TW507075B

TW507075B - Apparatus and method for gamma-ray determination of bulk density of samples

Info

Publication number: TW507075B
Application number: TW090113506A
Authority: TW
Inventors: W Linus Dep; Robert E Troxler
Original assignee: Troxler Electronic Lab Inc
Priority date: 2000-06-29
Filing date: 2001-06-20
Publication date: 2002-10-21
Also published as: WO2002003055A2; WO2002003055A3; US6492641B1; CA2413733A1; AU2001265285B2; CA2413733C; EP1303752A2; CN1199043C; CN1439097A; AU6528501A

Description

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本發明係有關於容旦利用伽瑪射線量測，且特別是有關於一種其適於量測相當小"有 f衣置及方法。本發明尤圓柱狀樣本，諸如.、樣本之容積密度，且特別是樣品。瀝月鋪砌材料之核子樣本或迴旋壓密

在渥月鋪石切建造工業中，圓 A 在實驗室中，业刑^ θ 了、回柱狀物係㊉見樣本幾何。，、51也疋以迴旋壓密機（ t compactor)準備好圓柱狀樣本， ο% j = _斗之最佳混合設計。在此領=== 零件、新建道路、或既存道路= 鋪砌材料是否符合設計要求、或者此午次此新善運作條件或需要修補。在圓柱狀瀝青樣本所特性中’材料容積密度或容積比重係一重要特性。目前’量測圓柱狀樣本之密度有幾種方法，包括·尺寸分析方法（dimensional analysis method)、水位位移方法（water displacement method)、石蟻被覆方、去 (paraffin coated method)、及保護薄膜覆蓋方法 (para-f Uncovered .ethod) # ^ ^ 義’樣本之谷積後度係由乾燦之樣本質量除以預測之樣體積以推導得到。所有方法均需要靈敏度〇 · 1克之天平'以量測樣本質量。在尺寸分析方法中’樣本體積是由半徑^及厚度（南度）量測以決定。於此，半徑及厚度之許多@數θ 使用游標卡尺所得到。隨後，半徑及厚度之平均值貝:用：

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計算樣本體積。其他方法係體積。這些方法需要裝滿清水之大ς、理以$定樣本水溫應予以監視、並控制於。i、，且，容器内的之一階段中：：特疋溫度，如：25 t。在測試 1白+又甲樣本係保持浸入水中約4分鐘， =己錄樣本高度。在”石蠟被覆”方法中，在決定樣本之施加㈣被覆以覆蓋整個樣ί表：Γ 包覆樣本以外。水位位移測試，其係覆所種法中最快者，需要花費約6分鐘。水位位移方 (Μ: 3子精確度(Si· 〇Perat〇r PreCisi〇n)係 ^〇124g/cm3，而石蠟被覆方法係小於〇〇2g/cm3。更多細即可見於水位位移方法之ASTM D 2726標石方法之ASTM D 1188標準。喂被覆方抑因，瀝青混合物係由自然界異質之粒狀物所組成，沒 ^單一密度測定方法可以涵蓋所有混合物設計。使用何種密度測定方法的決定係取決於粒料大小及其是否為開放或封閉之混合物設計。舉例來說，對於使用具有正常粒料大小9 · 5mm之粒料且空隙内容小於6%之混合物而言，水位位移方法可提供相當準確之密度。不過，對於具有較大粒料及較粗等級之開放等級混合物而言，水位位移方法則提供密度則會較實際密度為高。對於此類樣本而言，業界係^ 薦使用石蠟被覆或保護薄膜方法以達成密度測定。不過，石蝶被覆及保護薄膜方法係耗時且其密度測定之精確度亦

507075 五、發明說明（3) "~' --- 尚度相關於使用者。尤有甚者，對於許多混合物設計而 β六尺寸刀析方法係咼估體積、並且會導致低於其他方法之密度值。不過，文獻亦顯示尺寸分析方法可以對於高滲透性樣品提供較佳之密度預測。 >隨著愈來愈多使用大粒料尺寸及/或開放等級混合物設计以建造之道路，發展決定圓柱狀瀝青樣本密度之技術乃成為產業需求。過去數十年内，以伽瑪射線為基礎之核子量測儀器 (nuc 1 ear gauge)已成功用於瀝青鋪石切材料之密度測定。逆類里測儀器提供非破壞性測試方法、並且提供快速的密度量測（如：在1至4分鐘内）。以伽瑪射線為基礎之表面量測儀器、深度探測儀器、 ^諸=此類之各種設計係報導於文獻内且可以商業方式取付單系統表面密度量測儀器（如··可自申請人指定受讓人，Troxler Electric Laboratories， Inc·取得、变號

