SE440826B - Sett att bestemma beskaffenheten av transporterat material samt anordning for genomforande av settet - Google Patents

Description

sooo2zs«9 2 Detektoranordningen är utrustad med strålskydd runt omkring, som hindrar hård strålning som reagerat med ytskiktet från att registreras.

Anordningen innefattar vidare medel för behandling av signaler från detektorn så att det transporterade ämnet kan bestämmas. Pöreträdesvis fråndrages den naturliga bakgrunds- strålningen.

Här skall beskrivas tre olika utföranden med hänvisning till ritningarna.

Pig. 1 är en ofullständig vy från sidan av ett första utförande av uppfinningen inklusive mataranordning.

Pig. 2 är en detaljbild ur fig. 1.

Pig. 3 är en annan detaljbild ur fig. 1. _ Pig. 4 visar ett andra utförande av uppfinningen med frammatning i genomskärning.

Pig. 5 är samma som fig. 4 från sidan.

Pig. 6 är en kurva över detekterad strålning.

Pig. 7 är en annan sådan kurva.

Pig. 8 är ett elektriskt kretsdiagram.

Pig. 9 visar korrelationen mellan olika parametrar.

Pig. 10 visar ett tredje utförande av uppfinningen in- byggd i en bandtransportanordning.

Ett material kan undersökas genom bestrålning av gamma- fotoner. Dessa växelverkar med materia bland annat genom foto- elektrisk effekt och Comptonspridning. Vilket som dominerar beror på materialet såväl som på strålningens våglängd, så att en våglängd så gott som uteslutande växelverkar medelst Comptonspridning medan en annan växelverkar både enligt foto- elektrisk effekt och Comptonspridningen.

Låt säga vi har ett transportband som transporterar en blandning av kol och sten. Därvid attenueras 660 keV:s gamma- strålning från t.ex. en cesium 137-källa vid genomgången i huvudsak efter mängden materia på bandet. Detta beror på, att gammastrålarna i huvudsak attenueras medelst Comptonspridning, vilken i stort sett är oberoende av materialtyp men beroende av elektrontätheten under genomgången. n Å andra sidan attenueras gammastrålar på 60 keV från t.ex. americium 241 vid genomgången av kol/stenblandningen delvis i förhållande till blandningens genomsnittliga atom- nummer, beroende på att här dominerar fotoelektriska processer, 8000238-9 varvid elektronerna måste vara kraftigt bundna till målkärnan.

Av ovanstående inses, att det i princip är möjligt bestämma både massa och sammansättning av material på ett transportband sedan man kalibrerat gammastrålningens attenue- ring vid två energier, nämligen 60 och 650 keV.

Ett praktiskt utförande och verkningssätt beskrives nu med hänvisning till fig. 1. ätt transportband visas vid 1 som löper på valsarna 2. Flera valsgrupper är utplacerade längs bandet. En blandning 3 av kol och sten lastas på Landet 1. En källa 5 för gammastrålning är placerad ovanför bandet 1 och en detektor 7 under detsamma, Källan 5 och detektorn 7 hålls i önskat inbördes läge med hjälp av stödanordningen 9. -f, 7-Två~olika gammastrålar har utmärkte med 11 respektive 12. Stråle 11 är ett smalt knippe, och stråle 12 är solfjäder~ 12. Både källan och detektorn är belägna mellan valsarna, varför dessa ej på- formad. Stråle 11 har högre energi än st verkar strâlgnippena, h ; l fig, Q visas källanordningen i detalj. Det smala lppet 11 ses utgå från källan 14 och solfjäderkníppet 12 :i från källan 15. Källan 1% är djupt fürsänkt i anordningen, men ej källan 15. áällanordningen innefattar ett hållar- material 17, som i det närmaste är ogenomträngligt för gamma- strålning, varvid det smala 11 respektive solfjäderknippet 12 bildas. Vidare avskärmning 19 finns under hållarmaterialet 17 och hålls på plats av konsolerna 20, som sitter fasti hållar- materialet 17. Denna ytterligare skärmning hjälper till att forma det smala strålknippet, och mildrar kraven på djup för- sänkning av sällan.

I fig. 5 visas detektorn 7 i detalj. Denna innefattar en scintillationskristall 21 och ett fotomultiplikatorrör 22.

Avskärmningen 25 som är väsentligen ogenomtränglig för gamma- strålning täcker kristallen med undantag för en öppning 26, varigenom infallande strålning mottages. Scintillatorkristal- lens i allmänhet cirkelformade detektionsyta är cirka 3 gånger så stor som öppningen 26. Detektorns verksamma del omges där- fjr av icke verksam kristall, varför förlustreaktioner vari största delen av gammaenergin försvinner från kristallen hindras, då sådana företrädesvis sker nära kristallytan. 8000238-9 Det högre energiknippet är smalt, eftersom det är risk i för att strålning från inelastisk spridning kommer in i de lägre energikanalerna. Liksom vid den högre energistrålen bestämmer detektorns avskärmning vilken del av strålen som tages emot.

Pig. H visar en annan version av uppfinningen. Vi an- vänder samma siffror för motsvarande föremål. Strålkällorna synas vid 30 respektive 31. Källan 30 ger den högre energi- i strålningen och 31 den lägre, vartill hör detektorerna 33 respektive 3U. Den senare har extra avskärmning 35 på den mot den högre energikällan 33 vettande sidan. I fig. 5 ses att strålknippet vid den högre energin får svepa över bandets material.

