00000017
ρ F = 2.0 g / cm 3 x = 3.0 mm = 0.3 cm

I ф = I 0 exp [ ( 4,39 2,33 0,4 + 1,12 2,0 0,3 ) ] = I 0 exp ( 4,76 ) = I 0 1 120

Figure 00000018
I f = I 0 exp [ - ( 4.39 2,33 0.4 + 1.12 2.0 0.3 ) ] = I 0 exp ( - 4.76 ) = I 0 one 120
Figure 00000018

Из экспериментальных данных известно, что в зоне первичного коллиматора длиной 2 мм интенсивность первичного пучка I0 в диапазоне энергий 12-35 кэВ составляет не менее 7,2×105 с-1.From experimental data it is known that in the primary collimator zone 2 mm long, the intensity of the primary beam I 0 in the energy range 12-35 keV is at least 7.2 × 10 5 s -1 .

Тогда, IФ=6,0×103 с-1 Then, I Ф = 6.0 × 10 3 s -1

Интенсивность пучка, прошедшего через слой песка и зарегистрированного в зоне ПЧД с линейным размером 1, составит 6,0×103 с-1.The intensity of the beam passing through the sand layer and recorded in the PSD zone with a linear size of 1 will be 6.0 × 10 3 s -1 .

За время измерения 0,1 с зарегистрированная интенсивность составит 6*102 с-1.During the measurement time of 0.1 s, the recorded intensity will be 6 * 10 2 s -1 .

Статистическая относительная погрешность регистрации такого сигнала составит:The statistical relative error of registration of such a signal will be:

β = 1 N 100 % ( 13 )

Figure 00000019
β = one N one hundred % ( 13 )
Figure 00000019

где β - относительная погрешность регистрации сигнала с набором импульсов N,where β is the relative error of signal registration with a set of pulses N,

N - набор импульсов за время регистрации t (в нашем случае 0,1 с).N is the set of pulses during the recording time t (in our case, 0.1 s).

β = 1 600 100 % = 4,1 %

Figure 00000020
β = one 600 one hundred % = 4.1 %
Figure 00000020

Какова достоверность определения такого сигнала?What is the reliability of determining such a signal?

Введем коэффициент достоверности Кд определения анализируемой частицы полезного материала.We introduce a confidence factor K d for determining the analyzed particle of useful material.

Для этого сравним коэффициент сепарации (результирующую контрастность) со статистической погрешностью измерения фона N по формулеTo do this, we compare the separation coefficient (resulting contrast) with the statistical error of background measurement N by the formula

Ê ä = Ê ðåç . / β   (14)

Figure 00000021
Ê ä = Ê ðåç . / β (fourteen)
Figure 00000021

Где Кд - коэффициент достоверности сепарации,Where K d - the reliability coefficient of separation,

Крез. - результирующий коэффициент контрастности (коэффициент сепарации),To res. - the resulting contrast ratio (separation coefficient),

β - относительная статистическая погрешность измерения скорости счета фонового сигнала от вмещающей породы на ленте транспортера.β is the relative statistical error of measuring the count rate of the background signal from the host rock on the conveyor belt.

Относительная статистическая погрешность измерения скорости счета фонового сигнала N определяется формулой (13).The relative statistical error of measuring the count rate of the background signal N is determined by formula (13).

Рассчитанная по формуле (13) статистическая погрешность измерения скорости счета интенсивности излучения, прошедшего слой вмещающей породы в случае кварцевого песка и золота, со скоростью счета 600 импульсов за 0,1 сек составляет 4,1%.The statistical error calculated by formula (13) for measuring the count rate of the intensity of radiation transmitted through the host rock layer in the case of quartz sand and gold with a count rate of 600 pulses in 0.1 sec is 4.1%.

Рассчитанная по формуле (2) геометрическая контрастность составляет 0,23=23%, т.е. в 5 раз больше относительной погрешности β измерения Iф. Таким образом, Кд=5 и частица золота с линейным размером 0,2 мм будет с вероятностью более 3β, т.е. более 99% зарегистрирована в ячейке ПЧД. Минимальное значение коэффициента Кд составляет 1,0. В этом случае будут правильно идентифицироваться 67% анализируемых частиц. При значении Кд=3,0 и более будет идентифицироваться 99% анализируемых частиц.The geometric contrast calculated by formula (2) is 0.23 = 23%, i.e. 5 times the relative error β of measurement of Iph. Thus, K d = 5 and a gold particle with a linear size of 0.2 mm will be with a probability of more than 3β, i.e. more than 99% is registered in the PSD cell. The minimum value of the coefficient K d is 1.0. In this case, 67% of the analyzed particles will be correctly identified. When the value of K d = 3.0 or more will be identified 99% of the analyzed particles.