3 4 0 0系列之表面濕度—密度量測儀器）即設計放置於一表面 (如·瀝青鋪彻材料表面），且密度測定係假設相當大或無線體積之樣本相關於量測儀器之視野。此類量測儀器炎# 設計以可靠地量測相當小或有限體積樣本（如：瀝青鋪砌材料混合物之圓柱狀樣本）之容積密度。在公眾所有的美國專利U S 5 1 5 1 6 0 1中，係描述一系統，其中，核子瀝青内容量測儀器（如：T r 0 X 1 e ^ 3 2 0 0系統，;歷月内容量測儀器）可用以測定瀝青鋪石切材料混合物之圓柱狀樣本之瀝青内容。不過，現今市場中卻沒有商用

第8頁 507075 五、發明說明（4) 核子量測儀器可用以測定圓柱狀樣品之密度本發明係提供一核子密度測試設備及方法，其適於旦測相當小”有限體”樣本之容積密度，且特別適於^測圓^ 狀樣品之容積密度，如：瀝青鋪砌材料混或迴旋壓密樣品。物之核子樣本 m射f、/i實^例中’本發明之雄度1測儀器包括複數個伽瑪射線源，位置成彼此間隔之關係，用以由複數個彼此間隔之位置放射伽瑪射線至一放置於附近之樣本，以及一測器，固定以接收穿透該樣本之伽瑪射線。一裝置係= 器配合，藉以依據該探測器得到之伽瑪射線數密度。在一實施例中，各該等伽瑪射線疋二點射線源（point s〇urce)，且該等射線源最好固疋於一射線源平板❶該等射線源之數目最好至少有二 :，且排列於-相同平面。於一更明確之特徵中，該； =具有-樣本支架，安裝以支持—圓柱狀樣本該樣本 $ ::定相鄰於該射線源平板’藉以將該等彼此間隔線源疋位於相對該圓柱狀樣本之一第一端。更佳者，該探測器一能源選取探測器， -=能量頻譜中之伽瑪射線，其最好是在之辄圍内。该探測器可包括一火花探測器(s c i n t i i ^ detector)，且該系統可以具有一分析儀，連接於該火探測器，#以探測於該既定能量頻譜内之伽瑪射線。於一實施例中，各該等射線源係―具有―u62MeV主要能里之Cs伽瑪射線源，且該量測儀器所量測之該既定能量

頻譜係落於0.25MeV至〇.73MeVt範圍内圖式之簡單說明其他部分則以所附圖式係包本發明之部分特性及優點係說明如上，下列文子、配合所附圖式予以說明，其中，括· 圖；第—圖係根據本發明—實施例之—量測儀器之一正視第二圖係該量測儀器之一射線源平板之一俯視顯示有五個10 ^ —……射線源；見圖’其 2圖係一射線圖’其顯示由該等五個射線源由該樣本體積至該探測器之路徑，其中，置！之路徑将顧+么杳綠禾政射伽瑪射線線；，、.、、、/、〜、、、、，且散射伽瑪射線之路徑係顯示為虛第四圖係顯示一穩定頻譜之一圖表；第五圖係一圖表，其顯示一密度校正曲線； =係一圖纟，其比較由該伽瑪射線方法水位位移方法得到密度；以及度及由正規=係一圖[其顯示碎石或石塊之量測渥青等同本發明之詳細說明說明明現在將以較佳實施例，配合所附圖式更詳細地 .成下。不過，本發明可以具有許多不同形式實施例， ’、’、使本說明付以徹底而完整，並充分傳達本發明之

507075 五、發明說明（6) 類似編號係表示類似範圍給熟習此項技藝之人士。一 ,» 7 [原理] ^發明係依據伽瑪射線對物質之散射及於能量小於2MeV之伽瑪射始二_ , „ ^ 對性之$万柞田撬制+射線而δ ，與物吳間具有兩種決定之播釗。在0· 1至2MeV之能量範圍中，決定性之=係無無性之散射(compt〇n散射）。對。二之伽瑪射線而言，決定性之機制係光電吸收。在。 _ 中伽瑪射線散射（能量降級）之數哥致备里竹且存槪曰且因此為基本量測特性。這會導密度（lengthiass density)之核子奢體藉兔其滋.R負樣本之實際體積並不若其位於測不為樣本之表面特性：:j k個結果可使容積密度量 IMeV時，伽始寺或所嚴重影響。當能量小於〇. ^伽瑪射線之光電吸收係對於材料斤子數敏，且因此對於材料之介庳f -主f歼t叶原千數非吊簠 ♦ 豹&曰々i +之化子（70素）組成非常靈敏。因此，田足夠月匕篁之伽瑪射線源放置 θ 瑪射射摄钏哭田认& i 材科附近’且能量選取伽射之伽瑪射線可被專門計數。南=要進仃C〇mPton散數可以轉換為絕斟々ώ 彳用適®权正，伽瑪射線計數，苴亦為材料〜=又。另外，未散射伽瑪射線亦可以計〃亦為材枓容積密度之函數。根據本發明之特定實施例，係使用〇.662MeV之气s伽瑪射線源、使：右、有主要準之其他伽瑪射線$ /、有不同主要能量位線源亦可以應用，舉例來說，如”。Co。 507075 五、發明說明（7) 與樣本父互作用之伽瑪射線係由探測器探測，最好選取探測器，其安裝以探測於既定能量頻譜中之伽瑪射線。伽瑪射線探測器可以各種方式安裝，藉以對要求之能 f頻1具有選擇性。舉例來說，吾人可使用習知具有適當處波，如錢（cadmium)，之Geiger-Mueller探測器管子，藉以濾除低能量之伽瑪射線。在圖式及所述之實施例中，係使用能量選取火花探測器，特別是固定於倍光管 (photo-multiplier tube，PMT)之碘化鈉晶體（Nal

