Способ рентгенолюминесцентной сепарации минералов и устройство для его реализации

Способ рентгенолюминесцентной сепарации минералов и устройство для его реализации

Реферат

 

(19)SU(11)1029725(13)A1(51)  МПК ⁶    _{G01N23/22, G01N21/62}(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯк авторскому свидетельствуСтатус: по данным на 27.12.2012 - прекратил действиеПошлина:

(54) СПОСОБ РЕНТГЕНОЛЮМИНЕСЦЕНТНОЙ СЕПАРАЦИИ МИНЕРАЛОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ

Изобретение относится к способам сепарации минералов с помощью их люминесценции, возбуждаемой рентгеновским излучением. Известен способ рентгенолюминесцентной сепарации минералов, заключающийся в облучении потока, в котором находятся минералы, рентгеновским излучением, регистрацию сигналов люминесценции, измерении шума фотоприемника, установке пороговой величины, сравнении уровня сигналов люминесценции с пороговой величиной и собственно сепарации на основе результатов сравнения. Недостатком известного способа является пропуск минералов, обусловленный тем, что на результат измерения шума фотоприемника существенное влияние оказывают сигналы люминесценции минералов. При этом ошибка измерения тем больше, чем больше амплитуда, длительность и частота повторения этих сигналов. Наиболее близким техническим решением к предложенному является способ рентгенолюминесцентной сепарации минералов, заключающийся в том, что возбуждают люминесценцию минералов рентгеновским излучением, регистрируют люминесценцию фотоприемником, измеряют фоновое излучение, устанавливают пороговую величину, сравнивают величину сигнала люминесценции с установленной пороговой величиной и по результатам сравнения осуществляют сепарацию, причем измерение фонового излучения осуществляют путем модуляции электрического питания источника рентгеновского излучения и демодуляции импульсных сигналов фонового излучения. Способ реализуют следующим образом. Поток с искомыми минералами например алмазами, облучают проникающим излучением, например рентгеновским. При этом осуществляют периодическую модуляцию электрического питания рентгеновской трубки. В результате на фотоприемник воздействуют импульсные сигналы люминесценции образцов и фонового излучения. Периодическую последовательность сигналов фонового излучения преобразуют в постоянное напряжение, которое используют как пороговую величину. Таким образом, изменениям интенсивности рентгеновского излучения и чувствительности фотоприемника соответствуют изменения пороговой величины. Недостатком способа является пропуск минералов, объясняющийся искажением формы сигналов люминесценции образцов модулированным фоновым излучением и низким отношением сигнал/шум. Искажение формы сигналов тем больше, чем больше глубина модуляции фонового излучения. Отношение сигнал/шум тем ниже, чем выше частота модуляции фонового излучения, поскольку требуется расширение полосы пропускания измерительного усилителя, являющегося нагрузкой фотоприемника. Устранить пропуск минералов за счет снижения глубины и частоты модуляции фонового излучения не представляется возможным, так как уменьшение глубины модуляции снижает точность измерения сигналов модулированного фонового излучения и соответственно точность установки пороговой величины, а понижение частоты модуляции повышает вероятность совпадения сигналов от минералов и модулированного фонового излучения, что также приводит к пропуску минералов (при частотной модуляции) и к сохранению прежнего низкого отношения сигнал/шум (при амплитудно-импульсной модуляции). Если в потоке содержание минералов велико и/или велико содержание слаболюминесцирующих образцов, то указанный недостаток способа проявляется наиболее отчетливо. К недостаткам способа следует отнести также техническую сложность осуществления модуляции напряжения питания, например, рентгеновской трубки, и значительные затраты, особенно при массовой (серийной) эксплуатации устройств, реализующих способ. Цель изобретения - увеличение выхода ценной компоненты. Поставленная цель достигается тем, что при рентгенолюминесцентной сепарации минералов способом, заключающимся в том, что возбуждают люминесценцию минералов рентгеновским излучением, регистрируют люминесценцию фотоприемником, измеряют уровень фонового излучения, устанавливают пороговую величину, сравнивают величину сигнала люминесценции с пороговой величиной и по результатам сравнения осуществляют сепарацию, согласно изобретению, установку пороговой величины производят с помощью периодического выключения фотоприемника после сигнала люминесценции на время, меньшее наименьшего интервала времени между двумя последовательными сигналами люминесценции, и регистрации спада фототока фотоприемника за время его выключения для определения постоянной составляющей фототока. Кроме того, осуществляют дополнительную коррекцию пороговой величины в зависимости от результата измерения времени между последовательными выключениями фотоприемника после равных количеств сигналов люминесценции. При этом в устройство для реализации способа рентгенолюминесцентной сепарации минералов, содержащее источник рентгеновского излучения, транспортное средство для перемещения минералов, фотоприемник, усилитель, блок задания пороговой величины, схему сравнения, блок обработки информации и исполнительный механизм, введены блок памяти, средства выключения фотоприемника, измеритель времени и счетный блок синхронизации, причем входы блока памяти подключены к выходам усилителя и счетного блока синхронизации, а его выходы - к схеме сравнения, вход измерителя времени соединен с выходом схемы сравнения, а его выход - с блоком обработки информации и счетным блоком синхронизации, выход которого подключен также к средствам выключения фотоприемника. Кроме того, в устройство дополнительно введен блок сигнализации, соединенный с выходом блока памяти. При этом средства выключения фотоприемника типа фотоумножителя выполнены в виде оптронов, включенных, в по крайней мере, две симметричные диодные пары фотоумножителя. Выключение фотоприемника после сигнала люминесценции минерала позволяет с высокой точностью измерять уровень постоянной составляющей его фототока, являющегося функцией ряда независимых аргументов, а именно: интенсивности проникающего излучения, анодной чувствительности собственно фотоприемника, прозрачности его оптического фильтра и степени механического загрязнения той среды, в которой происходит возбуждение люминесценции минерала и рассеяние им света, т.