Дополнительно рассчитаем поглощение в кварцевом песке и лавсановой ленте транспортера излучения с энергией 12 кэВ. Убедимся, что слой кварцевого песка и лента транспортера являются нейтральным фильтром, обрезающим низкоэнергетическую составляющую первичного излучения.In addition, we calculate the absorption in quartz sand and the dacron ribbon of a radiation transporter with an energy of 12 keV. Make sure that the quartz sand layer and the conveyor belt are a neutral filter that cuts off the low-energy component of the primary radiation.

I 12 к э В = I 0 [ exp [ μ 12 к э В S i ρ S i x S i + μ 12 к э В F ρ F x F ) ] ( 15 )

Figure 00000022
I 12 to uh AT = I 0 [ exp [ - μ 12 to uh AT S i ρ S i x S i + μ 12 to uh AT F ρ F x F ) ] ( fifteen )
Figure 00000022

μ 12 к э В S i = 20,3 с м 2 / 2

Figure 00000023
; μ 12 к э В А = 4,91 с м 2 / 2
Figure 00000024
μ 12 to uh AT S i = 20.3 from m 2 / 2
Figure 00000023
; μ 12 to uh AT BUT = 4.91 from m 2 / 2
Figure 00000024

Тогда,Then,

I12кэВ=I0*[exp(-20,3*4,91*0,4)]=I0*exp(-25).I12 keV = I 0 * [exp (-20.3 * 4.91 * 0.4)] = I 0 * exp (-25).

Т.е. излучение с энергией 12 кэВ и меньше полностью поглощается в слое песка толщиной 4 мм и ленте транспортера толщиной 3 мм.Those. radiation with an energy of 12 keV or less is completely absorbed in a layer of sand 4 mm thick and a conveyor belt 3 mm thick.

Защитим ПЧД от излучения свинца, возбуждаемого в коллиматоре прошедшего излучения при прохождении через него высокоэнергетического излучения в диапазоне от 12 кэВ до 35 кэВ после слоя песка. Это излучение будет регистрироваться в ПЧД как фоновый сигнал первичного излучения. Поставим селективный фильтр, например, из Zn, толщиной х=20 мкм (2*10-3 см) после вторичного коллиматора для поглощения излучения PbL2(E=10,6 кэВ); μ P b L α Z n = 203 с м 2 / г

Figure 00000025
; ρZn=10 г/см3.We protect the PSD from lead radiation excited in the transmitted radiation collimator when high-energy radiation passes through it in the range from 12 keV to 35 keV after the sand layer. This radiation will be recorded in the PSD as the background signal of the primary radiation. We put a selective filter, for example, from Zn, with a thickness of x = 20 μm (2 * 10 -3 cm) after the secondary collimator to absorb PbL 2 radiation (E = 10.6 keV); μ P b L α Z n = 203 from m 2 / g
Figure 00000025
; ρ Zn = 10 g / cm 3 .

Тогда,Then,

IPb=IфPb*exp(-203*10*2*10-3)=IфPb*exp(-4).I Pb = I fPb * exp (-203 * 10 * 2 * 10-3) = I fPb * exp (-4).

Следовательно, флуоресцентное излучение свинца практически полностью поглощается селективным фильтром Zn 20 мкм.Consequently, the fluorescence emission of lead is almost completely absorbed by a 20 μm selective Zn filter.

Таким образом, можно сформулировать еще два отличительных признака данного изобретения:Thus, two further distinguishing features of the present invention can be formulated:

1) высокое напряжение на рентгеновской трубке выбирается таким образом, чтобы низкоэнергетическая часть спектрального распределения в диапазоне энергий от 0 до 10 кэВ срезалась слоем анализируемого материала и лентой транспортера;1) the high voltage on the x-ray tube is selected so that the low-energy part of the spectral distribution in the energy range from 0 to 10 keV is cut off by the layer of the analyzed material and the conveyor belt;

2) между нижней частью вторичного коллиматора и позиционно-чувствительным детектором ставится фильтр, селективно поглощающий излучение PbLα, β для повышения контрастности сигнала от анализируемой частицы.2) a filter is placed between the lower part of the secondary collimator and the position-sensitive detector, which selectively absorbs the radiation of PbLα, β to increase the contrast of the signal from the analyzed particle.

Конструкция устройства сепарации схематически представлена на Фиг.2.The design of the separation device is schematically represented in FIG. 2.

