DD209281A1

DD209281A1 - Vorrichtung zur dickenunabhaengigen radiometrischen gehaltsbestimmung

Info

Publication number: DD209281A1
Application number: DD24209482A
Authority: DD
Inventors: Manfred Frenzel
Original assignee: Adw Der Ddr Zentralinstitut F
Priority date: 1982-07-30
Filing date: 1982-07-30
Publication date: 1984-04-25

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur dickenunabhaengigen Gehaltsbestimmung (z.B. Aschegehaltsbestimmung von Kohle) unter Anwendung der Vorwaertsstreuung von Quantenstrahlung. Es werden zwei Vorwaertsstreu-Messtrecken mit Gammastrahlung unterschiedlicher Energie kombiniert, wobei die Gammastrahlungsenergie der einen Messstrecke so gewaehlt wird, dass der Massenschwaechungskoeffizient des Messgutes von seiner Zusammensetzung abhaengt, waehrend die Gammastrahlungsenergie der anderen Messstrecke so hoch ist, dass der Massenschwaechungskoeffizient nicht mehr von der Zusammensetzung des Messgutes abhaengt. Im Falle der Kohle eignen sich die Gammastrahlungsenergien von 60 keV und 660 keV.

Description

242094

Vorrichtung zur dickenunabhängigen radiotnetrischen Gehaltsbestimmung;

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur dickenunabhängigen GehaltsbeStimmung, z. B. zur Aschegehaltsbestimmung von'Kohle, unter Anwendung der Torwärtsstreuung von Quantenstrahlung.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Bei der Yorwärt3streuung von Quantenstrahlung zur GehaltsbeStimmung wird zwischen den Detektor und die Strahlenquelle eine Blende gebracht, die den direkten Eintritt des Strahlenbündels aus. der Quelle in den Detektor praktisch vollständig verhindert. In den Detektor können nur die Strahlenquanten einfallen, die im Volumen des Meßgutes entsprechend gestreut- werden (Rudanowski, A.A.; Dokl. Akad. Hauk SSSH 208 (1973), Ir. 6, 1330). Durch Einstellung einer geeigneten Meßgeometrie kann erreicht werden, daß das Meßsignal in einem gewissen Bereich mehr oder weniger unabhängig von der Schichtdicke ist und nur noch von der Zusammensetzung (Massenschwächungskoeffizient) und der Dichte der Probe abhängt (Onischenko, A.M. u.a.; Koks i chimia 1979, Heft 10, 7; 1980, Heft 4, 7; SU-Patent 507 773).

Bei sehr.starken Schwankungen der Schichtdicke kommt es vor, daß der Bereich der Schichtdickenunabhängigkeit des Meßsignals verlassen wird. Es wurde deshalb vorgeschlagen, die Vorwärtsstreuung mit einer Gamtna-Transmissionsmessung zu kombinieren.

141 υ a 4 5

Dabei dient letztere zur Messung der Dicke der Probe und liefert ein Signal, das zur Korrektur des Meßwertes der Vorwärtsstreuung dient.

Von einer Gamma-Transmissionsmessung wird aber nicht die Dicke allein, sondern das Produkt Dicke · Dichte (Flächenmasse) erlaßt. Dichteänderungen führen dann zu unbegründeten "Korrekturen" am Meßsignal der Vorwärtsstreuung. Das ist besonders in den Fällen von lachteil, in denen der gesuchte Meßeffekt nicht nur von der Zusammensetzung der Probe, sondern auch von deren Dichte gebildet wird. .

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung ist die dickenunabhängige Gehaltsbestimtnung unter Anwendung der Vorwärtsstreuung von Quantenstrahlung.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur dickenunabhängigen Gehaltsbestimmung an Schüttgütern unter Anwendung der Vorwärtsstreuung von Quantenstrahlung zu entwickeln.

Die erfindungsgemäße- Vorrichtung zur dickenunabhängigen Gehaltsbestimmung unter Anwendung der Vorwärtsstreuung von Quantenstrahlung ist dadurch gekennzeichnet, daß zwei Gamma-Vorwärtsstreumeßstrecken mit Gammastrahlung unterschiedlicher Energie kombiniert sind, wobei die Gammastrahlungsenergie der einen Meßstrecke so gewählt wird, daß der Massenschwächungskoeffizient des Meß— gutes von seiner Zusammensetzung abhängt, während die Gammastrahlungsenergie der anderen Meßstrecke im allgemeinen so hoch ist, daß der Massenschwächungskoeffizient nicht mehr von der Zusammensetzung desMeßgutes abhängt. Die Anordnung von Quelle, Detektor und Blende beider Meßstrecken und der Schichtdickenbereich des Meßgutes sind so eingestellt, daß das Signal der ersten Meßstrecke minimal von der Schichtdicke und das;Signal der -zweiten Meßstrecke minimal von der Dichte des Meßgutes· abhängt. Durch Verknüpfung dieser beiden Signale, z. B. über einen

4*4 6 W ^ *t -J

Rechner, läßt sich ein Wert gewinnen, der ein Maß für die Zusammensetzung der Probe ist.

