RU2573667C1 - Поточный анализатор серы - Google Patents
Поточный анализатор серы Download PDFInfo
- Publication number
- RU2573667C1 RU2573667C1 RU2014149960/28A RU2014149960A RU2573667C1 RU 2573667 C1 RU2573667 C1 RU 2573667C1 RU 2014149960/28 A RU2014149960/28 A RU 2014149960/28A RU 2014149960 A RU2014149960 A RU 2014149960A RU 2573667 C1 RU2573667 C1 RU 2573667C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- filter
- ray tube
- radiation
- intensity
- ray
- Prior art date
Links
Abstract
Использование: для измерения содержания серы в углеводородных жидкостях. Сущность изобретения заключается в том, что поточный анализатор серы содержит рентгеновскую трубку, измерительную кювету и детектор рентгеновского излучения, при этом между рентгеновской трубкой и измерительной кюветой установлен фильтр, выполненный из фольги, материал которой выбран из металлов с атомными номерами с 42 по 49, причем минимальная толщина bmin фильтра составляет не менее 50 мкм, а максимальная толщина bmax фильтра определяется из условия на 1 Вт мощности рентгеновской трубки, где I0 - интенсивность излучения рентгеновской трубки, I1 - интенсивность излучения, прошедшего через фильтр. Технический результат: обеспечение возможности снижения потерь интенсивности излучения при его поступлении от рентгеновской трубки на детектор и, соответственно, снижение времени экспозиции и увеличение скважности измерений. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относится к средствам измерения содержания серы в углеводородных жидкостях на основе поглощения рентгеновского излучения веществом, а именно к рентгеноабсорбционным анализаторам серы в нефти и нефтепродуктах, и может быть использовано непосредственно в технологических трубопроводах на потоке.
Ионизирующее излучение поглощается как серой, так и углеводородами нефти (нефтепродуктов), в которых соотношение содержания углерода и водорода С/Н может варьироваться в широких пределах. Поглощающая способность углерода и водорода различны, из-за чего на поглощение излучения в нефти (нефтепродуктах) будет влиять не только искомое содержание серы, но и соотношение С/Н. В результате на погрешность измерения содержания серы будет влиять неконтролируемый состав углеводородной матрицы - соотношение С/Н, которое постоянно изменяется.
Известно, что при энергии ионизирующего излучения, близкой к 22,8 кэВ, значение массового коэффициента µ поглощения в углеводородной матрице практически не зависит от соотношения С/Н.
Известен рентгеноабсорбционный анализатор серы в нефти и жидких нефтепродуктах, включающий источник излучения - радиоактивный изотоп - кадмий-109, измерительную кювету, последовательно соединенные пропорциональный рентгеновский счетчик, блок детектирования, амплитудный дискриминатор, а также блок питания, SU 16898117 A1, опубл. 07.11.1991. В спектре излучения данного источника содержится линия с энергией E=22,3 кэВ.
Недостатками данного технического решения, так же как и других устройств, в которых в качестве источника излучения используются радиоактивные изотопы, являются:
- необходимость использования специальных средств и соблюдения установленных норм при транспортировке, хранении и использовании радиоактивных веществ;
- относительно низкая интенсивность излучения радиоактивного изотопа, что снижает скважность измерений, поскольку необходимо увеличение времени экспозиции для набора статистических данных, так как измерение концентрации серы производится на потоке; большое время экспозиции приводит к потере достоверности измерения;
- необходимость учета постоянного снижения активности радионуклидного источника из-за его распада.
Известен поточный анализатор серы, содержащий рентгеновскую трубку, измерительную кювету, детектор рентгеновского излучения, между рентгеновской трубкой и измерительной кюветой размещены последовательно, одна за другой, две мишени. Перед измерительной кюветой и перед детектором установлены коллиматоры, формирующие параллельные пучки излучения. В качестве первой мишени использована сурьма, в качестве второй мишени - серебро. На первой мишени излучение рентгеновской трубки рассеивается и возбуждает флуоресценцию сурьмы с энергией 26 кэВ. Данное излучение попадает на вторую мишень и возбуждает флуоресценцию серебра с энергией 22 кэВ, RU 53017 U1, опубл. 27.04.2006.