Устройство содержит рентгено-оптически связанные источник 1 первичного излучения, коллиматор 2 первичного излучения и позиционно-чувствительный детектор 3, ленту 4 транспортера со слоем анализируемого материала 5, содержащим частицы 6 полезного материала, коллиматор 7 прошедшего излучения и фильтр 8 прошедшего излучения, установленный между коллиматором 7 прошедшего излучения и позиционно-чувствительным детектором 3. В качестве источника 1 первичного излучения использован источник нерасходящегося рентгеновского пучка с расходимостью не более 0,1° в виде волновода-резонатора. Коллиматор 2 первичного излучения выполнен в виде гребенки из материала, сильнопоглощающего первичное рентгеновское излучение. Лента 4 транспортера движется с постоянной скоростью.The device contains X-ray-optically coupled source 1 of primary radiation, a collimator 2 of primary radiation and a position-sensitive detector 3, a conveyor belt 4 with a layer of analyte material 5 containing particles 6 of useful material, a transmitted radiation collimator 7 and transmitted radiation filter 8 installed between the collimator 7 of transmitted radiation and a position-sensitive detector 3. As a source of primary radiation 1, a source of non-diverging x-ray beam with a divergence of n more than 0,1 ° as a cavity waveguide. The primary radiation collimator 2 is made in the form of a comb made of a material that strongly absorbs primary x-ray radiation. The conveyor belt 4 moves at a constant speed.

Размер ячеек коллиматора 2 первичного излучения соответствует размеру чувствительных элементов позиционно-чувствительного детектора 3 и ограничивает расходимость первичного излучения по координате Y.The size of the cells of the collimator 2 of the primary radiation corresponds to the size of the sensitive elements of the position-sensitive detector 3 and limits the divergence of the primary radiation along the Y coordinate.

Размер ячейки коллиматора 7 прошедшего излучения выбран из условия, чтобы рассеянное излучение от ячеек коллиматора 2 первичного излучения, соседних с противолежащей ему ячейкой коллиматора 2 первичного излучения, не попадали на чувствительный элемент позиционно-чувствительного детектора 3.The cell size of the transmitted radiation collimator 7 is selected so that the scattered radiation from the cells of the primary radiation collimator 2 adjacent to the opposite cell of the primary radiation collimator 2 does not fall on the sensitive element of the position-sensitive detector 3.

Устройство также содержит заслонку 9 (более подробно конструкция фильтра-заслонки показана на Фиг.6), которая может быть выполнена за одно целое с фильтром 8 на одном сегменте с ним. Заслонка 9 перекрывает пучок прошедшего излучения в случае, когда лента 4 транспортера свободна от вмещающей породы и поток рентгеновского прошедшего излучения очень велик, и тем самым защищает ПЧД от разрушения и перегрузки.The device also includes a shutter 9 (in more detail, the design of the shutter filter is shown in FIG. 6), which can be made integrally with the filter 8 on the same segment with it. The damper 9 blocks the beam of transmitted radiation in the case when the conveyor belt 4 is free from the host rock and the flux of the x-ray transmitted radiation is very large, and thereby protects the PSD from destruction and overload.

Устройство может дополнительно содержать счетно-регистрирующую систему, связанную с позиционно-чувствительным детектором 3, выполненную с возможностью обработки аналитического сигнала с позиционно-чувствительного детектора 3.The device may further comprise a counting and recording system associated with a position-sensitive detector 3, configured to process an analytical signal from a position-sensitive detector 3.

Устройство работает следующим образом. Анализируемый материал, насыпанный ровным слоем (например, для анализа золота слой песка толщиной 4 мм) движется равномерно под источником 1 первичного излучения с коллиматором 2 первичного излучения. Первичное излучение просвечивает слой анализируемого материала 5 с находящимися в нем частицами 6 полезного материала. Излучение, проходя через слой анализируемого материала 5, частицы 6 полезного материала и ленту 4 транспортера, проходит через коллиматор 7 и регистрируется позиционно-чувствительным детектором (ПЧД) 3. В результате просвечивания на ПЧД в размере ячейки коллиматора 7 возникает сигнал, соответствующий интенсивности прошедшего через коллиматор 7 излучения, зарегистрированного детектором. При просвечивании слоя, не содержащего анализируемого объекта, например слой песка (Z=14), интенсивность прошедшего излучения будет большой, а при наличии в слое материала золота или драгоценных металлов, которые значительно тяжелее песка (ZAu=79), интенсивность зарегистрированного излучения в размере ячейки коллиматора 7 прошедшего излучения уменьшится на величину, пропорциональную размеру частиц полезного материала и его поглощающей способности. Картина, которую будет регистрировать ПЧД в различных зонах, выделенных коллиматором 7 с наличием частиц 6 полезного материала, представлена на Фиг.4. В случае анализируемого материала большей плотности, чем плотность частиц 6 полезного материала, картина будет иметь инверсный вид, как показано на Фиг.5.The device operates as follows. The analyzed material, poured in an even layer (for example, for gold analysis, a sand layer 4 mm thick) moves uniformly under the primary radiation source 1 with the primary radiation collimator 2. The primary radiation shines through the layer of the analyzed material 5 with the particles 6 of useful material in it. The radiation passing through the layer of the analyzed material 5, particles 6 of useful material and the conveyor belt 4 passes through the collimator 7 and is recorded by a position-sensitive detector (PSD) 3. As a result of transmission through the PSD, a signal corresponding to the intensity of transmitted through the collimator 7 a collimator 7 of radiation registered by the detector. When a layer that does not contain the analyzed object is visible, for example, a sand layer (Z = 14), the intensity of transmitted radiation will be large, and if there is gold or precious metals in the layer that are much heavier than sand (Z Au = 79), the intensity of the detected radiation in the size of the cell of the collimator 7 of the transmitted radiation will decrease by an amount proportional to the particle size of the useful material and its absorption capacity. The pattern that PSD will record in various zones identified by the collimator 7 with the presence of particles 6 of useful material is presented in Figure 4. In the case of the analyzed material of higher density than the density of particles 6 of the useful material, the picture will have an inverse view, as shown in Fig.5.