CryStal)。特別是，當使用137Cs射線源時，具有〇·25至〇· 73M/V能量範圍且交互作用或穿透於樣本之伽瑪射線係予以计數。由於這些伽瑪射線包含⑸仰七⑽散射伽瑪射線及非散射伽瑪射線，導因於與材料交互作用且為伽瑪射線探測器所接收之計數係材料容積密度之良好指標。本技術係使用0· 25MeV作為低能量界限以選取伽瑪射線。此能量選取可避免計數到具有與材料化學組成相關之能量之伽瑪射線。因此、，化學組成錯誤可以最小化。選擇〇· 73MeV作為上限係用以大體包括所有具有特徵值〇· 662MeV主要能量之 η:如？五圖所示，由於探前器之有限解析度，。. er%值之兩斯（Gaussian)分佈具有大約〇· 之上基部（upper base)。對於外之伽瑪^射線源而卞，上，亦可以依據選擇特定射線源之能量分佈、以類似°方法選定 ° 、根據本發明，此射線源-樣本_探測器結構係設計以提供異質及粒狀樣本之最佳密度預估。由於此種樣本之點密

第12頁 507075 五、發明說明（8) 度2畨度分佈，大樣本體積可用以預估容積密声探測顆輪ΐ 當小尺寸（或"有限體積"），探別顆粒’在這個例子中為光子（伽瑪射線），盈j 黃跨全部範圍’藉以交互作用及取樣於有；分。為達此目的’係使用複數 ;列於平板上以覆蓋大致對應於樣本尺；=線；匕 2 =中’其係設計以量測圓柱狀瀝青樣本，i線； 2排列以使伽瑪射線經由樣本體積之大=、，。為覆蓋未被伽瑪射線直接橫跨之剩餘體積 =數能量小於0.662MeV之伽瑪射線。射 =樣本反覆散射之結果，且如此填滿整個樣本U射第-圖係顯示量測儀器之一實施例。此實施例係以操作於直接傳輸模式”匕量測儀器大體由參考字元1〇: 示。此量測儀器具有-基台12，其具有複數個直立支持 14由基台12向上突出。-圓碟形式之射線源平板16係支持於該等支持桿14。-樣本支架18，安裝以接收及夾住試樣本20，係固定於該射線源平板16正上方之該等支曰 14。在此介紹實施例中，該測試樣本係由遞青鋪彻材料合物形成，其壓密成直立圓柱狀，且該樣本支架具有_ 徑之一圓开多心緣’其適以接收及支持該圓柱狀樣本之平面圓形端之-。-探測器支持平板22，固定於該等支持桿 14，懸掛一碘化鈉（Nal)火花探測器24於該樣本2〇上部平

507075 五、發明說明（9) -- 面圓形端之正上方。如此，該樣本2〇係位置於伽瑪及伽瑪射線探測器之間。 …’、如苐一圖及第三圖所示，該射線源平板包含五個Μ //Curie之i37Cs射線源26，其位置於該射線源平板上之凹陷（recess)或井區（weU)。該等u7Cs射線源，相對於此裝置之整個尺寸，可能是相當小尺寸之顆粒形式，且可能二此視作”點射線源"。或者，該等射線源可以要求製造以佔據較大表面積，相對於其厚度，藉以增加伽瑪射線與樣本之父互作用。在任何事件中，該射線源平板十各射線源之位置係選擇以使伽瑪射線由該等射線源至該探測器之直接路徑橫跨該樣本體積之大部分，如第三圖所示之射線圖。該伽瑪射線探測器係固定於倍光管（PMT)28上之碘化納晶體（Nal crystal)。該探測器系統係由探測器支持平板22 所夾住。所示之實施例具有簡易支架，其可以圓柱軸垂直方向、容納直徑1 5Omm及厚度1 1 Omm之圓柱狀樣本。此裝置係設計使該射線源平板及該探測器支持平板間之距離可以改變，若有需要。此量測儀器亦具有另一1 # Curie 241 Am 之伽瑪射線源30，其固定於該探測器附近，藉以作頻譜穩定之用。此Na I /PMT探測器系統係可自B eachwood，Oh i 〇之 Rexon Component， Inc.商業取得。一高電壓電源供應器、預放大器（preampl if ier)、放大器、類比/數位轉換器、數位頻譜穩定儀（digital spectrum stabilizer)及多頻道分析儀（multi - channel analyzer， MCA)，其可以

