Способ рентгенорадиометрического опробования руд

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 169349 А 6 01 й 23/223 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ ВТ сти ядерруд и моеологии, ости, при в других е требуетентрации или про(21) 4729872/25(71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектный институт механической обработки полезных ископаемых "Механобр" (72) В.В.Новиков, Е,П.Леман и А.С.Пышкин (53) 539.1.03/,06(088.8)(56) Большаков А.Ю. Рентгенорадиометрический метод исследования горных пород, - М.: Атомиздат, 1970, с, 77-81.Патент ВеликобританииМ 2080516, кл. 6 01 й 23/223, 1982. (54) СПОСОБ РЕНТГЕНОРАДИОМЕТРИЧЕСКОГО ОПРОБОВАНИЯ РУД(57) Изобретение относится к области ядерно-геофизического опробования руд и может быть использовано в геологии и горнодобывающей промышленности. Цель изобретения - повышение точности и чувствительности опробования. Потоки первичного тормозного излучения от рентгеновской трубки создают поочередно путем подачи на ее анод двух значений наИзобретение относится к обла но-геофиэического опробования жет быть использовано в г горнодобывающей промышленн переработке вторичного сырья и отраслях народного хозяйства, гд ся предварительное знание конц руд, контроль или сортировка руд дуктов их переработки. Цель изобретения - повышение точности и чувствительности опробования,пряжения, одно из которых выбирают так, чтобы оно соответствовало аналитической линии или скачку поглощения определяемого элемента, но не превышало бы его, а другое было бы больше первого в 1,3 - 1,7 раза. Ширину спектрального окна для регистрации вторичного излучения устанавливают такой, чтобы оно полностью включало амплитудное распределение аналитической линии определяемого элемента и обеспечивало подобие спектров тормозного рассеянного излучения при разных значениях ансдного напряжения на трубкеЗатем на модели, имитирующей вмещающую среду, не содержащую определяемого элемента измеряют потоки вторичного излучения ч и М 2, вычисляют коэффициент подобия спектров К = ч 2 /Й 1 и в дальнейшем, измеряя потоки вторичного излучения г 1 и М 2 от анализируемых сред, судят о содержании определяемого элемента по величине параметров 0= М 2- КМ 1 или 1(М 2- КЙ 1)/Й 1.2 з.п, ф-лы,2 ил., 1 табл. На фиг,1 показаны спектры; на фиг.2 - зависимость параметра д от содержания определяемого элемента.Для осуществления способа потоки первичного тормозного излучения от рентгеновской трубки создают поочередно путем подачи на ее анод двух значений напряжения, одно из которых выбирают так, чтобы оно соответствовало аналитической линии или скачку поглощения определяемого элемента, но не превышало его, а другое было больше первого в 1,3-1,7 раза, ширину спек45 50 55 трального окна для регистрации вторичного излучения устанавливают так, чтобы оно погностью включало амплитудное распределение аналитической линии определяемого элемента и обеспечивало подобие спектров тормозного рассеянного излучения при разных значениях анодного напряжения на трубке, затем на модели, имитирующей вмещающую среду, не содержащую определяемого элемента измеэяОт потоки вторичного излучения И и й 2, вычисляют коэффициент подобия спектров К = :И 2 /И 1 и в дальнейшем, лзмеряя потокивторичного излучения Ми М 2 от анализируемых сред или объектов, судят о содержании определяемого элемента по величине параметров д= М; - Кй лли г/ = (К 1 -КМ 1)/й 1.Спектры 1 и 2 (пунктирные линии) тормозного излучения тэубки получены придвух анодных напряжениях 01=-.18,5 кВ и 02== 28,5 кВ, Соотношение между их значениями равно 1,55, причем 01 близко к значениям энергии К-линии (16,5 - 18,6 кэВ) и потенциала ионизации К-оболочки ниобия, но не превышает его (К-край ниобия соответствует 18,97 кэВ), Спектры тормозного излучения трубки, использовавшегося длявозбуждения К-линии характеристического излучения ниобия, простираются по энергетической шкале дп максимальных значений 01 и 02. Следоватегьно, тормозное излучение трубки при 01 не возбуждает К- линию ниобия (16,5 кэВ). Она возбуждается лищь тормозным излучением при 02. Спектры тормозного излучения в своем распределении по шкале интенсивности имеют широкие максимумы, центры которьх на энергетической шкале соответствуют величине, равной 2/3 от поданного на трубку анодного напряжения;максимум спектра 1 соответствует энергии 12,5 кэВ, максимум сг.