Таким образом, заявленное изобретение позволяет расширить класс анализируемых объектов, включающий золото, драгоценные металлы, алмазы, обеспечить возможность сепарации объектов предельно малых размеров за счет повышения геометрической разрешающей способности рентгено-оптической схемы и высокой плотности потока первичного рентгеновского излучения, увеличить селективность сепарации за счет оригинального способа получения аналитического сигнала, совмещающего геометрическое разрешение рентгено-оптической схемы и спектральную контрастность проходящего рентгеновского излучения, и увеличить достоверность сепарации за счет оригинального алгоритма обработки аналитического сигнала, включающего сравнение изменения аналитического сигнала со статистической погрешностью регистрации аналитического сигнала.Thus, the claimed invention allows to expand the class of analyzed objects, including gold, precious metals, diamonds, to ensure the possibility of separation of objects of extremely small sizes by increasing the geometric resolution of the x-ray optical scheme and high flux density of the primary x-ray radiation, to increase the separation selectivity due to the original a method of obtaining an analytical signal combining the geometric resolution of an x-ray optical scheme and spectral con the trust of transmitted x-ray radiation, and to increase the reliability of separation due to the original algorithm for processing the analytical signal, which includes comparing the changes in the analytical signal with the statistical error in the registration of the analytical signal.

ЛитератураLiterature

1. Рентгенотехника: Справочник: Т.1, т.2, Под ред. В.В.Клюева.- М.: Машиностроение, 1980.1. X-ray engineering: Reference: V.1, v.2, Ed. V.V. Klyueva.- M.: Mechanical Engineering, 1980.

2. Е.М.Лукьянченко, А.Ю.Грязнов. Моделирование спектра первичного рентгеновского излучения в энергодисперсионном рентгеноспектральном анализе. «Известия СПбГЭТУ, Физика твердого тела и электроника», выпуск 1, 2003, с.10-14.2. E.M. Lukyanchenko, A.Yu. Gryaznov. Modeling the spectrum of primary x-ray radiation in energy dispersive x-ray spectral analysis. "Proceedings of SPbGETU, Solid State Physics and Electronics", Issue 1, 2003, pp. 10-14.

Claims (24)

