Устройство для рентгенорадиометрического анализа состава пульп и растворов

Устройство для рентгенорадиометрического анализа состава пульп и растворов

Реферат

Изобретение относится к устройствам для анализа состава вещества и его плотности, в частности к устройствам для рентгенорадиометрического анализа состава пульп, растворов, промывочных кислот и т.п. в технологическом потоке.

Известен датчик для рентгенорадиометрического анализа состава пульпы непосредственно в технологическом потоке, который включает в себя погружной корпус, закрепленный на поддерживающей плите, с окном, вблизи которого расположен источник гамма- или рентгеновского излучения (патент Великобритании №1350523, МПК G 01 N 23/00, 1974 г.).Внутри корпуса расположен блок детектирования. Излучение источника вызывает флуоресцентное излучение анализируемой жидкости, в которую погружен датчик. Это излучение проходит через майларовое окно датчика и попадает на детектор. Для корректировки результатов анализа элементного состава пульпы, которые зависят от плотности, дополнительно устанавливается датчик для измерения плотности пульпы в месте измерения флуоресцентного излучения анализируемых элементов.

Недостатками известного датчика является недостаточная точность и стабильность (достоверность) измерений при анализе из-за того, что датчик жестко связан с элементами технологического оборудования и незащищен от вибраций его узлов и деталей, а также из-за налипания твердой фазы анализируемой среды на пленку окна.

Известно устройство для рентгенорадиометрического анализа состава пульп и растворов, наиболее близкое по назначению и конструкции к заявляемому, которое принято за прототип (патент РФ 2221237 G 01 N 23/223).

В устройстве-прототипе обеспечивается одновременное измерение содержания элементов и плотности в одной точке одним датчиком, а снижение налипания пульпы на майларовое окно обеспечивается за счет конусности в конструкции, при которой создаются условия для смывания налипающих на окне частиц пульпы быстрым турбулентным потоком пульпы.

Однако при медленном продвижении пульпы, а также при остановках ее продвижения, появляется налипание ее на пленку, что обуславливает снижение точности и достоверности анализа, так как измеряется не состав пульпы, а состав налипшего слоя.

Налипание имеет электростатическую природу и происходит из-за разноименности электрических зарядов, а именно из-за отрицательного заряда пульпы и положительного заряда пленки окна, которая заряжается положительно под воздействием проникающего через нее гамма-излучения, когда гамма-кванты выбивают электроны из материала пленки.

Технический результат, получаемый при реализации предлагаемого устройства, заключается в повышении точности и достоверности анализа элементного состава пульпы за счет улучшения условий эксплуатации при существенном уменьшении налипания анализируемой среды на пленку окна.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в устройстве для рентгенорадиометрического анализа состава пульп и растворов, содержащем источник радионуклидного или рентгеновского излучения, блок детектирования, внешний блок электропитания и емкость для анализируемой среды с окном для прохождения ионизирующего излучения, затянутым с двух сторон пленками "прозрачными" для излучения, внешняя пленка окна, непосредственно соприкасающаяся с анализируемой средой, выполнена из материала, или уже имеющего отрицательный электрический заряд, или способного к заряду при трении с движущейся средой, а вблизи этой внешней пленки, непосредственно за внутренней пленкой, размещен контур из электропроводящего материала, подсоединенный к источнику отрицательного потенциала блока электропитания.

Состав предлагаемого устройства показан на чертеже. Оно состоит из части 1 и части 2. Часть 1, герметично установленная в стенку емкости 3 с анализируемой средой, (в трубопровод) для прохождения излучения имеет отверстие-окно в виде конуса. Часть 2, содержащая источник излучения и детектор, а также для прохождения излучения окно соосное с окном части 1, герметично соединена с частью 1 через прокладку 4, окно которой затянуто с одной, внутренней стороны, пленкой 5 из электрета, а с другой, внешней стороны, - пленкой 6 из майлара. Между пленками размещен датчик 7 разрыва пленки 5, а вблизи пленки 5, практически непосредственно за пленкой 6, размещен контур 8 из электропроводящего материала, подключенный к отрицательному потенциалу блока электропитания.

Работа устройства происходит следующим образом.

На стенку емкости 3 с анализируемой средой устанавливают часть 1, с которой соединяют часть 2. Окно врезанной части 1,затянутое пленкой 5, полностью перекрывают пульпой. Пульпу или раствор облучают через соосные окна части 1 и части 2 потоком рентгеновского или радионуклидного излучения. Вторичное характеристическое и рассеянное излучения регистрируют полупроводниковым детектором, расположенным в части 2. При этом возбуждаемое широким потоком первичного излучения характеристическое излучение металлов пульпы или растворов и рассеянное излучение позволяет одновременно анализировать содержание металла в пульпе и ее плотность.

Полученную информацию преобразуют в электрические импульсы, которые по радиочастотному кабелю передают на обработку и которые составляют информацию о содержании элементного состава и плотности.

Пленки, закрывающие окна, выполняются из материала слабо ослабляющего ионизирующее излучение. Пленка 5 окна, контактирующая с пульпой выполняется или из электретной пленки, имеющей отрицательный электрический заряд, например из пленки на основе фторопласта типа "полимед", или из пленки, которая приобретает электростатический отрицательный заряд в результате трения движущейся пульпы, например пленка на основе стекловолокна. Пульпа имеет также отрицательный электрический заряд. В результате отталкивания одноименных зарядов налипание пульпы на пленку практически отсутствует. Пленка 6 выполняется, например, из майлара, "прозрачного" для ионизирующего излучения.

Для компенсации утечки отрицательного заряда с электретной пленки, а также для увеличения электростатического заряда на самозаряжающейся пленке при медленном движении пульпы используется подпитка заряда за счет внешнего электростатического поля, создаваемого электропроводящим контуром 8, расположенным вблизи пленки 5 для создания вокруг пленки 5 электростатического поля.

Предварительный расчет оптимального расстояния контура 8 от пленки 5 осуществляют по известной методике: Б.М.Яворский и др. Курс физики, том 2, Электричество и магнетизм, М.: Высшая школа, М., 1966 г, стр.33-35.

Практически расстояние контура 8 от электретной пленки 5 составляет 20-30 мм, что превышает расстояние между пленками 5 и 6, поэтому контур 8 устанавливается непосредственно за пленкой 6.

Сопоставительный анализ аналогичных технических решений, описанных в патентной и технической литературе, показал, что предложенное техническое решение является новым и для специалистов явным образом не следует из уровня техники, имеет изобретательский уровень, промышленно осуществимо и применимо в указанной области, то есть соответствует критериям изобретения.

Устройство для рентгенорадиометрического анализа состава пульп и растворов, содержащее источник излучения и блок детектирования, соединенные со стенкой емкости с анализируемой средой через окно для прохождения излучения, затянутое с двух сторон пленками, отличающееся тем, что внешняя пленка окна, непосредственно соприкасающаяся с анализируемой средой, выполнена из материала или уже имеющего отрицательный электрический заряд, или способного к такому заряду при трении с движущейся средой, при этом за внутренней пленкой размещен контур из электропроводящего материала, подсоединенный к источнику отрицательного потенциала блока электропитания.