Способ рентгенорадиометрического опробывания руды

Способ рентгенорадиометрического опробывания руды

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: в горнодобывающей промышленности при опробовании добытой горной массы в самосвалах, вагонетках и т. д. Сущность изобретения: облучают руду рентгеновскими или гамма-квантами, регистрируют интенсивности характеристического и рассеянного излучения. Определяют поправку на изменение расстояния зонд-руда и вводят ее в результат опробования, причем поправку вычисляют, определяя изменение положения центра тяжести пи.ка рассеянного излучения от расстояния souft- руда,2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (й)ю G 01 N 23/223

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

/л;

i c3 (21) 4886312/25 (22) ЗОЛ 1.90 (46) 15.08.92, Бюл, N. 30 (71) Научно-производственное обьединение

"Сибцветметавтоматика" (72) А. П. Герасимов, И, M. Столовицкий, В, Л. Козлов и С, Б. Чесноков (56) Авторское свидетельство СССР

N. 1187040, кл, 6 01 N 23/223, 1983.

Авторское свидетельство СССР

N. 1255907, кл. G 01 N 23/223, 1984, (54) СПОСОБ РЕНТГЕНОРАДИОМЕТРИЧЕСКОГО ОПРОБОВАНИЯ РУДЫ

Изобретение относится к рентгенометрическому (PPM). анализу руд и может быть использовано при опробовании добытой горной массы в самосвалах, вагонетках, на ленте транспортера и т. д.

Известен способ, заключающийся в облучении руды рентгеновскими или гамма-излучением, регистрации характеристического и рассеянного излучений, по которым определяют содержание анализируемых элементов, Для компенсации погрешности опробования, вызываемой вариацией расстояния зонд-руда, определяют изменение энергии пика рассеянного излучения, сигнал рассогласования используют для. управления механическим устройством, которое перемещает зонд в вертикальной плоскости.

Недостатком этого способа является низкая производительность опробования руды и ненадежность аппаратуры. Низкая,,ЯЛ,, 1755145 А1 (57) Использование: в горнодобывающей промышленности при опробовании добытой горной массы в самосвалах, вагонетках ит, д, Сущность изобретения: облучают руду рентгеновскими или гамма-квантами, регистрируют интенсивности характеристического и рассеянного излучения, Определяют поправку на изменение расстояния зонд-руда и вводят ее в результат опробования, причем поправку вычисляют, определял изменение положения центра тяжести пика рассеянного излучения от расстояния зойфруда, 2 ил. производительность способа опробования обьясняется тем, что компенсация погрешности, вызываемой вариацией расстояния зонд-руда. производится механическим перемещение зонда, что требует затрат времени на перемещение и установку зонда на заданном расстоянии от руды.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ рентгенорадиометрического опробования руды, заключающийся в том, что опробуемую руду облучают рентгеновскими или гамма-излучением, региСтрируют характеристическое и рассеянное излучение, из рассеянного излучения выделяют области с энергией квантов больше и меньше энергии максимума пика рассеянного излучения, сравнивают интенсивности излучения этих областей, вырабатывают соответствующую поправку, равную отношению этих интенсивностей. Определяют содержание анали1755145 зируемых элементов в руде с учетом поправки, Недостатком известного способа (прототипа) является низкая точность опробования руды из-за малой чувствительности 5 поправки, взятой из отношения интенсивностей рассеянного излучения по двум сторонам пика, к вариации расстояния зойд-руда, Цель изобретения — увеличение точно- 10 сти опробования руды за счет йовышения чувствйтельности поправки к изменению расстояния зонд-руда.

Поставленная цель достигается тем, что в способе РРМ опробования руд облучают 15 руду рентгеновскими или гамма-квантами, регистрируют интенсивности характеристического и рассеянного излучения, определяют поправку на изменение расстояния зонд-руда и вводят поправку в результат 20 опробования, причем поправку вычисляют, определяя изменение положения центра тяжести пика рассеянного излучения от рас- . стояния зонд-руда.

При реализации способа излучения от 25 анализируемой поверхности проводят регистрацию полного пика рассеянного излучения, определяют номер канала центра тяжести пика рассеянного излучения из соотношения: 30

Н =, М И / М, ! =N1

35 где 1 — номер канала;

М вЂ” число импульсов в i-ом канале; Ц вЂ”. номер канала левой границы пика рассеянного излучения, .