I fig. 6 visas ett diagram med gammaenergin som x-axel och antalet re istrerade ammakvanta som v-axel. Energiaxeln J e) är uppdelad så att de två kanalerna vid 60 keV och 660 keV får plats. En kurva 41 visar antalet registrerade fotoner vid 60 keV från den lägre energikällan när transportbandet är tomt. En kurva H2 visar antalet fotoner då beläggningen är M kg kol per m2 på bandet, en kurva H3 visar fotonmängden med samma stenmassa på bandet. Motsvarande kurvor har ritats för den högre energin med siffrorna 46, 47 och 48. En jämförelse mellan kurvorna 41, #2, H3 med 46,'H7 och 48 visar, att samma massa kol eller sten (eller blandning) attenuerar strålningen från den högre energikällan i samma mån, medan attenueringen för den lägre energin beror på, om man har kol eller sten på banan.

Vid spektrums låga energidel kan bakgrundsstrålningen ge allvarliga störningar. Bakgrundsstrålningens storleksord- ning måste därför beräknas och därefter avräknas. I fig. 7 syns en kurva med gammaenergin som x-axel och antal registrerade fotoner som y-axel. Gammaenergin för den lägre kanalen utmärks med IL. En angränsande kanal betecknas IB och utgör en mätare på den naturliga bakgrundsstrålningen.

Kanalens bredd väljs så, att intensiteten eller antalet registrerade fotoner per sekund blir detsamma som i mät- ningskanalen på grund av bakgrunden. Oftast blir IB-kanalen bredare än IL. Strålningsintensiteten från den lägre energi- källan blir 1 alla fall I = IL - IB Fig. 8 visar ett blockschema över den elektronik som 8000238-9 skall bestämma materien på banan. Detektorerna 33 och 3H hur var sin förstärkare, 50 respektive 51. Utsignalen från för- stärkaren 50 matas in på en tvåkanalsanalysator Su, där två kanaler är nödvändiga för att skilja bort bakgrunden från den lägre signalen enligt ovan. Utsignalen från förstärkaren 51 matas in på en enkanalsanalysator 55. Tvákanalsanalysatorn SH B producerar utsignaler motsvarande bakgrundsstrålníngen I och .den lägre energistrålningen IL. Enkanalsanalysatorns utsignal motsvarar strålningens intensitet IU från den högre energi- källan. Dessa utsignaler IB, IL och IU matas in på processor- enheten 58, till vilken kommer kalibreringssignaler 60, 61 motsvarande IB, IL och IU för tom bana, och betecknas Iä, Iä och Iu. 0 U u u .

Eftersom I har värdet I0 när banan är tom, och I gar mot noll vid stora laster blir mängden materia på banan unge- fär proportionell mot logaritmen för ¿U U (L) Io Mera exakt är uttrycket för massan givet av: ING-sk) där F är en enkel funktion med proportionalitetskonstanten till logarítmen, och f slaggandelen, vilket förklaras nedan.

Man kan utan större förlust av noggrannhet bortse från konstanten f. Eftersom för en given massmängd på banan värdet L _ av logaritmen lt--Lä är proportionell mot värdet av I - I 0 0 W . U logaritmen <šÜ:)när materien endast består av kol och avviker I . 0 U från värdet ln E- då slag finnes på banan, blir andelen I” g 0 slagg eller sten på banan f, som ovan nämnts ungefär IU IL _ IB -1 f = a ln - ln - ekvation 1 U L B ID I0 - I0 där a är en proportionalitetskonstant.

Pig. 9 visar hur R = å varierar som funktion av f, som är det sanna värdet av slaggandelen. Ett noggrannare uttryck 8000238-9 6 för slaggandelen är: _ L_R U -1 f = 1 -

Claims (5)

000023099 Patentkrav

1. Sätt att bestämma beskaffenheten av transporterat material, vari ingår att man kollimerar strålning i två strålknippen ge- nom att anbringa skärmning omkring en källanordning (för strål- ning) med minst två energinivåer, utsätter det transporterade materialet för strålknippena, registrerar den efter genomgång av det transporterade materialet icke spridda strålningen i en detekteringsanordning och avskärmar detektorn från att icke blanda samman reaktioner från den höga energin nära detektor- ytan med den låga energin samt ur den detekterade strålningen analyserar beskaffenheten hos det transporterade materialet, k ä n n e t e c k n a t av att de bägge strålknippena avblän- das till ett första knippe av relativt låg energi, vilket ut- sänds såsom ett solfjäderknippe och ett andra knippe av rela- tivt hög energi utsänds såsom ett smalt knippe.

2. Sätt enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att käll- anordningen innefattar en särskild källa med särskild energi- nivå, varvid den skärmade källan för relativt hög energi lig- ger på avstånd från den skärmade källan för relativt låg ener- gi.

3. Sätt enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a t av att lågenergistrålningen innefattar en intensitetskomponent från en naturlig bakgrundsstrålning och att denna komponent elimineras medelst en förkalibrering.

4. Anordning för att bestämma beskaffenheten av transporterat material enligt krav 1, innefattande en skärmad strålningskäll- anordning (5), där källan är anordnad att stråla vid två ener- ginivåer, en detektoranordning (7) för att detektera den efter genomgång av det transporterade materialet (3) icke-spridda strålningen, samt avskärmningsmedel (25) för detektoranordnin- gen (7) avsett att hindra detektorn (7) från att blanda samman reaktioner nära ytan av detektoranordningen (7) vid körning här- rörande från högenerginivån med lågenerginivån, k ä n n e - 8000238-9 IQ t e c k n a d av att det kollimerande medlet (17, 19) omger källanordningen (5) och kollimerar energinivâerna till ett smalt knippe (11) och ett solfjäderknippe (12).

5. Anordning enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a d av att tv ne energikällor (14, 15) finns i kollimeringsanordningen (17), varvid till den ena källan hör en ytterligare, till att koncent- rera strålningen från den ena källan (14) till det smala knippet avsedd skärmning (19).