1. Способ сепарации частиц полезного материала, в котором облучают анализируемый материал пучком первичного рентгеновского излучения, регистрируют проникающее рентгеновское излучение, сравнивают сигнал с пороговым значением и выделяют частицы полезного материала по результатам сравнения, отличающийся тем, что анализируемый материал облучают на ленте движущегося транспортера плоскопараллельным пучком первичного рентгеновского излучения с расходимостью не более 0,1°, поперечное сечение которого меньше размера частиц полезного материала, после чего интенсивность прошедшего рентгеновского излучения регистрируют позиционно-чувствительным детектором, при этом координату X положения частицы на ленте транспортера определяют позиционно-чувствительным детектором, а координату Y определяют, исходя из скорости ленты транспортера.1. A method for separating particles of useful material, in which the analyzed material is irradiated with a primary x-ray beam, penetrating x-ray radiation is recorded, the signal is compared with a threshold value, and useful material particles are isolated by comparison results, characterized in that the analyzed material is irradiated on a moving conveyor belt by a plane-parallel beam primary x-ray radiation with a divergence of not more than 0.1 °, the cross section of which is smaller than the particle size of the useful material then the intensity of the transmitted x-ray radiation is recorded by a position-sensitive detector, while the X coordinate of the particle position on the conveyor belt is determined by a position-sensitive detector, and the Y coordinate is determined based on the speed of the conveyor belt. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что первичное рентгеновское излучение коллимируют коллиматором первичного излучения, ячейки которого ориентированы вдоль ленты транспортера, а прошедшее рентгеновское излучение коллимируют коллиматором прошедшего излучения, согласованным с минимальными размерами частиц полезного материала, при этом ширину ячеек коллиматоров выбирают исходя из условия получения максимального геометрического контраста частицы полезного материала на фоне слоя анализируемого материала.2. The method according to claim 1, characterized in that the primary x-ray radiation is collimated by the primary radiation collimator, the cells of which are oriented along the conveyor belt, and the transmitted x-ray radiation is collimated by the transmitted radiation collimator, consistent with the minimum particle size of the useful material, while the width of the collimator cells is chosen based on the conditions for obtaining the maximum geometric contrast of a particle of useful material against the background of a layer of the analyzed material. 3. Способ по п.2, отличающийся тем, что коллиматоры первичного и прошедшего излучения изготовлены из сильнопоглощающего рентгеновское излучение материала.3. The method according to claim 2, characterized in that the primary and transmitted radiation collimators are made of highly absorbing x-ray material. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что построение рентгено-оптической схемы сепаратора осуществляют на основании критерия, совмещающего геометрический и спектральный контраст согласно формуле
Крез.геометр.(1-1/Кспектр.),
где
Крез. - результирующая контрастность частицы полезного материала на фоне анализируемого материала,
Кгеометр. - геометрическая контрастность частицы полезного материала,
Кспектр. - спектральная контрастность частицы полезного материала.
4. The method according to claim 1, characterized in that the construction of the x-ray optical circuit of the separator is carried out on the basis of a criterion that combines geometric and spectral contrast according to the formula
To res. = K geometer. (1-1 / K spectrum. ),
Where
To res. - the resulting contrast of the particles of the useful material against the background of the analyzed material,
To the geometer. - geometric contrast of a particle of useful material,
K spectrum. - spectral contrast of a particle of useful material.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что для сепарации частиц полезного материала в качестве аналитического сигнала используют изменение интенсивности прошедшего через анализируемый материал излучения при наличии частиц полезного материала и применяют критерий, связывающий изменения в уровне аналитического сигнала прошедшего излучения со статистической погрешностью регистрации сигнала от анализируемого материала
Кдрез./β,
где
Кд - коэффициент достоверности сепарации,
Крез. - результирующий коэффициент контрастности,
β - относительная статистическая погрешность измерения скорости счета фонового сигнала от анализируемого материала на ленте транспортера.
5. The method according to claim 1, characterized in that for the separation of particles of useful material as an analytical signal, use the change in the intensity of the radiation transmitted through the analyzed material in the presence of particles of useful material and apply a criterion that relates the changes in the level of the analytical signal of the transmitted radiation with a statistical error of registration signal from the analyzed material
K d = K res. / β,
Where
To d - the reliability coefficient of separation,
To res. - the resulting contrast ratio,
β is the relative statistical error of measuring the count rate of the background signal from the analyzed material on the conveyor belt.
6. Способ по п.5, отличающийся тем, что пороговое значение интенсивности прошедшего излучения, регистрируемого в ячейке позиционно-чувствительного детектора, устанавливают как минимум на величину меньше среднеквадратичного отклонения интенсивности сигнала от интенсивности слоя анализируемого материала, когда атомный номер частиц полезного материала больше атомного номера анализируемого материала.6. The method according to claim 5, characterized in that the threshold value of the transmitted radiation intensity registered in the cell of a position-sensitive detector is set at least by an amount less than the standard deviation of the signal intensity from the intensity of the layer of the analyzed material when the atomic number of particles of the useful material is greater than the atomic numbers of the analyzed material. 7. Способ по п.5, отличающийся тем, что пороговое значение интенсивности прошедшего излучения, регистрируемого в ячейке позиционно-чувствительного детектора, устанавливают как минимум на величину больше среднеквадратичного отклонения интенсивности сигнала от интенсивности слоя анализируемого материала, когда атомный номер частиц полезного материала меньше атомного номера анализируемого материала.7. The method according to claim 5, characterized in that the threshold value of the transmitted radiation intensity recorded in the cell of a position-sensitive detector is set at least by an amount greater than the standard deviation of the signal intensity from the intensity of the layer of the analyzed material when the atomic number of particles of the useful material is less than the atomic numbers of the analyzed material. 8. Способ по п.1, отличающийся тем, что регистрацию и обработку аналитического сигнала от анализируемой частицы полезного материала проводят в масштабе одного или нескольких чувствительных элементов позиционно-чувствительного детектора.8. The method according to claim 1, characterized in that the registration and processing of the analytical signal from the analyzed particle of useful material is carried out on the scale of one or more sensing elements of a position-sensitive detector. 9. Способ по п.2, отличающийся тем, что между коллиматором прошедшего рентгеновского излучения и позиционно-чувствительным детектором размещают фильтр из материала, селективно поглощающего флуоресцирующее излучение от материала коллиматора прошедшего излучения.9. The method according to claim 2, characterized in that between the collimator of the transmitted x-ray radiation and the position-sensitive detector, a filter is placed from a material that selectively absorbs fluorescent radiation from the material of the transmitted radiation collimator. 10. Способ по п.1, отличающийся тем, что материал анода первичного излучателя рентгеновского изучения и ускоряющее напряжение выбирают исходя из поглощающих свойств частиц полезного материала и анализируемого материала.10. The method according to claim 1, characterized in that the anode material of the primary X-ray emitter and the accelerating voltage are selected based on the absorbing properties of the particles of the useful material and the analyzed material. 