N2 — номер канала правой границы пика 40 рассеянного излучения.

Сигнал поправки (коррекции) пропорционален смещению центра тяжести пика:

Zc= K dK Mî, (2) где К вЂ” коэффициент пропорциональности;

dK-смещение центратяжести пика при изменении расстояния зонд-руда;

Mp — сумма импульсов в пике оТ N1 до 50

Nz B выражении (2) входит величина dK =

=.f(R), где R — расстояние между поверхностью руды и зондом. Зависимость смещения центра тяжести пика рассеянного 5-, излучения на энергетической шкале от изменения расстояния зонд-руда s общем случае нелинейна и меняется" при изменении геометрий измерения и энергии излучения первичного пучка. Это зависимость предварительно должна быть экспериментально определена.

Предлагаемый способ поясняют фиг. 1 и 2. На фиг, 1 представлены спектры вторичного излучения от пробы руды при различных расстояниях зонд-руда. В левой части пик флуоресцентного излучения определяемого элемента, в правой — пик рассеянного излучения. Пунктирной линией показан спектр вторичного излучения при расстоянии зонд-руда, равном R1, Второй линией, с крестиками, — спектр вторичного излучения при расстоянии зонд-руда R2 меньше, чем

R1, N1 — К2 — пик рассеянного излучения, N3 — Na — пик флуоресцентного излучения определяемого элемента, dK-смещение центра тяжести пика при изменении расстояния зонд-руда.

Видно, что при увеличении расстояния зонд-руда, интенсивности характеристических линий уменьшаются;а пик рассеянного излучения .смещается в сторону меньших энергий (меньших номеров каналов). На фиг, 1 это смещение несколько преувеличено для наглядности, На фиг. 2 изображена схема устройства для реализации предло>кенного способа, где 1 — зонд для облучения руды первичным пучком и детектирования вторичного излучения; 2 — спектрометр, выделяющий спектр вторичного излучения; 3 — микроЭВМ; 4— вагонетка с рудой.

Способ реализуется при помощи устройства, изобра>кенного на фиг. 2. Руду в вагонетке 4 облучают пучком первичного рентгеновского или гамма-излучения от зонда 1, регистрируют вторичное излучение детектором s зонде.1 и подают сигнал, содержащий энергетический спектр, на спектрометр 2. Полученный на выходе спектрометра 2 спектр подают на микроЭВМ 3. В алгоритм определения центра тяжести пика рассеянного излучения входит поиск максимального значенйя количества импульсов в заданной области спектра, т, е. номера канала с максимальным количеством импульсов. Этот канал в общем случае не совпадает с центром тяжести пика, Затем определяют границы пика. Общепринято определять их на полувысоте пика, т. е. это каналы с f/2 максимального количества импульсов по обе стороны от пика.

Далее определяется номер канала центра тяжести пика по соотношению (1).

В следующем цикле набора спектра все операции повторяются, вычисляется новое значение центра тяжести пика, затем ЭВМ вычисляет величину смещения центра тяжести (если изменилось расстояние зонд-руда) 1755145 и по выражению (2) рассчитывают значение поправки, Поправка вводится в уравнение дляфасчета содержания определяемого элемента в руде и компенсирует; таким образом, влия- 5 ние вариации расстояния зонд-рура;

Преимущество заявленного способа по сравнению с прототипом заключаете в том, что поправка, вычисленная по изменению центра тяжести пика рассеяннбго излу- 10 чения, более чувствительна к варйации расстояния зонд-руда.

Форма спектральной линии в больШинстве случаев с достаточной точностью описывается распределением Гаусса, которое в 15 нормированном и центрированном виде выглядит следующим образом;

1 ею ... 20

В случае известного способа определения поправки сравнивают интенсййФости в выделенных "окнах", когда уровни дискриминации окон расположены симметрично по отношени1о к максимуму пика и крайние 25 уровни дискриминации расположены так, что выделяют окна на полувысоте- максимального значения распределения по формуле (3).