ектра 2 - энергии 19 кзН,Таким образом, спектры первичного тормозного излучения при двух различных значениях анодного напряжения трубки подобны, но не идентичны. Поэтому и соответствующие им спектры 3 и 4 рассеянного на вмещающей среде излучения не одинаковы как по интенсивности, так и по положению максимума ее распределения на энергетической шкале. Это обстоятельство не позволяет воспользоваться для вычисления характеристического рентгеновского излучения определяемого элемента (в данном случае ниобия) простой разностью двух замеров интенсивности вторичного спектра при различных значениях 01 и 02 Необходимы дополнительные операции по учету изменения фона, результат которых должен 5 10 152030 быть отражен в конечном алгоритме способа, Причем измерения необходимо вести в широком спектральном окне Л О (в данном случае в окне от 11 до 24 кэВ) с тем, чтобы комптоновские сдвиги максимума рассеянного излучения во вторичных спектрах не нарушали их подобия и сохранялось постоянное соотношение К между интенсивностями вторичных излучений в спектральном окне при изменении анодного напряжения на трубке,В данном случае К =- М 2 /М 1 = 5, где М- интенсивность вторичного спектра(скорость счета) на модели пустой породы при 01 И 2 - то же, при 02, Заметим, что М и М 2определяются не амплитудой, а площадью спектральных распределений вторичного излучения в спектральном окне 10 - 24 кэБ, Как видно из фиг.1, это соотношение К сохраняется для фонового значения интенсивности и при наличии в исследуемом объекте определяемого элемента (спектры 5 и 6 при содержании ниобия 0,5 и 10 соответственно, в которых четко проявлена К-серия ниобия, соответствующая 16,5 кэВ). Это обстоятельство позволяет учесть изменения фона при дальнейших измерениях по результатам предварительных замеров на моделях пустой породы и вычисления по ним коэффициента К, если использовать алгоритмыд = ч 2 - Кч 1,= (М 2 - КИ 1)/М 1, (1) где гч 1 и г 2 - интенсивности (скорости счета) на анализируемых пробах при 01 и 02 соответственно;К - коэффициент, вычисленный по предварительным измерениям на безрудных моделях, как описано выше. Таким образом, физический смысл коэффициента К состоит в уравнивании скоростей счета, соответствующих фоновому вторичному излучению в спектральном окне, при последовательной подаче на трубку анодных напряжений 01 и 02. Коэффициент К используется в алгоритмах(1), когда время экспозиции измерений при 01 и 02 одинаково, Однако операция уравнивания счета первого и второго замеров может быть выполнена путем вариации временем измере- НИЯ, Т,Е. ЭКСПОЗИЦИЯМИ 11 И 12соответственно, Так как всегла Й 1 сй 2, тодля соблюдения равенства М 1 11 = г 2 12 необходимо, чтобы 11 Х 2. Значения 11 и 12 определяютсяя по предварительным измерениям на модели пустой породы так же, как и коэффициент К. В этом случае алгоритмы (1) принимают вид:0= М 212 - М 111 УЯ = (Й 212 - 8111)/8111, (2)10 15 20 40 Кроме того, между значениями анодных напряжений 01 и 02, подаваемых на трубку должно быть определенное соотношение,которое в зависимости от энергетического разрешения детектора находится в пределах 1,3-1,7, для сцинтилляционных и пропорциональных детекторов с обычным энергетическим разрешением по линии 22,3 кэВ (изотоп кадмий) около 10-307 ь, Рассмотрим зависимость параметра ц от содержания ниобия при различных соотношениях анодного напряжения, подаваемого на трубку (фиг,2). Во всех случаях 01 ==18 кэВ, значение 02 для графика 7 равно 28,5 кВ, для графика 8 22,0 кВ, для графика 9 32,5 кВ. Таким образом, соотношения 02/01 соответственно равны 1,55; 1,22;1,81, Остальные условия измерений такие же, что и на фиг,1. График 7 соответствует предлагаемому способу. Из графиков видно, что чувствительностьих к содержаниям ниобия при увеличении соотношения 02/01 сначала возрастае, а потом понижается, причем наименьшая чувствительность у известного способа (график 8), когда значения 01 и 02 близки между собой, а их соотношение ненамного превышает единицу, Наибольшая чувствительность у графика 7,когда 02/01 = 1,55, а затем она понижается (график 9, при 02/01= 1,81). Таким образом, область наибольшей чувствительности находится в диапазоне изменения О/011,3 -1,7 в зависимости.