11. Способ по п.1, отличающийся тем, что толщину слоя анализируемого материала на ленте транспортера выбирают исходя из поглощающих свойств анализируемого материала и спектрального состава первичного излучения.11. The method according to claim 1, characterized in that the layer thickness of the analyzed material on the conveyor belt is selected based on the absorbing properties of the analyzed material and the spectral composition of the primary radiation. 12. Способ по п.1, отличающийся тем, что слой анализируемого материала используют в качестве нейтрального фильтра первичного рентгеновского излучения, ограничивающего нагрузку позиционно-чувствительного детектора за счет поглощения низкоэнергетической составляющей рентгеновского излучения.12. The method according to claim 1, characterized in that the layer of the analyzed material is used as a neutral filter of primary x-ray radiation, limiting the load of a position-sensitive detector due to absorption of the low-energy component of x-ray radiation. 13. Способ по п.1, отличающийся тем, что на выходе измерительной системы устанавливают селективный фильтр, обеспечивающий поглощение характеристического излучения от конструктивных элементов схемы.13. The method according to claim 1, characterized in that a selective filter is installed at the output of the measuring system, which ensures the absorption of characteristic radiation from the structural elements of the circuit. 14. Способ по п.1, отличающийся тем, что при отсутствии слоя анализируемого материала на ленте транспортера пучок прошедшего рентгеновского изучения перекрывают заслонкой, тем самым предохраняют позиционно-чувствительный детектор от разрушения и перегрузки.14. The method according to claim 1, characterized in that in the absence of a layer of the analyzed material on the conveyor belt, the beam of the past X-ray study is blocked by a shutter, thereby protecting the position-sensitive detector from destruction and overload. 15. Устройство сепарации частиц полезного материала, содержащее рентгено-оптически связанные источник первичного излучения, коллиматор первичного излучения и детектор, отличающееся тем, что источником первичного излучения является источник нерасходящегося рентгеновского пучка с расходимостью не более 0,1°, коллиматор первичного излучения выполнен в виде гребенки из материала, сильнопоглощающего первичное рентгеновское излучение, детектором является позиционно-чувствительный детектор, и дополнительно содержит ленту транспортера со слоем анализируемого материала, движущуюся с постоянной скоростью, коллиматор прошедшего излучения и фильтр прошедшего излучения, установленный между коллиматором прошедшего излучения и позиционно-чувствительным детектором.15. A device for separating particles of useful material containing x-ray-optically coupled source of primary radiation, a primary radiation collimator and detector, characterized in that the source of primary radiation is a source of non-diverging x-ray beam with a divergence of not more than 0.1 °, the primary radiation collimator is made in the form combs of material that is highly absorbing primary x-ray radiation, the detector is a position-sensitive detector, and further comprises a conveyor belt with a layer of the analyzed material moving at a constant speed, the transmitted radiation collimator and the transmitted radiation filter installed between the transmitted radiation collimator and a position-sensitive detector. 16. Устройство по п.15, отличающееся тем, что источником первичного нерасходящегося рентгеновского излучения является волновод-резонатор.16. The device according to p. 15, characterized in that the source of the primary non-diverging x-ray radiation is a waveguide-resonator. 17. Устройство по п.15, отличающееся тем, что высокое напряжение на источнике первичного излучения выбрано таким образом, чтобы низкоэнергетическая часть спектрального распределения в диапазоне энергий от 0 до 10 кэВ срезалась слоем материала и лентой транспортера, а эффективная энергетическая составляющая спектрального распределения создавала максимальный спектральный контраст между анализируемым материалом и полезным материалом.17. The device according to clause 15, wherein the high voltage at the source of the primary radiation is selected so that the low-energy part of the spectral distribution in the energy range from 0 to 10 keV is cut off by the material layer and the conveyor belt, and the effective energy component of the spectral distribution creates the maximum spectral contrast between the analyzed material and useful material. 18. Устройство по п.15, отличающееся тем, что размер ячеек коллиматора первичного излучения соответствует размеру чувствительных элементов позиционно-чувствительного детектора и ограничивает расходимость первичного излучения по координате Y.18. The device according to clause 15, wherein the cell size of the primary radiation collimator corresponds to the size of the sensitive elements of a position-sensitive detector and limits the divergence of the primary radiation in the Y coordinate. 19. Устройство по п.15, отличающееся тем, что толщина слоя анализируемого материала и толщина ленты транспортера выбрана так, чтобы они обеспечивали эффективную фильтрацию первичного излучения в диапазоне от 0 до 10 кэВ.19. The device according to p. 15, characterized in that the thickness of the layer of the analyzed material and the thickness of the conveyor belt is selected so that they provide effective filtering of the primary radiation in the range from 0 to 10 keV. 20. Устройство по п.15, отличающееся тем, что размер ячеек коллиматора прошедшего излучения выбран из условия, чтобы рассеянное излучение от ячеек коллиматора первичного излучения, соседних с противолежащей ему ячейкой коллиматора первичного излучения, не попадало на чувствительный элемент позиционно-чувствительного детектора, соответствующего ячейке коллиматора прошедшего излучения.20. The device according to clause 15, wherein the cell size of the transmitted radiation collimator is selected so that the scattered radiation from the cells of the primary radiation collimator adjacent to the opposite cell of the primary radiation collimator does not fall on the sensitive element of a position-sensitive detector corresponding to the cell of the collimator of the transmitted radiation. 21. Устройство по п.15, отличающееся тем, что на выходе коллиматора прошедшего излучения установлен фильтр, селективно поглощающий излучение материала коллиматоров первичного и прошедшего излучения.21. The device according to clause 15, wherein a filter is installed at the output of the transmitted radiation collimator that selectively absorbs the radiation of the primary and transmitted radiation collimators. 22. Устройство по п.15, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит заслонку, выполненную с возможностью перекрытия пучка прошедшего излучения в случае, когда лента транспортера свободна от анализируемого материала.22. The device according to p. 15, characterized in that it further comprises a damper made with the possibility of blocking the beam of transmitted radiation in the case when the conveyor belt is free from the analyzed material. 23. Устройство по п.22, отличающееся тем, что заслонка выполнена за одно целое с фильтром.23. The device according to p. 22, characterized in that the shutter is made in one piece with the filter. 24. Устройство по п.15, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит счетно-регистрирующую систему, связанную с позиционно-чувствительным детектором, выполненную с возможностью обработки аналитического сигнала с позиционно-чувствительного детектора. 24. The device according to p. 15, characterized in that it further comprises a counting and recording system associated with a position-sensitive detector, configured to process an analytical signal from a position-sensitive detector.
RU2012158108/03A 2012-12-28 2012-12-28 Method of useful material particles separation and device to this end RU2517148C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012158108/03A RU2517148C1 (en) 2012-12-28 2012-12-28 Method of useful material particles separation and device to this end