第14頁 507075 五、發明說明（10) 由下列製造商取得，如：Canberra Industries， inc、

Meriden ， CT ，及EG&G ORTEC ， Oak Ridge ， TN ，則接收及處理來自此探測器系統之信號。該多頻道分析儀 (MCA)係可以安裝於一般執行Microsoft作業系統之個人電腦之電腦卡。 [頻譜穩定] 火花採測器係靈敏於溫度波動。在經由多頻道分析儀 MCA(如第四圖）產生之數位頻譜中，χ軸係表示伽瑪射線之月匕里’且y軸係表示對應特定伽瑪射線能量之計數。當溫度波動時，頻譜會沿著x方向波動。因此，曾經中心於一，，之峰值最後可能會中心於另一頻道。若吾人欲找出能里；丨於Elc)wer及Eupper間之伽瑪射線數量，由於這些波動，經由利用"正常"頻譜所得到之計數便會具有相當大之不確定性。此不確定性係導因於溫度靈敏度。數位頻譜穩定儀係用以穩定因Nal探測器中溫度波動所造成之頻譜漂移。兩伽瑪射線峰值係用於頻譜穩定：由i 射線源之 • 〇56MeV峰值係放置於該探測器附近，由5〇 #Curiel37Cs 射線源之0.662MeV峰值係放置於該射線源平板中。在4分鐘計數時間内，多頻道分析儀MCA.i分鐘遞增 ^集计數。隨後’每1分鐘頻譜係針對信號振幅波動校〜並儲存於緩衝器。在計數結束時，多頻道分析儀ΚΑ係 =兩個頻4 ·正常頻||，其係收集於未經過信號表幅調 V之頻譜；穩定頻譜，其係利用緩衝器中校正之丨分鐘頻瑨以建構得到。第四圖係鎂（Mg)圓柱體之正常頻譜及穩定

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、1 t例子。值得注意的是，在正常頻譜中0· 0 56MeV峰值裊里中心係位於頻道數值23，而在穩定頻譜中〇· 〇56MeV ，之質量中心則位於頻道數值丨9。在正常頻譜中，取決於％境溫度，質量中心可能會在頻道間漂移。然而，當使用數位頻譜穩定儀時，質量中心則會永遠保持在頻道數值 =[此校正係適用於整個頻譜。在48小時測試期間内，穩疋儀係維持〇· 662MeV137Cs峰值之質量中心於± 0.075頻道數值（1 -sigma)内。 [校正方法]

如同其他核子量測儀器，該量測儀器必須校正以將伽瑪射4數轉換成材料容積密度。初步校正必須利用鎂（) 及銘（A1)金屬圓柱體及瀝青圓柱體以實施。當經由頻譜得到計數時，係計數能量介於〇 25MeV至0·73Μεν間之伽瑪射線。對於1 0分鐘之計數而言，密度量測精確度在 2.35忌/(：1113時係〇.〇〇15§/01113(1_3丨§1113)。對於4分鐘之計數而言’在相同密度下，精確度則降低至約〇. 〇〇45g/cm3 (1 -sigma)。值得注意的是，ib/ft3(pCF) = 0.01602 g/cm 3。由此方法決定之密度係與樣本方向無關。這些方向係：（1 )透過樣本支架繞垂直軸之旋轉，以及（2)樣本以主面或背面放置於樣本支架上。該量測儀器係用以決定數種樣本之密度。樣本係以隨機方向放置於支架上，其圓柱轴接近於穿透樣本支架中心之垂直線。對母個樣本而言，數種量測係於不同日子完成。利用相同校正，密度係由丨〇分鐘計數（表一）決定。i 〇

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分鐘〗計?=測重覆性係約〇,2g/cm3U—sigma)。 &月圓柱體（表二’樣本數目1至12)係用以校正量測儀器。所有樣本係直徑15〇咖、高声 π H之圓柱體樣本’以具有額定尺寸9.5顏及12._2 力二:化岡:為粒料類型。所有樣本之密度係由水位位移二 fr;二二ΐ本尚度係利用游標卡尺量測。來自樣本及其裱埏之月厅、放射線係量測當射線源平板上沒有五個點 137CS伽瑪射線源時之計數以得到。由〇25至〇73]^〜能量間隔中之背景平均值係用以決定由五個點mcs伽瑪射線源於該探測器之真實伽瑪竹私線計數。該等樣本之部分特性係列於表二。每個樣本之計數比（c〇unt Rati〇，cr)係下式決定： ' CR二（Cnt-Bgd)/Std 其中

Cnt = 10分鐘伽瑪射線計數，

Bgd=10分鐘平均背景計數，以及

Std=鎂（Mg)圓柱體減去Bgd之1()分鐘伽瑪射線計數。第五圖係顯示所有樣本之計數比（CR )對面積密度 (Area Density， D’ ） ° 這裡， D，=Gmbh 這裡，h係圓柱體之高度。第五圖之曲係下列資料形式之最佳匹配（best fit)

CR = Ae BD’ -C

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其中’ A ’ B及C係匹配係數或校正常數。該最佳四配個校正常數，其數量如下： t Α=2·675 ， B = 0.0479cm2/g，以及 C=6·36E-10 。該匹配之決定係數，R2，係〇 · 9 9 6。利用密度校正，21種未知瀝青圓柱體之容積密測（表二，樣本數值13至33)。該等密度係利用校正=愈、里 A，B及C，標準計數Std，平均背景計數Bgd，圓柱體吊言數 h，及計數比C R以計算。密度D之計管公式仫· 〇又 D+i/BhUnUCR + O/A) “ 式係.