Недостатком данного технического решения являются весьма большие потери интенсивности излучения на мишенях, в 1000 и более раз на каждой мишени, в результате переизлучения. Кроме того, существенная часть излучения теряется на коллиматорах. В результате потерь интенсивности излучения требуется увеличение времени экспозиции, что приводит к снижению скважности измерений и, в конечном итоге, к потере достоверности результатов.
Известен поточный анализатор серы, содержащий рентгеновскую трубку, измерительную кювету и детектор рентгеновского излучения; между рентгеновской трубкой и измерительной кюветой размещена мишень, выполненная из двух материалов - серебра и элемента с атомными номерами от 42 до 57; перед измерительной кюветой и детектором расположены коллиматоры, RU 2367933 C1, опубл. 20.09.2009.
Данное техническое решение принято в качестве прототипа настоящего изобретения.
Указанному устройству свойственны те же недостатки, что и поточному анализатору согласно RU 53017 - значительные потери излучения на мишени (в 1000 и более раз), а также на двух коллиматорах. В общем интенсивность излучения снижается не менее чем в 5000-10000 раз. В результате имеет место существенное снижение скважности измерений ввиду увеличения времени экспозиции и, соответственно, потеря достоверности измерений.
Задачей настоящего изобретения является снижение потерь интенсивности излучения при его поступлении от рентгеновской трубки на детектор и, соответственно, снижение времени экспозиции и увеличение скважности измерений.
Согласно изобретению в поточном анализаторе серы, содержащем рентгеновскую трубку, измерительную кювету и детектор рентгеновского излучения, между рентгеновской трубкой и измерительной кюветой установлен фильтр, выполненный из фольги, материал которой выбран из металлов с атомными номерами с 42 по 49, при этом минимальная толщина bmin фильтра составляет не менее 50 мкм, а максимальная толщина bmax фильтра определяется из условия
на 1 Вт мощности рентгеновской трубки, где
Ι0 - интенсивность излучения рентгеновской трубки,
Ι1 - интенсивность излучения, прошедшего через фильтр;
фильтр может быть выполнен из нескольких слоев фольги.
Заявителем не выявлены какие-либо технические решения, идентичные заявленному, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения условию патентоспособности «Новизна».
Поточный анализатор серы содержит рентгеновскую трубку 1, измерительную кювету 2 и детектор 3 рентгеновского излучения. Между рентгеновской трубкой 1 и измерительной кюветой 2 в корпусе 4 установлен фильтр 5, выполненный из фольги. Материал фольги выбран из металлов с атомными номерами с 42 по 49, так как:
- энергия характеристических линий К-серии и К-краев поглощения этих элементов находится вблизи требуемого диапазона 22-24 кэВ;
- указанные металлы химически пассивны в атмосфере;
- получение тонкой фольги из данных металлов технологически доступно. При использовании металлов с атомными номерами меньше 42 и больше 49 энергия характеристических линий К-серии и К-краев поглощения выходит за рамки требуемого диапазона 22-24 кэВ.
Минимальная толщина bmin фильтра должна составлять не менее 50 мкм, в ином случае не обеспечивается удовлетворительный спектральный состав излучения, прошедшего через фильтр.
Максимальная толщина bmax фильтра определяется из условия
на 1 Вт мощности рентгеновской трубки, где
Ι0 - интенсивность излучения рентгеновской трубки,
Ι1 - интенсивность излучения, прошедшего через фильтр.
Использование мощных рентгеновских трубок (наибольшая мощность современных трубок достигает 5 кВт) позволяет увеличить толщину фильтра. Однако применение таких мощных рентгеновских трубок в поточном анализаторе серы совершенно нецелесообразно, поскольку в этом случае потребуется специальная система водяного охлаждения, система биологической защиты от мощного излучения, сложная система управления и т.д. Для поточного анализатора целесообразно применение рентгеновских трубок мощностью не более 3-5 Вт. В этом случае максимальная толщина bmax фильтра должна обеспечивать значение I1, при котором
, что достаточно для достижения требуемой скважности измерений. При этом bmax составит 1200-1600 мкм.