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012158108/03A RU2517148C1 (en) 2012-12-28 2012-12-28 Method of useful material particles separation and device to this end

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2517148C1 true RU2517148C1 (en) 2014-05-27

Family

ID=50779396

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012158108/03A RU2517148C1 (en) 2012-12-28 2012-12-28 Method of useful material particles separation and device to this end

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2517148C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2568898C1 (en) * 2014-08-06 2015-11-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный университет" (СПбГУ) Method of separating polydisperse particles in micron and nanosize range and device for realisation thereof
RU2623692C2 (en) * 2015-10-15 2017-06-28 Общество с ограниченной ответственностью "Лаборатория Скантроник" System and method for detecting diamonds in kimberlite and method for pre-beneficiating diamonds with their use
RU2681798C1 (en) * 2018-04-09 2019-03-12 Акционерная Компания "АЛРОСА" (публичное акционерное общество) (АК "АЛРОСА" (ПАО)) Method of dry concentration of diamond-containing ore
RU2772789C1 (en) * 2021-07-30 2022-05-25 Евгений Матвеевич Лукьянченко Diamond separation method and device for its implementation

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1694249A1 (en) * 1988-04-25 1991-11-30 Кольский Филиал Всесоюзного Научно-Исследовательского И Проектного Института Механической Обработки Полезных Ископаемых Apparatus for separating lumps of polycrystalline mineral
RU2067028C1 (en) * 1992-03-19 1996-09-27 Комплексный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт обогащения твердых горючих ископаемых Device analyzing ash content of flow of coal on conveyer belt
GB2310927A (en) * 1996-03-04 1997-09-10 De Beers Cons Mines Ltd Diamond detection
RU2138879C1 (en) * 1998-07-29 1999-09-27 Научно-технический центр "Исток" Государственного научно-исследовательского института Научно-производственного объединения "Луч" X-ray tube
RU2199108C1 (en) * 2002-04-10 2003-02-20 Акционерная компания "АЛРОСА" Process of separation of diamond-carrying materials
RU2334974C2 (en) * 2004-03-12 2008-09-27 Зелльшоп Сусан Мариетта Detection of diamonds
RU2379130C1 (en) * 2008-09-22 2010-01-20 Акционерная компания "АЛРОСА" (Закрытое акционерное общество) Minerals separation method
RU2432206C1 (en) * 2010-04-29 2011-10-27 Общество с ограниченной ответственностью "ИНТЕГРА РУ" Multi-channel x-ray separator