Ik後，所有樣本之密度係以水位位移方法（G 第六圖係顯示利用水位位移方法及利用伽瑪：線方法決定之未知瀝青樣本之密度之比較。本圖線條係π為彳 0.998之回歸線（regression line)。所有樣本（表列於c -D攔）之密度差值係揭示於表三。瀝青樣本之 ^ 〇.〇〇6± 0.011g/cm3U-sigma)，盆 ^圭值乐最大差值o.〇33g/cm3。 /、最小差值-〇.〇15g/w且 :後’所有瀝青圓柱體，校正用圓柱作未知之花岡岩粒料(第七圖)組成之瀝青混合 — ^此琅住曲線，正規化因子可以計算得到，猎以將碎石及石地揭太夕去e ^ ^ 、士此^ &鬼樣本之重置密度轉換為，，瀝青等同，， #Iw Π 一子表面量測儀器慣用之正規化因子揭不於表四。

507075 五、發明說明（14) 當校正此量測儀器時，吾人可利用三種具有π瀝青等同’’密度之碎石或石塊圓柱體，而不必使用大量由實際瀝青混合物組成之圓柱體。表一：樣品數目與密度之可重覆性、樣本 01/03/00 01/05/00 01/11/00 01/13/00 Mg (1762 kg/m3) 1761 1765 1763 1767 1762 1762 1768 1763 1768 A1 (2574 kg/m3) 2573 2575 2575 2578 2576 2574 2578 RT-03-01 2141 2139 2141 2143 (2141 kg/m3) 2143 2145 BAZ-01-01 2463 2463 NA NA (2487 kg/m3) CAY-09-01 NA NA 2458 2463 (2451 kg/m3) 2461 2458

N A --無法取得

第19頁 507075 五、發明說明（15) 表二樣本編號管直徑高度 M/V Gmb 尺寸 AC Gmm (in) (in) (g/cc) (g/cc) (%) (g/cc) 1 RT-01-01 5.911 4.575 2.342 2.357 RI-2 9.5 mm 6.3 2.409 2 RT-01-02 5.911 4.573 2.343 2.359 RI-2 9.5 mm 6.3 2.409 3 RT-02-01 5.913 4.549 2.234 2.259 RI-2 9.5 mm 6.3 2.409 4 RT-02-02 5.906 4.550 2.238 2.261 RI-2 9.5 mm 6.3 2.409 5 RT-03-01 5.914 4.551 2.113 2.141 RI-2 9.5 mm 6.3 2.409 6 RT-03-02 5.916 4.544 2.115 2.143 RI-2 9.5 mm 6.3 2.409 7 ΒΑΖ-01-01 5.908 4.496 2.454 2.487 SP 9.5 mm 5.4 2.531 8 ΒΑΖ-02-01 5.906 4.497 2.357 2.401 SP 9.5 mm 5.4 2.531 9 ΒΑΖ-03-02 5.907 4.528 2.240 2.303 SP 9.5 mm 5.4 2.531 10 ΒΑΖ-04-01 5.930 4.486 2.146 2.218 SP 9.5 mm 5.4 2.531 11 Η-1 5.910 4.534 2.476 2.527 SP 12.5 mm 5.2 2.593 12 Η-2 5.912 4.537 2.471 2.525 SP 12.5 mm 5.2 2.593 13 CAY-08-04 5.914 4.584 2.352 2.448 CCM 9.5 mm 5.4 2.531 14 CAY-08-05 5.912 4.582 2.354 2.451 CCM 9.5 mm 5.4 2.531 15 CAY-08-06 5.901 4.501 2.408 2.445 CCM 9.5 mm 5.4 2.531 16 CAY-09-01 5.913 4.546 2.445 2.504 CCM 19.0 mm 4.5 2.597 17 CAY-09-02 N/A 4.558 N/A 2.502 CCM 19.0 mm 4.5 2.597 18 CAY-09-03 N/A 4.576 N/A 2.498 CCM 19.0 mm 4.5 2.597 19 759-05 N/A 4.599 N/A 2.302 RI-2 9.5 mm 6.3 2.409 20 759-07 N/A 4.606 N/A 2.292 RI-2 9.5 mm 6.3 2.409 21 759-08 N/A 4.583 N/A 2.303 RI-2 9.5 mm 6.3 2.409 22 771-01 N/A 4.512 N/A 2.441 CCM 9.5 mm 5.4 2.531 23 771-03 N/A 4.490 N/A 2.445 CCM 9.5 mm 5.4 2.531 24 771-04 N/A 4.514 N/A 2.438 CCM 9.5 mm 5.4 2.531 25 772-01 N/A 4.508 N/A 2.437 CCM 9.5 mm 5.4 2.531 26 772-02 N/A 4.489 N/A 2.444 CCM 9.5 mm 5.4 2.531 27 772-03 N/A 4.503 N/A 2.438 CCM 9.5 mm 5.4 2.531 28 223-02 N/A 4.598 N/A 2.396 CCM 9.5 mm 5.4 2.531 29 223-03 N/A 4.617 N/A 2.384 CCM 9.5 mm 5.4 2.531 30 223-04 N/A 4.558 N/A 2.409 CCM 9.5 mm 5.4 2.531 31 746-01 N/A 4.582 N/A 2.309 RI-2 9.5 mm 6.3 2.409 32 746-02 6.011 4.576 1.762 2.309 RI-2 9.5 mm 6.3 2.409 33 746-03 N/A 4.570 N/A 2.310 RI-2 9.5 mm 6.3 2.409 NA-- 無法取得 ϋΐ 第20頁 507075 五、發明說明（16) 表三：本發明所測得之密度與水位位移方法所測得者之比較

