Способ измерения концентрации наполнителя в бумажном полотне

.Ж(Мф 1, 1ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ А ВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 3( Ф ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(72) В.ВЛазовский и .Т.С. Тимощук (71) Центральный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт по проектированию оборудования для целлюлозно-бумажной промышленности(54) (57) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ КОНЦЕНТРА ЦИИ НАПОЛНИТЕЛЯ В БУМАЖНОМ ПОЛОТНЕ, заключающийся в облучении его гаммаили рентгеновским излучением и регистрации детектором потока характеристического рентгеновского излуче-. ния элемента наполнителя, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения, регистрируют одновременно два потока характеристического рентгеновского излучения элемента наполнителявыходящих из бумажного полотна под углом к поверхности полотна, равным 900, и под углом, близким к 0 , двумя детекторами, расположенными на одинаковом расстоянии от области бу- Е мажного полотна,облучаемой первичным излучением, а о концентрации наполнителя судят по значению отношения зарегистрированных потоков излучения.-15 50 60 б 5 Изобретение относится к рентгеноФлюоресцентному анализу вещества вобласти технологического контроляпараметров бумажного полотна, представляющую собой двухкомпонентнуюсреду (целлюлоза и наполнитель) .Известен способ определения концентрации элементов в веществе, заключающийся в облучении излучениемрадиоактивного источника исследуемого вещества, регистрации потоковхарактеристического излучения опре деляемого элемента и рассеянногоизлучения и вычислении концентрацииопределяемого элемента по значениюотношения потоков этих излучений 1)Основной недостаток этого способа при определении концентрациинаполнителя в бумаге заключаетсяв том, что при сравнении результатовизмерений потоков излучений различных энергий невозможно полностьюисключить влияние изменения параметров воздушного зазора (температуры,давления, состава) между исследуемымматериалом и детекторами на результаты измерений, что особенно существенно при определении концентрациилегких элементов, таких как титан,и значительно снижает точность изме.рений.Наиболее близок к предлагаемомуспособ определения концентрациинаполнителя в бумажном полотне, заключающийся в облучении го г .ммаили рентгеновским излучением и регистрации детектором потока характеристического рентгеновского излучения элемента наполнителя 1.23,Измерение по абсолютной интенсивности х-рактерис=ичес ого излуче.ния имеет ряд недостатков, на негооказывают влияния изменение интенсивности радиоактивного источника,изменения температуры между исследуемым материалом и детектором ипро ееЦЕЛЬЮ ИЗООРЕтЕНИя явлЯЕтСЯ ПОВышение точ 11 ости измерения. Поставленна,1 цель достигается тем что согласно способу измерения концентрации наполнителя в бумажнсм полотне, заключающемуся в облучении его гамма- или рентгеновским излучением и регистрации детектором потока характеристического рентгеновского излучения элемента наполнителя, регистрируют одновременно два потока характеристического рентгеновского излучения элсмента наполнителя, выходящих из бумажного полотна под углом к поверхности полотна, равньм 90 , и под углом, близким к 0 , дву. мя детекторами, рас 1.оложенными на одинаковом расстоянии от области бумажного по.отна,облучаемой первич. ным излучением, а о концентрации наполнителя судят по значению отношения зарегистрированных потоков излучения.На чертеже изображена схема измерения согласно предлагаемому спо- собу Схема содержит источник излучения 1, исследуемый материал 2, детекторы излучения 3, 4, фильтры 5,б, пропускающие характеристическое излучение определяемого элемента.Гамма-излучение от источника излучения 1, попадая на исследуемый материал 2, возбуждает характеристическое излучение элементов, находя щихся в бумажном полотне. Толщина бумажного полотна больше толщины полного поглощения первичного гамма. излучения. Детекторы 3 и 4 регистрируют характеристическое излучение определяемого элемента, исходящее из области бумажного полотна, облучаемой первичным излучением, При этом измеряют отношение сигналов, обусловленных потоками характеристического излучения, регистрируемого детекторами 3 и 4, по которому определяют концентрацию определяемого элемента - наполнителя в бумажном полотне.