е. по результату измерения постоянной составляющей фототока фотоприемника можно установить необходимую пороговую величину. Число измерений фонового излучения оптимизируется за счет выключения фотоприемника после заданного по счету сигнала люминесценции минерала, например, если содержание минералов в потоке невелико, то включают фотоприемник после каждого сигнала, если велико - то после нескольких сигналов. Выключение фотоприемника на время, меньшее наименьшего интервала времени между двумя сигналами люминесценции минералов, позволяет исключить пропуск образца из-за указанной операции. Выключение фотоприемника производят после сигнала люминесценции, достигшего заданной длительности на заданном уровне, что обеспечивает высокую помехозащищенность регистрации и исключает пропуск минералов, так как длительность сигнала люминесценции минерала определяется кинематическими характеристиками и может служить признаком для опознавания. Коррекция пороговой величины в зависимости от интервала времени между двумя выключениями фотоприемника преследует цель адаптации к изменяющимся условиям регистрации. При интервале времени между двумя минералами, существенно превосходящем средний, может возникнуть неопределенность: либо в потоке нет искомого минерала, либо в поток попали минералы, интенсивность люминесценции которых ниже наименьшей, предполагаемой ранее, либо произошло резкое понижение интенсивности проникающего излучения и/или чувствительности фотоприемника. Выключение фотоприемника, выполненного на базе фотоэлектронного умножителя (ФЭУ), путем подключения его динодов друг к другу, по крайней мере, в двух симметричных динодных парах с помощью оптронов обеспечивает прерывание только фототока ФЭУ без изменений напряжения его питания и токов утечки. Кроме того, такой прием позволяет упростить реализацию, повысить помехозащищенность (исключает паразитные выбросы из-за паразитной емкости между анодом ФЭУ и ближними к нем динодами) и снизить затраты на изготовление и эксплуатацию. На фиг. 1 приведена схема устройства для регистрации сигналов люминесценции алмазов в потоке материала; на фиг. 2 - схема подключения в двух парах динодов ФЭУ друг к другу с помощью тиристорных оптронов. Устройство для рентгенолюминесцентной сепарации минералов содержит рентгеновскую трубку 1, камеру 2, по которой проходит поток минералов 3, фотоэлектронный умножитель (ФЭУ) 4, операционный усилитель 5, блок памяти 6, схему сравнения 7, блок сигнализации 8, измеритель времени 9, блок обработки информации 10 и счетный блок синхронизации 11. В схему, приведенную на фиг. 2, включены оптроны 12, резисторный делитель напряжения 13, диноды 14 ФЭУ. Устройство работает следующим образом. Рентгеновские лучи от рентгеновской трубки 1 вызывают непрерывное фоновое излучение (люминесценцию воздуха и вторичное рентгеновское излучение) в камере 2, в которую поступает поток минералов 3. Импульсный сигнал люминесценции минерала 3 воспринимается ФЭУ 4, усиливается усилителем 5, имеющим емкостную связь с ФЭУ, и сравнивается в схеме сравнения 7 с пороговой величиной, предварительно установленной с помощью блока памяти 6, соединенного со схемой сравнения 7. Сигнал схемы сравнения 7 поступает на измеритель времени 9, на выходе которого появляются сигналы только в том случае, если на его входе присутствуют сигналы не менее заданной длительности, характерной для люминесценции минерала 3. Задний фронт сигнала измерения времени 9 поступает в счетный блок синхронизации 11. Блок 11 может обрабатывать входные сигналы в зависимости от средней частоты их следования. Если частота входных сигналов велика, то блок 11 отрабатывается, например, каждый десятый сигнал, если частота входных сигналов невелика - то каждый сигнал. Блок 11 выключает тиристорные оптроны 12, установленные в диодной системе ФЭУ 4, на время, меньшее наименьшего интервала между двумя сигналами люминесценции минералов. Оптроны 12 разрывают цепи, непосредственно связывающие диноды с резисторным делителем напряжения 13. Благодаря резисторам R_o (R_o >> R) эти диноды получают напряжение питания от симметричных динодов, причем на один из динодов поступает напряжение ниже необходимого, а на другой - выше. Такой прием выключения ФЭУ обеспечивает гашение возможных паразитных импульсов из-за паразитной емкости между динодами и анодом ФЭУ 4. Фототок ФЭУ 4 прерывается и на входе усилителя 5 появляется импульс, амплитуда которого пропорциональна интенсивности фонового излучения. Этот импульс поступает в блок памяти 6, который запоминает его амплитуду по команде блока 11. Любым изменениям интенсивности рентгеновского излучения трубки 1, загрязнению среды в камере между потоком минералов и ФЭУ 4, изменениям чувствительности ФЭУ 4 и коэффициента усиления усилителя 5 будут соответствовать и изменения амплитуды импульсов, запоминание которых осуществляется блоком 6. Таким образом, блок 6 корректирует пороговую величину схемы сравнения 7 и предотвращает пропуск минералов из-за указанных изменений режима регистрации и искажения информации, поступающей со схемы сравнения 7 и измерителя времени 9 в блок обработки информации 10. Однако может случиться так, что сигналы с измерителя времени 9 перестанут поступать в блок 11 и, соответственно, в блок памяти 6, который оценит эту ситуацию как отсутствие минералов, интенсивность люминесценции которых превышает пороговую величину. Тогда блок памяти 6 начнет с заданного момента понижать пороговую величину. Технически это достигается путем построения блока памяти 6 на базе операционного усилителя, ключа и запоминающего конденсатора. Это приведет к тому, что либо будет зарегистрирован минерал, люминесценция которого действительно ниже ранее установленной блоком 6 пороговой величины, либо к включению аварийного сигнализатора 8, информирующего о понижении пороговой величины до уровня, когда вероятность ложного обнаружения может превзойти допустимую. Использование изобретения приводит к снижению пропуска минералов и затрат, связанных с сепарацией или обогащением сырья, содержащего минералы, люминесцирующие под действием проникающего излучения.