樣本樣本 Gmb 高度計數邮爾十數比率 D Gmb^D 編號 I.D. (g/cc) (in) (10 min) (10 min) (10 min) (g/cc) (kg/m3) 1 RT-01-01 2.355 4.575 1743280 64000 1679280 0.720 2.358 -2.6 2 RT-01-02 2.35 4.573 1743317 64000 1679317 0.720 2.359 •8.6 3 RT-02-01 2.26 4.549 1843631 64000 1779631 0.763 2.266 -6.2 4 RT-02-02 2.257 4.55 1840810 64000 1776810 0.762 2.269 -11.5 5 RT-03-01 2.141 4.551 1973188 64000 1909188 0.819 2.138 2.7 6 RT-03-02 2.147 4.544 1963662 64000 1899662 0.815 2.151 •3.6 7 BAZ-01-01 2.487 4.496 1669048 64000 1605048 0.688 2.482 5.4 8 BAZ-02-02 2.401 4.497 1738441 64000 1674441 0.718 2.404 -2.7 9 BAZ-03-02 2.303 4.528 1836585 64000 1772585 0.760 2.284 19.1 10 BAZ-04-01 2.218 4.486 1930013 64000 1866013 0.800 2.211 6.8 11 H-1 2.527 4.534 1610913 64000 1546913 0.663 2.528 •0.7 12 H-2 2.525 4.537 1613565 64000 1549565 0.664 2.523 2.1 13 CAY-08-04 2.448 4.478 1720589 64000 1656589 0.710 2.434 14.4 14 CAY-08-05 2.451 4.474 1720816 64000 1656816 0.710 2.436 15.5 15 CAY-08-06 2.445 4.501 1700748 64000 1636748 0.702 2.443 1.8 16 CAY-09-01 2.504 4.546 1645141 64000 1581141 0.678 2.481 22.5 17 CAY-09-02 2.502 4.558 1650293 64000 1586293 0.680 2.469 32.9 18 CAY-09-03 2.498 4.576 1628947 64000 1564947 0.671 2.484 14.3 19 759-05 2.302 4.599 1784293 64000 1720293 0.738 2.302 •0.1 20 759-07 2.292 4.606 1788908 64000 1724908 0.740 2.294 -1.9 21 759-08 2.303 4.583 1787279 64000 1723279 0.739 2.307 •4.1 22 771-01 2.441 4.512 1699848 64000 1635848 0.701 2.438 2.8 23 771-03 2.445 4.49 1710575 64000 1646575 0.706 2.438 6.8 24 771-04 2.438 4.514 1700193 64000 1636193 0.702 2.437 1.2 25 772-01 2.437 4.508 1709851 64000 1645851 0.706 2.429 7.7 26 772-02 2.444 4.489 1709257 64000 1645257 0.705 2.440 3.8 27 772-03 2.438 4.503 1709436 64000 1645436 0.706 2.432 5.6 28 223-02 2.396 4.598 1710967 64000 1646967 0.706 2.381 15.5 29 223-03 2.384 4.617 1694632 64000 1630632 0.699 2.388 -4.5 30 223-04 2.409 4.558 1716174 64000 1652174 0.708 2.396 13.3 31 746-01 2.309 4.582 1782925 64000 1718925 0.737 2.312 -3.1 32 746-02 2.309 4.576 1781946 64000 1717946 0.737 2.316 -7.2 33 746-03 2.31 4.57 1776317 64000 1712317 0.734 2.325 -15.1 34 Mg 1.784 4.531 2393211 61148 2332063 1 1.762 21.6 35 石灰石 2.2 4.541 1877033 59481 1817552 0.779 2.229 -29.5 36 花崗岩 2.625 4.56 1536033 81564 1454469 0.624 2.639 -14.5 37 Bgd-- AI 背景 2.713 4.528 1536514 58580 1477934 0.634 2.628 85.2

