Устройство для нейтронно-активационного анализа

Устройство для нейтронно-активационного анализа

Реферат

 

Изобретение предназначено для оперативного определения содержания примесей в продуктах горной добычи загруженных в шахтные вагонетки, методом нейтронно-активационного анализа. Целью изобретения является повышение экспрессности анализа, снижение радиационной опасности и погрешности измерений. Устройство содержит источник нейтронов и детектор излучения, подвешенный через блоки на каретке, соединенные тросом с движущейся по горизонтальному ходовому винту гайкой, имеющей проушины для зацепления шарнирно крепящихся к каретке подпружиненных крюков, расцепляемых подпружиненными рычагами, установленными в фиксированном положении на направляющих. 2 ил.

Изобретение относится к технике физических методов определения состава вещества в транспортных емкостях при горной добыче. В литературе описаны типовые устройства для определения состава вещества с использованием активации его нейтронными потоками в реакторе с применением генераторов нейтронов или изотопных нейтронных источников. Известно устройство, содержащее защитный резервуар с активационной камерой, источник излучения, измерительное устройство с одним или несколькими детекторами и емкость для источника. В активационной камере находится лопастное колесо для дозировки и гомогенизации активационной пробы. За прототип принято устройство, в котором детектор и блок облучения крепятся к крайним точкам основания структуры в виде равнобедренного треугольника. Перемещение блока облучения и детектора в рабочую позицию осуществляется с высокой точностью гидравлическим приводом. Недостатком прототипа является повышенная радиационная опасность. Для использования его на открытом воздухе в условиях горной добычи потребуется увеличение защиты на облучателе, а это вызовет увеличение размеров устройства, что усложнит выполнение активационного анализа. Целью изобpетения является повышение экспрессности активационного анализа, снижение радиационной опасности и погрешности измерений. Цель достигается тем, что устройство, содержащее источник нейтронов и детектор, перемещаемые электродвигателем, и защитные экраны, дополнительно снабжено горизонтальными направляющими с установленной на них кареткой, на которой закреплена система блоков. Через блоки на тросах вертикально подвешены источник нейтронов и детектор излучения, каретка через гайку связана с ходовым винтом электродвигателя, а посредством подпружиненных рычагов, фиксированно крепящихся на направляющих, шарнирно связаны с подпружиненными крюками, гайка снабжена проушинами, рычаги соприкасаются с краями проушин и имеют выступы со стороны соприкосновения с краями проушин. На фиг. 1 и 2 изображен пример устройства для выполнения нейтронно-активационного экспресс-анализа горнорудной массы в шахтных вагонетках. Устройство содержит источник 1 нейтронов с защитным экраном-отражателем (радиоизотопный Pu-Be; Po-Be; ²⁵²Cf; генератор нейтронов), детектор 2 излучения (измерительный датчик, в качестве такого может быть сцинтилляционный блок детектирования типа БДЭГ-2, ППД (Go, Li), которые через направляющие ролики 3, 4 и неподвижный ролик 5, крепящиеся на каретке 6, подвешены на тросе 7. Каретка на катках 8 перемещается по направляющим 9 с помощью гайки 10 через ходовой винт 11 электродвигателем 12. К каретке 6 шарнирно крепятся крюки 13 с пружинами 14. К планке 15, закрепленной на гайке 10, крепятся по паре тросов 7. С боков гайки 10 закреплены проушины 16. На направляющих 9 шарнирно закреплены специальные рычаги 17 с пружинами 18 и проушины 19. К каретке 6 снизу под направляющими 9 жестко прикреплен защитный экран 20 для детектора 2, содержащий замедлитель и поглотитель 21 нейтронов. К датчику 2 и источнику 1 крепятся концевые выключатели 22 (ВПК 3000 или ВПК 2000) и контактные рычаги 23. Шахтная вагонетка 24 проходит между опорами 25 и фиксируется под датчиком 2 и источником 1. Устройство работает следующим образом. Рассматриваем в качестве примера случай, когда в качестве источника нейтронов используется генератор нейтронов, содержащий