Интенсивность импульсов рассеянного 30 излучения определяется интегралом функции F(x): с т х

F(x) = -г — 3 e dt, 35 где x — ширина выделяемого окна.

Отношение интенсивностей получают равным 1, Далее сдвигают все три уровня дискриминации вправо нэ расстояние, рав- 40 ное ширине окна. Отношение интенсивностей, которые являются скоррелированHblMM величинами, равно

0,289.

В случае предлагаемого способа срав- 45 нивают не функции (x) по формуле (4), а функции f(x): ((xi = — l, t е dr, (5)

1 которая является интегралом составной 50 функции, имеющей множитель равный расстоянию места зарегистрированного импульса до центра тяжести пика рассеянного излучения, что характерно предлагаемому способу. При сдвиге уровней дискримина- 55 ции, как указано выше, получают отношение интенсивностей равное 0,032, Сравнивая величины 0,289 и 0,032 очевидно, что при одинаковых смещениях пика рассеянного излучения отношение интенсивностей в случае известного способа изменяется от 1 до 0,289, а в случае предлагаемого это бтношение изменяется от 1,qo 0,032, Таким образом использование предлагаемого способа увеличивает чувствительность поправкй к вариации расстояния зонд-руда, а следовательно; и точность опробования руды.

Однако такой способ обладает меньшей точностью, так как положение максимума пика может искажаться- из-за дифференциальной нелинейности АЦП, применяемых в современных спектрометрах, при одинаковой интенсивности рассеянного излучения и одинаковом времени измерения, статистическая погрешность определения положения максимума пика по одному каналу или даже по нескольким усредненным будет значительно выше, чем в способе-прототипе и тем более в предлагаемом способе, Пример, Способ осуществлен на опытном образце рудоконтролирующей станции "Рентген". В качестве источника первичного излучения применен генератор рентгеновского излучения ГРИТ-1, специально разработанный для рудоконтролирующей станции. Первичное излучение монохроматизировано с помощью фильтра из оловянной фольги и сформировано в виде плоского пучка коллиматором.

Детектор выполнен на основе пропорционального счетчйка типа СИ11Р-3. В блоке детектора смонтирован высоковольтный источник питания и предусилитель. Спектрометрический канал состоит из усилителя и 1024 канального АЦП, который через интерфейс связан с ЭВМ ДВК-3. Программа управления всей рудоконтролирующей станцией и вычисления содержания полезного элемента в руде написана на языке высокого уровня "Паскаль".

Расчет содержания элемента производили по уравнению:

С = ao + àlhi + а22,, (6)

Где BQ, д1, а2 коэффициенты, рассчитанные при калибровке рудоконтролирующей станции по эталонным образцам на различных расстояниях зонд-руда, hl = M;/M — аналитический параметр определяемого элемента, Ml — сумма импульсов в пике флуоресцентного излучения определяемого элемента, M> — сумма имйульсов в пике рассеянного излучения, Zc. высотный параметр, определяемый

rio выражению (2).

1755145. Формула изобретения

Способ рентгенорадиометрического опробования руды, включающий облучение анализируемой поверхности руды рентгеновским или гамма-излучением, регистрацию хаоактеоистического и рассеянного

/к м р ноиалЯ

Составитель А.Герасймов

Техред M,Моргентал Корректор Т,Палий

Редактор M. Tîâòèн

Заказ 2887 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Произеодстаенно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 ги

Завйстимость бК= f(R) определяли экспериментально, изменяя расстояние зонд-руда в пределах от 0,3 до 1,2 м с шагом 0,1 м и определяя каждый раз номер канала центра тяжести пика рассеянного излучения.

Содержание элемента в руде определяется по выражению (6) с поправкой на изменение расстояния зонд-руда. излученйй, определение поправки на изменение расстояния зонд-руда и введение ее в результат опробования, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью увеличения точности

5 опробования, предварительно определяют зависимость положения центра тяжести пика рассеянного излучения на энергетической шкале от изменения расстояния зонд-руда. проводят регистрацию полного.

10 пика рассеянного излучения от анализируемой поверхности, определяют центр тяжести этого пика и по изменению его положения нв энергетической шкале находят поправку на .изменение расстояния

15 зонд-руда,