Формула изобретения

СПОСОБ РЕНТГЕНОЛЮМИНЕСЦЕНТНОЙ СЕПАРАЦИИ МИНЕРАЛОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ. 1. Способ рентгенолюминесцентной сепарации минералов, заключающийся в том, что возбуждают люминесценцию минералов рентгеновским излучением, регистрируют люминесценцию фотоприемником, измеряют уровень фонового излучения, устанавливают пороговую величину, сравнивают величину сигнала люминесценции с пороговой величиной и по результатам сравнения осуществляют сепарацию, отличающийся тем, что, с целью увеличения выхода ценной компоненты, установку пороговой величины производят с помощью периодического выключения фотоприемника после сигнала люминесценции на время, меньшее наименьшего интервала времени между двумя последовательными сигналами люминесценции, и регистрации спада фототока фотоприемника за время его выключения для определения постоянной составляющей фототока. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что осуществляют дополнительную коррекцию пороговой величины в зависимости от результата измерения времени между последовательными выключениями фотоприемника после равных количеств сигналов люминесценции. 3. Устройство для рентгенолюминесцентной сепарации минералов, содержащее источник рентгеновского излучения, транспортное средство для перемещения минералов, фотоприемник, усилитель, блок задания пороговой величины, схему сравнения, блок обработки информации и исполнительный механизм, отличающееся тем, что в него введены блок памяти, средства выключения фотоприемника, измеритель времени и счетный блок синхронизации, причем входы блока памяти подключены к выходам усилителя и счетного блока синхронизации, а его выходы - к схеме сравнения, вход измерителя времени подключен к выходу схемы сравнения, а его выход - к блоку обработки информации и счетному блоку синхронизации, выход которого подключен также к средствам выключения фотоприемника. 4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что в него дополнительно введен блок сигнализации, вход которого подключен к выходу блока памяти. 5. Устройство по пп. 3 и 4, отличающееся тем, что средства выключения фотоприемника типа фотоумножителя выполнены в виде оптронов, включенных в по крайней мере две симметричные диодные цепи фотоумножителя.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2