замедлитель и отражатель, а гамма-излучатель регистрируется детектором БДЭГ-2. Детектор 2 и источник 1 находятся в нейтральном положении, т. е. оба приподняты выше уровня насыпанной в вагонетку горнорудной массы. Приходящая из клети вагонетка 24, фиксируясь стопорами строго под источником 1 и детектором 2, одновременно включает двигатель 12. При этом источник 1 начинает опускаться и, достигнув поверхности горнорудной массы, контактные подпружиненные рычаги 23 отклоняются и размывают выключатель 22 и тем самым выключают двигатель 12 и одновременно включают генератор 1 на облучение в течение времени t, определяемое периодом полураспада (Т_1/2) анализируемого изотопа. По истечении времени t автоматически включается реверсированием электродвигатель 12, с помощью пары винт 11 и гайка 10 поднимает источник 1, а в это время детектор 2 начинает опускать через трос 7 связанные с планкой 15 направляющие ролики 3, 4 и 5. После достижения гайкой 10 первого фигурного выступа на рычагах 17 последние за счет нажатия на них краями проушин 16 поднимают крюки 13, опускающиеся затем после смещения гайки 10 в отверстие проушин 16. Так как происходит сцепление каретки 6 и гайки 10. Движущаяся гайка перемещает по направляющей 9 каретку 6, а вместе с ней и защитный экран 20 с детектором 2. Остановка этой сцепки точно над точкой облучения происходит за счет того, что когда гайка 10 концами проушин давит на второй фигурный выступ на рычаге 17, крюки 13 поднимаются и после смещения гайки 10 опускаются затем в фиксированные проушины 19. Гайка 10 продолжает движение до тех пор, пока детектор 2 не опустится на поверхность горнорудной массы и через подпружиненные рычаг 23 и концевой выключатель 22 двигатель 12 останавливается и в течение времени (время измерения) регистрируется интенсивность излучения активируемого изотопа. По истечении времени t автоматически включается двигатель 12 с реверсированием, детектор 2 и источник 1 устанавливаются в нейтральное положение. Вырабатывается разрешение на приход новой вагонетки на измерение. Процесс измерения повторяется. Представительность измерения определяется глубиной проникновения излучения изотопа, активируемого нейтронами, по активности которого оценивается массовая доля анализируемого элемента. В большинстве случаев коротко живущие изотопы испускают относительно низкоэнергетическое гамма-излучение (до 500 кэВ). Глубина его проникновения более 5-10 см. Таким образом "измеряемый" объем в вагонетке не превышает и 5% от всего объема. На настоящий момент не существует методов, исключающих погрешность измерения. Возможность установки генератора нейтронов непосредственно на поверхность горнорудной массы и измерение в той же точке интенсивности радиоактивного излучения, с одной стороны, позволяет осадить высокую плотность потока нейтронов в точке активации и тем самым обеспечивается высокая плотность регистрирующего излучения. Это открывает возможность для экспрессности измерения. С другой стороны, установка источника нейтронов на поверхность горнорудной массы уменьшает выход нейтронов в открытое верхнее полупространство и снижается радиационная опасность. (56) Отчет BNWL-SA-4434. Сентябрь. 1972. Патент ГДР N 249766, кл. G 01 N 22/223, 1988.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЕЙТРОННО-АКТИВАЦИОННОГО АНАЛИЗА, содержащее источник нейтронов и детектор, перемещаемые электродвигателем, и защитные экраны, отличающееся тем, что, с целью повышения экспрессности активационного анализа, снижения радиационной опасности и погрешности измерений, устройство снабжено горизонтальными направляющими с установленной на них кареткой, на которой закреплена система блоков, через блоки на тросах вертикально подвешены источник нейтронов и детектор излучения, каретка через гайку связана с ходовым винтом электродвигателя, а посредством подпружиненных рычагов, фиксированно крепящихся на направляющих, шарнирно связана с подпружиненными крюками, гайка снабжена проушинами, рычаги соприкасаются с краями проушин и имеют выступы со стороны соприкосновения с краями проушин.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2