第21頁 507075 五、發明說明（17) 表四：瀝青等同密度正規化因子樣本正規化因子 “瀝青圓柱體” ‘壬壤， (for M34XX) “瀝青，， (for M3450 & M4640) 鎂叫 0.9931 0.988 0.988 石灰石 1.0142 1.01 ' — 花崗岩 1.0022 0.99 — 鋁 0.9650 0.964 0.949

依據本發明之說明書及所附圖示，熟悉此技藝之人士當可據以得到許多更動及其他實施例。因此，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍内，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

第22頁 507075 圖式簡單說明 10 :量測儀器大體 12 :基台 14 :支持桿 1 6 :射線源平板 1 8 :樣本支架 2 0 ·測試樣本 2 2 :探測器支持平板 24 :碘化鈉（Nal)火花探測器 28 :倍光管（PMT)

3 0 :伽瑪射線源

第23頁

Claims

川/5 - --Ά 90113506_±_修正 fiΓΓ ί > 六、申請專利範圍，乃一" 1 · 一種量測一樣本之容積密度之裝置，包括：…〜::· 奴複數個伽瑪射線源，位置以彼此間隔之關係，藉以由複數個彼此間隔之位置發射伽瑪射線至一放置於附近之樣一探測器，固定以接收穿透該樣本之伽瑪射線；以及裝置’配合該探測器’依據由該探測器取得之伽瑪射線計數以計算該樣本之該容積密度。 2·如申請專利範圍第1項所述之裝置，其中，各該等伽瑪射線源係一點射線源。

3.如申請專利範圍第1項所述之裝置，更包括一射線源平板，該射線源固定於該射線源平板。 4·如胃申請專利範圍第3項所述之裝置，其中，該等射線源之數量至少有三個且被排列於一共同平面。 5:如申請專利範圍第4項所述之裝置，更包括一樣本支架，安裝以夾持一圓柱狀樣本，該樣本支架係固定於該射 f源附近，藉以使該等射線源指向相對於該圓柱狀樣本之第一表面之間隔位置。 6·〜如申請專利範圍第5項所述之裝置，其令，該探測器固定以由該第一表面指向該樣本之相對側。 ’、

^壯如、申請專利範圍第1項所述之裝置，其中，該探測器係女放以探測於一既定能量頻譜内之伽瑪射線。 ’、 ^如申請專利範圍第7項所述之裝置，其中，該探包括一閃爍探測器，且其中，用以計算該樣本之該容度之該裝置係包括一分析儀，連接於該閃爍探測器，』=

第24頁 20〇2. 06. 04. οοβ 斯075 ------- 90113506 ___Ά S_修正六、申請專利範圍探測於一既定能量頻譜内之伽瑪射線。 9 ·如申請專利範圍第7項所述之裝置，其中，該既定能量頻譜係落於O.lMeV至2MeV之範圍内。 1 〇 ·如申請專利範圍第9項所述之裝置，其中，該既定能量頻譜係落於〇· IMeV至一最大數值之範圍内，其選擇以基本上包括所有具有該等射線源之特徵主要能量之伽瑪射線。 Π·如申請專利範圍第9項所述之裝置，其中，各該等射線源係包括一具有一〇· 662MeV主要能量之137Cs伽瑪射線源0 12·如申請專利範圍第11項所述之裝置’其中’該既定能i, 量頻譜係落於0.25MeV至〇.73MeV之範圍内。 13. 一種量測一樣本之容積密度之裝置，包括：一樣本支架；一平板，固定於該樣本支架附近；複數個伽瑪射線源，位置於相近於該樣本支架之該平板中；該等射線源係位置以彼此間隔之關係，藉以由複數個彼此間隔之位置發射伽瑪射線至位於該樣本支架中之_樣本’各該等射線源包括具有一特徵主能量之一同位素. 一探測器，固定以接收穿透該樣本之伽瑪射線；以及一裝置，配合該探測器，依據該探測器得到之伽瑪射計數以計算該樣本之容積密度。 ‘ ''' 14·如申請專利範圍第1 3項所述之裝置，其中，該樣本支架係一平面、大致圓形之結構，藉以接收一圓柱狀樣本之