от энергетического разрешения и эффективности детектора.П р и м е р. В таблице представлены результаты практического использования предлагаемого способа в сравнении с известным. Исследованию подвергали грубодробленые (крупностью менее 10 мм) технологические пробы руды одного из редкометалльных (ниобиевых) месторождений. Уассапроб 3-5 кг. Измерения проводили на ус ановке, состоящей иэ дифференциального гамма-спектрометра .АИ - 1024, датчика с пропорциональным ксеноновым счетчиком СИ - 11 - Р, имеющим энергетическое разрешение по линии 22,3 кэВ около 16;4, рентгеновский трубки БС(РЕИС - И) с медным анодом и ЭВМ Д- 28, которая управляла работой установки, Каждую пробу измеряли дважды: предлагаемым и известным способом. При реализации предлагаемого способа на анод трубки последовательно подавали напряжение 01 = 18 кВ и 02 = 28,5 кВ и измеряли соответствующие скорости счета Й 1 и 1 ч 2 за экспозицию 10 с в интервале вторичногоспектра 10 - 24 кэВ, включающем амплитудное распределение аналитической К-линии ниобия. Измерения известным способом проводили также, но значение 0 = 2 кВ, По измеренным значениям вычисляли параметр ц, значение которого для предгагаемого способа равно 5, а для известного 2. Перевод значений 2 для каждой пробы в содержание ниобия осуществляли по градуировочному графику, который был получен таким же образом на моделях, имитирующих руду с разным содержанием ниобия (фиг,2).По резульатам сопоставлений вычисляли среднеквадратичное относительное случайное отклонение, которое в таблице указано для обоих способов. Систематическая ошибка определений в обоих случаях отсутствовала, однако относительная погрешность анализа, как это следует из таблицы, у предлагаемого способа существенно ниже, чем у прототипа, что свидетельствует о более высокой чувствительности и точности количественных определений. Возможность проведения измерений в широком спектральном окне также относится к числу преимуществ предложенного способа, Использование способа обеспечивает высокую статистическую точность измерений, что дает воэможность использовать его при динамических процессах, таких как сепарация, опробование руд в транспортны, емкостях и тргнспортерных лентах, т,е. там, где нужна высекая производительность при сохранении чувствительности, точности и надежности количественных оценок.Формула изобретения 1. Способ рентгенорадиомстрического опробования руд, включающий последовательное облучение исследуемой среды двумя потоками тормозного излучения рентгеновской трубки раэ 1 ых энергий, соответствующих значениям потенциала анода трубки, одно из котооых 01 меньше, а другое Обольше потенциала возбуждения аналитической серии характеристического рентгеновского излучения определяемого элемента, последовательную регистрацию интенсивностей К 1 и М 2 вторичного излучения в энергетическом интервале спектра, содержащем аналитическую линию определяемого элемента, при котором вычисляют аналитический параметр д, и установление содержания определяемого элемента, по и оедва рительно построенной градуировочной зависимост . аналитического параметра от содержания определяемого элемента, о тличающийсятем,что,сцельюповышения точности и чувствительности опробования, соотношение 02:01 выбирают равным 1,3 - 1,7, предварительно проводят измере1693498 Среднее жение н классе,ния укаэанных интенсивностей на модели вмещающей . породы и по их результатам определяют коэффициент подобия спектров, величину которого используют при определении аналитического параметра. 52. Способ по и 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что коэффициент подобия спектров определяют по отношению интенсивностей,измеренных при одном значении времени экспозиции.3. Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что коэффициент подобия спектров определяют по отношению времен экспозиции, эа которые регистрируют одинаковое количество импульсов при разном напряжении на трубке.1693498Составитель В,Простаковадактор В.Петраш Техред М.Моргентал Корректор М,Кучерявая аказ 4073 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 10