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1694249A1 (en) * 1988-04-25 1991-11-30 Кольский Филиал Всесоюзного Научно-Исследовательского И Проектного Института Механической Обработки Полезных Ископаемых Apparatus for separating lumps of polycrystalline mineral
RU2067028C1 (en) * 1992-03-19 1996-09-27 Комплексный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт обогащения твердых горючих ископаемых Device analyzing ash content of flow of coal on conveyer belt
GB2310927A (en) * 1996-03-04 1997-09-10 De Beers Cons Mines Ltd Diamond detection
RU2138879C1 (en) * 1998-07-29 1999-09-27 Научно-технический центр "Исток" Государственного научно-исследовательского института Научно-производственного объединения "Луч" X-ray tube
RU2199108C1 (en) * 2002-04-10 2003-02-20 Акционерная компания "АЛРОСА" Process of separation of diamond-carrying materials
RU2334974C2 (en) * 2004-03-12 2008-09-27 Зелльшоп Сусан Мариетта Detection of diamonds
RU2379130C1 (en) * 2008-09-22 2010-01-20 Акционерная компания "АЛРОСА" (Закрытое акционерное общество) Minerals separation method
RU2432206C1 (en) * 2010-04-29 2011-10-27 Общество с ограниченной ответственностью "ИНТЕГРА РУ" Multi-channel x-ray separator

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2568898C1 (en) * 2014-08-06 2015-11-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный университет" (СПбГУ) Method of separating polydisperse particles in micron and nanosize range and device for realisation thereof
RU2623692C2 (en) * 2015-10-15 2017-06-28 Общество с ограниченной ответственностью "Лаборатория Скантроник" System and method for detecting diamonds in kimberlite and method for pre-beneficiating diamonds with their use
RU2681798C1 (en) * 2018-04-09 2019-03-12 Акционерная Компания "АЛРОСА" (публичное акционерное общество) (АК "АЛРОСА" (ПАО)) Method of dry concentration of diamond-containing ore
RU2813286C2 (en) * 2019-01-23 2024-02-09 Юниверсити Оф Йоханнесбург Detection device, detection system and method for positioning detection device for reducing image artifacts
RU2808530C1 (en) * 2020-09-02 2023-11-29 Ботсвана Интернешнл Юниверсити Оф Сайенс Энд Текнолоджи Method and system for sorting diamonds
RU2772789C1 (en) * 2021-07-30 2022-05-25 Евгений Матвеевич Лукьянченко Diamond separation method and device for its implementation

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Shackley An introduction to X-ray fluorescence (XRF) analysis in archaeology
US6320933B1 (en) Multiple scatter system for threat identification
GB2527937B (en) A method for X-ray luminescence separation of minerals and an X-ray luminescent sorter for carrying out said method
RU2517148C1 (en) Method of useful material particles separation and device to this end
Granja et al. Wide-range tracking and LET-spectra of energetic light and heavy charged particles
US11703466B2 (en) Sample inspection system
Limkitjaroenporn et al. Gamma-rays attenuation of zircons from Cambodia and South Africa at different energies: A new technique for identifying the origin of gemstone
Farquharson et al. The use of combined trace element XRF and EDXRD data as a histopathology tool using a multivariate analysis approach in characterizing breast tissue
RU2193185C2 (en) Method of detection of diamonds on conveyer in flow or in specimen of diamond-bearing rock
US3749910A (en) Determination of the mean size of solid particles contained in a fluid by scattering of x-radiation
Brooks et al. The HYDAD-D antipersonnel landmine detector
Litvak et al. 3-D imaging of subsurface structure in planetary missions
Mitrofanov et al. Gamma spectrometry of composite models of planetary matter on the JINR accelerator proton beam with tagged protons
RU2772789C1 (en) Diamond separation method and device for its implementation
RU2670677C9 (en) Device for diamond separation
RU2366519C2 (en) Separation method of diamond-bearing materials and device for realisation thereof
RU2303495C2 (en) Method of separation of minerals
RU2154537C1 (en) Method of roentgenoradiation separation of mineralized mass
RU2199108C1 (en) Process of separation of diamond-carrying materials
Kitov et al. Time lag as a characteristic feature in the identification of a moving object by a two‐detector X‐ray sensor
Pires et al. A novel approach based on X-ray fluorescence and photon attenuation to the analysis of soils for forensic investigation
Amonette et al. Nondestructive techniques for bulk elemental analysis
RU2536084C1 (en) Method for x-ray spectrum separation at lump-by-lump supply of separated material, and device for its implementation
US20160091613A1 (en) Semiconductor radiation detector with lowered background noise level
Kitov et al. Detection of minerals by scattered x‐ray radiation