В конкретном примере использована рентгеновская трубка 1 типа БХ-7 производства ОАО «Светлана», Санкт-Петербург, Россия с серебряным анодом, сцинтилляционный детектор 3 рентгеновского излучения. Фильтр 5 может быть выполнен из нескольких слоев фольги, что позволяет сформировать спектральный состав отфильтрованного излучением таким образом, чтобы ширина спектрального распределения была минимальной (псевдомонохроматизация) и его эффективная энергия находилась максимально близко к интересующему значению - 22,8 кэВ, сохраняя при этом приемлемую интенсивность регистрируемого детектором излучения при заданной мощности рентгеновской трубки.
Устройство работает следующим образом.
Возникающее на аноде рентгеновской трубки 1 характеристическое и тормозное излучение проходит через фильтр 5, слой нефти (нефтепродукта) в кювете 2 и регистрируется детектором 3 рентгеновского излучения. Фильтр 5 формирует спектральный состав излучения I0, поступающего от рентгеновской трубки 1, так, чтобы эффективная энергия прошедшего через него излучения составляла величину, близкую к 22,8 кэВ. Такая «псевдомонохроматизация» необходима для устранения эффекта переменного соотношения С/Н углеводородов нефти (нефтепродуктов). Поглощение псевдомонохроматизированного излучения будет зависеть, главным образом, только от содержания серы в нефти - основном поглощающем компоненте. Зарегистрированная с помощью детектора 3 интенсивность 12 излучения, прошедшего через кювету 2, позволяет вычислить содержание серы по формуле:
где CS - содержание серы в анализируемом продукте;
ρ - плотность пробы, г/см3;
К1, К2 - калибровочные коэффициенты, значение которых определяется из градуировочных измерений с использованием стандартных образцов с известным содержанием серы;
I1 - интенсивность излучения, прошедшего через фильтр;
I2 - интенсивность излучения, прошедшего через кювету;
Iф - интенсивность фонового излучения.
Реализация отличительных признаков изобретения обеспечивает технический результат, состоящий в значительном снижении потерь интенсивности излучения при его поступлении от рентгеновской трубки на детектор рентгеновского излучения. Это позволяет существенно уменьшить время экспозиции, соответственно, увеличить скважность измерений и достоверность их результатов.
Заявителем не выявлены источники информации, в которых содержались бы сведения о влиянии отличительных признаков изобретения на достигаемый технический результат.
Указанные обстоятельства позволяют сделать вывод о соответствии заявленного технического решения условию патентоспособности «Изобретательский уровень».
Опытные образцы устройства изготовлены и испытаны в ООО «Научно-производственное объединение «СПЕКТРОН», г. Санкт-Петербург, Россия, что, по мнению заявителя, позволяет сделать вывод о соответствии заявленного технического решения условию патентоспособности «Промышленная применимость».
Claims (2)
1. Поточный анализатор серы, содержащий рентгеновскую трубку, измерительную кювету и детектор рентгеновского излучения, отличающийся тем, что между рентгеновской трубкой и измерительной кюветой установлен фильтр, выполненный из фольги, материал которой выбран из металлов с атомными номерами с 42 по 49, при этом минимальная толщина bmin фильтра составляет не менее 50 мкм, а максимальная толщина bmax фильтра определяется из условия на 1 Вт мощности рентгеновской трубки, где
I0 - интенсивность излучения рентгеновской трубки,
I1 - интенсивность излучения, прошедшего через фильтр.
I0 - интенсивность излучения рентгеновской трубки,
I1 - интенсивность излучения, прошедшего через фильтр.