2002. 06.04. 007 ^^/075 ^^/075 >____A 修正 a —案號901腳ft 六、申請專利範圍一第一端。 2·如申請專利範圍第1 4項所述之裝置，其中，該平板係〇致圓形結構，且固定於該樣本支架附近，使其中彼此 1曰隔之該等射線源位相對於該樣本之該第一端。 & n如申#專利範圍第1 5項所述之裝置，其中，該探測器 /了*定以指向相對於該圓柱狀樣本之一第二端。 • 一種5測一圓柱狀樣本之容積密度之裝置，包括·· 一基台；樣本支架’由該基台承載且具有一表面，安裝以接收夹持該圓柱狀樣本之一第一大致平面端；一平板’固定於該樣本支架附近；至少f伽瑪射線源，位置於相鄰該樣本支架之該平板他&該等射線源係位置以彼此間隔之關係，藉以由至少三擎ί間隔之位置發射伽瑪射線至該樣本之該一端；各該切線源係包括—具有一特徵主能量之同位t ; 各該測器，位置於相對於該第一端之該圓柱狀樣本之一 u平面端，藉以接收穿透該樣本之伽瑪射線；以及計數：計曾H:探測器’ 該探測器得到之伽瑪射線 τ ^ d樣本之該容積密度。 1 8·如申請專利範圍第丨7項所述之裝包括一閃爍探測p，曰豆ψ，蚪嘗兮接士 r ^保測裔裝置係呈右一八/ “其中汁^該樣本之容積密積之該既定二刀析儀，連接該閃爍探測器，藉以探測於_ 既疋處Ϊ頻譜中之伽瑪射線。 9 ·如申請專利範圍第1 8項所述之裝置，其中，該既定能第26頁 2002. 06. 04. 〇〇8 507075 ------- 案號 90113506_^__^---—— — 六、申清專利範圍量頻譜係落於〇· IMeV至2MeV之範圍内。 2 0·如申請專利範圍第1 9項所述之裝置’其中，各該等射線源係包括一具有一〇. 6 62MeV主能量之1 37Cs伽瑪射線源0 21·如申請專利範圍第2 0項所述之裝置，其中，該既定能量頻譜係落於〇.25MeV至0.73MeV之範圍内。 2 2·如申請專利範圍第1 8項所述之裝置’其中，各該等射線源具有一不超過20 // Cur ie之射線活性。 2 3·如申請專利範圍第1 8項所述之裝置’其中，所有該等射線源之總射線活性不超過1 0 A Cu r i e。

24\ ί申請專利範圍第18項所述之裝置，更具有一數位頻譜穩定儀，其操作以補償於該閃爍探測器中之頻譜漂移。 25·如申請專利範圍第24項所述之裝置，其中，^&位頻譜穩定儀係具有一參考伽瑪射線源，其具有一不同於該等射線源且超出該既定能量頻譜之主能量。 26· 一種量測一樣本之容積密度之方法，包括：由複數個彼此間隔之伽瑪射線源位置發射伽瑪射線至一樣本； ν 探測穿透該樣本之伽瑪射線；以及

依據該探測器得到之伽瑪射線計數以計算該樣本之容積密度。、 27. 如申請專利範圍第26項所述之方法，其中，該發射伽瑪射線之步驟係包括由複數個射線源發射伽瑪射線。 28. 如申請專利範圍第27項所述之方法，其中’該等射線

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_案號901135⑽ 六、申請專利範圍源之數目至少三個且被排列於/共同平面。 29.如申請專利範圍第28項所述之方法，其中，發射射線之該步驟係包括發射伽瑪射線至一圓柱狀樣本之_第一" 端’且該探測步驟係包括探測於該圓柱狀樣本之該相對端之射線。 30*如申請專利範圍第26項所述之方法，其中，該探測步驟係利用一閃爍探測器以實施，且其中，計算該樣本之該容積密度之該步驟係藉探測於一既定能量頻譜中之伽瑪射線以達成。

·如申請專利範圍第3 〇項所述之方法，其中，計算容積始度之該步驟係包括依據於一既定能量頻譜中之伽瑪射線片數以計算該樣本之該容積密度，該既定能量頻譜係落於 1 MeV至一最大數值之範圍内，其該最大數值係對應於該等射線源之特徵主能量之基本能量（base)。 3 2·如申請專利範圍第31項所述之方法，其中，各該等射線源係包括一具有一〇· 662Mey主能量之137Cs伽瑪射線源、。 > · 該既能量各該等射. 所有該等包括： 3 3 ·如申請專利範圍第3 2項所述之方其中頻譜係落於〇· 25至〇. 73MeV之範圍 34·如申請專利範圍第3丨項戶；t述^其中線源具有一不超過20 /z Curie之身 35·如申請專利範圍第31項所述其中射線源之總射線活性不超過1 0 β 。 3 6 · —種量測一圓柱狀樣本之容積密度之方法

507075 _案號90113506_年月曰修正_ 六、申請專利範圍提供一圓柱狀樣本，其具有平坦、大致圓形之相對端；定位該樣本之一端於至少三伽瑪射線源附近，該等射線源係被定位以彼此間隔之關係，藉以由三個彼此間隔之位置發射伽瑪射線至該樣本之該端，各該等射線源係包括一具有一特徵主能量之同位素；定位該樣本之該相對端於一探測器附近，藉以接收穿透該樣本之伽瑪射線；以及依據該探測器得到之伽瑪射線計數以計算該樣本之該容積密度。 37.如申請專利範圍第36項所述之方法，其中，計算該樣本之該容積密度之該步驟係包括探測於一既定能量頻譜中之伽瑪射線，其落於0. IMeV至2MeV之範圍内。

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