П р и м е р, Источник излучения и а. основе нуклида 55 В возбуждаетхарактеристическое излучение титанав бумажном полотне с наполнителемТО;, при средней концентрации Т"О,рвнОЙ 10,Толщина бумажного полотна более3 мм, что превышает величину полногоПОЛОЩЕНИЯ ПЕРВИЧНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ,равную 2,4 мм.Детекторы 3 и 4 установлены нарасстоянии 30 мм от области бумажного полотна, куда направлено первичное излучение, Детектор 3 располо-,кен таким образом, что он регистрирует характеристическое излучение,выходящее из полотна под углом 900.Детектор 4 располокен так, что онрегистрирует излучение, выходящеепод углом 18к плоскости полотна.Перед детекторами установлены коллиматоры, которые отсекают излучение,выходящее из полотна под другими углами. Измеряют отношение сигналов от детекторов 3 и 4. Это отношениезависит от концентраци 1: двуокисититана в бумажном полотне, например 1.ри концентрации двуокиси титана10% это отношение давно 1,955 Зависимость концентрации наполнителя О от отношения 3/22 потоков характеристического излучения определяемого элемента регистрируемых детекторами 3 и 4 пр 1. з 1 п 1= 1, имеет видТираж 823, Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д, 4/5Заказ 320/42 Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 где р., ьАп - массовый коэффициент поНглощения первичного излучения соответственноосновой бумажного полотна и определяемым элементом;/д ,лг - массовый коэффициент поНА2глощения характеристического излучения определяемого элемента соответственно основой бумажного полотна и определяемым элементом;угол падения первичногоизлучения;92 - угол отбора вторичногоизлучения детектором 4.Как видно из формулы (1), результат измерения концентрации определяе мого элемента не зависит от поглощения излучения в воздушном зазоре между полотном и детекторами, а также от распада источника излучения, С учетом сложных условий измерения (горячее бумажное полотно движется со скоростью до 1000 м/мин) и малой энергии регистрируемого излучения это существенно способствует повышению точности измерения. Расчеты показывают, что наиболее значительно повышается точность измерения относительно малых (до 20) концентраций наполнителя,Чувствительность определения определяемого элемента зависит от углов падения первичного излу(ения ни углов отбОра вторичного излуче- ниЯ н и Чг . Отношение 31/ Зг, опРеделяемое поглощение характеристического излучения определяемого элемента в бумажном полотне, принимает максимальное значение при минимальном пути в полотне излучения, регист рируемого детектором 3 (Э), и максимальном - регистрируемого детек.тором 4 (72); это реализуется при 91=90 и М -ф 0. На практике значение угла Нг выбирается из конструктивных соображений. Условие оптимального выбора угла10 , полученное из максимума частнойпроизводной от Э / 3 по концентрацииС, имеет вид Н"г "гСгде с - средняя концентрация опре деляемого элемента в исследуемом материалеЭто условие минимума в .некоторыхслучаях не может быть достигнуто;в этих случаях для получения большей чувствительности необходимобрать значения по возможности ближек 90 ОПредложенный способ позволяетувеличить точность измерения содержания наполнителя в области малых(до 20) концентраций последнего засчет того, что энергии измеряемыхизлучений одинаковы, расстояния отоблучаемой области бумажного полотнадо детекторов также равны. СледоваЗ 5 тельно, поглощение характеристического излучени: в воздушном зазореодинаково и исклю .ается при измерении концентрации по отношению сигналов.40 По сравнению со способом-прототипом, применяемым в настоящее времяв промышленности, предложенный способ позволяет повысить точность измерения наполнителя до 0,5 в зави симости от измеряемого наполнителя,Например, для наполнителя Т Ог ожидаемая годовая экономия составит где 3500 - годовая производительность бумагоделательноймашины т/год;237 - количество ТОг, кг/т;0 9 - стоимость 1 кг Т 1 Ог руб.