2. Поточный анализатор серы по п. 1, отличающийся тем, что фильтр выполнен из нескольких слоев фольги.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014149960/28A RU2573667C1 (ru) | 2014-12-10 | 2014-12-10 | Поточный анализатор серы |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014149960/28A RU2573667C1 (ru) | 2014-12-10 | 2014-12-10 | Поточный анализатор серы |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2573667C1 true RU2573667C1 (ru) | 2016-01-27 |
Family
ID=55236956
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014149960/28A RU2573667C1 (ru) | 2014-12-10 | 2014-12-10 | Поточный анализатор серы |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2573667C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2756414C1 (ru) * | 2021-01-21 | 2021-09-30 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное объединение "СПЕКТРОН" | Способ непрерывного измерения массовой доли примесей и поточный анализатор примесей в нефти и нефтепродуктах |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU351464A2 (ru) * | 1971-01-07 | 1973-04-05 | ||
EP0774659A1 (fr) * | 1995-11-15 | 1997-05-21 | Commissariat A L'energie Atomique | Appareil d'analyse d'une solution par fluorescence X |
RU53017U1 (ru) * | 2005-09-12 | 2006-04-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский политехнический университет | Поточный анализатор серы |
RU2367933C1 (ru) * | 2008-06-04 | 2009-09-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский политехнический университет | Способ определения концентрации серы в нефти и нефтепродуктах |
-
2014
- 2014-12-10 RU RU2014149960/28A patent/RU2573667C1/ru active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU351464A2 (ru) * | 1971-01-07 | 1973-04-05 | ||
EP0774659A1 (fr) * | 1995-11-15 | 1997-05-21 | Commissariat A L'energie Atomique | Appareil d'analyse d'une solution par fluorescence X |
RU53017U1 (ru) * | 2005-09-12 | 2006-04-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский политехнический университет | Поточный анализатор серы |
RU2367933C1 (ru) * | 2008-06-04 | 2009-09-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский политехнический университет | Способ определения концентрации серы в нефти и нефтепродуктах |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2756414C1 (ru) * | 2021-01-21 | 2021-09-30 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное объединение "СПЕКТРОН" | Способ непрерывного измерения массовой доли примесей и поточный анализатор примесей в нефти и нефтепродуктах |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Maeda et al. | Compton‐scattering measurement of diagnostic x‐ray spectrum using high‐resolution Schottky CdTe detector | |
Tam et al. | Advanced gamma spectrum processing technique applied to the analysis of scattering spectra for determining material thickness | |
Trojek et al. | X-ray fluorescence Kα/Kβ ratios for a layered specimen: Comparison of measurements and Monte Carlo calculations with the MCNPX code | |
Singh et al. | Measurement of effective atomic number of composite materials using scattering of γ-rays | |
Fleming et al. | Calibrations for measurement of manganese and zinc in nail clippings using portable XRF | |
Duisterwinkel et al. | Spectra of clinical CT scanners using a portable Compton spectrometer | |
Tam et al. | An improved method for liquid density measurement using NaI (Tl) detector and low-strength source | |
Izumoto et al. | X‐ray fluorescence analysis of samples simulating blood collected from uranium‐contaminated wounds | |
Osipov et al. | Estimation of parameters of digital radiography systems | |
RU2573667C1 (ru) | Поточный анализатор серы | |
EA202092221A1 (ru) | Устройство и способ определения элементного состава материалов методом меченых нейтронов | |
Zhalsaraev | The scattering suppression of X‐rays with energy of 20–200 keV in spectrometers with Barkla polarizers | |
Turkoglu et al. | A 3 He beam stop for minimizing gamma-ray and fast-neutron background | |
Pöllänen et al. | In-situ alpha spectrometry from air filters at ambient air pressure | |
Jia et al. | Study on the elements detection and its correction in aqueous solution | |
Ishii et al. | Optimization of a primary X‐ray filter for X‐ray fluorescence analysis of uranium and plutonium | |
RU152349U1 (ru) | Поточный анализатор серы | |
Çelik et al. | Effect of detector collimation on the measured mass attenuation coefficients of some elements for 59.5–661.6 keV gamma-rays | |
WO2018022127A1 (en) | Weight-percent analysis for prompt gamma neutron activation substance analyzers | |
Jaćimović et al. | Validation of calculated self-shielding factors for Rh foils | |
Bergaoui et al. | Prompt gamma-ray neutron activation analysis of boron using Deuterium–Deuterium (D–D) neutron generator | |
RU2367933C1 (ru) | Способ определения концентрации серы в нефти и нефтепродуктах | |
Medhat | Gamma absorption technique in elemental analysis of composite materials | |
Rettschlag et al. | Measurement of photon mass attenuation coefficients of plutonium from 60 to 2615 keV | |
Al-Abyad et al. | Neutron capture cross section measurements and theoretical calculation for the 186W (n, γ) 187W reaction |