Die Unabhängigkeit des Meßsignals von der Zusammensetzung der Probe kann leicht, durch Wahl einer solchen Gaoimastrahlungsenergie erreicht werden, bei der der Massenschwächungskoeffizient für alle in der Probe vorkommenden Elemente fast gleich ist. Im Falle von Kohle liegt diese Energie bei Ei 300 keV. Die Dichteunabhängigkeit kann durch Wahl einer geeigneten Schichtdicke erzielt werden. So läßt sich zeigen, daß es für eine Vorwärtsstreu-Meßstrecke eine bestimmte Probendicke gibt, in deren lähe das Meßsignal fast nicht von der Dichte der Probe abhängt. Diese Dicke liegt z. B. für Gammastrahlung mit einer Energie von 660 keV im gleichen Bereich wie die Dicke für minimale Schichtdickenabhängigkeit bei Gammastrahlung mit einer Energie von 60 keV. Eine 60-keV-Vorwärtsstreu-Meßstrecke kann so eingestellt werden, daß genau für die durch eine 660-keV-Meßstrecke festgelegte Schichtdicke minimale Dickenabhän^gkeit besteht.

Die Eichung der Vorrichtung erfolgt am besten durch Anpassung eines geeigneten Ansatzes an eine genügend große Anzahl von Meßwerten·

Ausführungsbeispiel

Die Figur zeigt das Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Torrichtung.

Die Torrichtung besteht aus zwei über eine Recheneinheit gekoppelte Torwärtsstreu-Meßstrecken, die mit Gammastrahlenquellen unterschiedlicher Energie ausgerüstet sind. Die erste Meßstrecke besteht aus einer Am-241-Quelle 4 in einer Quellenhalterung 3, einem Strahlungsdetektor 5 mit einer davor angeordneten Blende β, einem Verstärker/Analysator 7 und einem Zähler 8. Zur.zweiten Meßstrecke gehören eine. Cs-137-Quelle 10 in einer Quellenhalterung 9, ein Strahlungsdetektor 11 mit davor befindlicher Blende 12, ein Terstärker/Analysator 13 und

ein Zähler 14. Beide Meßstrecken sind.über eine Recheneinheit gekoppelt. Die Anzeige des Ergebnisses erfolgt durch die Ausgabeeinheit 16, die mit der Recheneinheit 15 verbunden ist.

Mit dieser Vorrichtung soll der Aschegehalt von Rohbraunkohle 2 auf einem Transportband 1 bestimmt werden. Durch eine geeignete Beschickungsvorrichtung wird gewährleistet, daß ein bestimmter Schichtdickenbereich der Kohle 2 auf dem Transportband 1 eingehalten wird (15 cm ± 2 cm). Zunächst werden die Abstände der Strahlenquelle 4» der Elende 6 und des Detektors 5 vom Transportband 1 so abgeglichen, daß die erste Meßstrecke im Bereich minimaler Schichtdickenabhängigkeit arbeitet. Sie ist dann vorwiegend gegen Schwankungen des Massenschwächungskoeffizienten und der Dichte der Kohle 2 empfindlich. Die zweite Meßstrecke wird so eingestellt, daß sie im Bereich, minimaler Dichteempfindlichkeit arbeitet. Aufgrund der hohen Energie der Gammastrahlung dieser Meßstrecke (66.0 keV) ist sie auch gegen Schwankungen der Zusammensetzung weitgehend unempfindlich. Die Strahlungsintensität am Detektor 11 hängt also fast nur von der Dicke der Kohlenschicht 2 ab. Das Signal dieser Meßstrecke ist somit geeignet, die Restempfindlichkeit der ersten Meßstrecke (mit 60-ke7-Gammastrahlung) gegenüber der Schichtdicke zu korrigieren·

Die Messungen beider Meßstrecken werden synchron durchgeführt. Aus den von den Zählern 8 bzw, 14 abgegebenen Impulszahlen wird in der Recheneinheit 15 nach einer Kalibrierungsfunktion der Aschegehalt der Kohle berechnet und der Wert durch die Ausgabeeinheit 16 angezeigt. Die Kalibrierungsfunktion wird durch Anpassung eines Ansatzes an die Meß- und Analysenwerte eines repräsentativen Satzes von Proben gewonnen.

Claims

Erfindungsanspruch

1. Torrichtung' zur dickenunabhängigen Gehaltsbestimmung unter Anwendung der Torwärtsstreuung von Quantenstrahlung, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Torwärtsstreu-Meßstrecken mit Gammastrahlung unterschiedlicher Energie kombiniert sind, wobei die Gammastrahlungsenergie der einen ffießstrecke so gewählt wird, daß der Massenschwächungskoeffizient des Meßgutes von. seiner Zusammensetzung abhängt, während die Gammastrahlungsenergie der anderen Meßstrecke so hoch ist, daß der Massenschwächungskoeffizient nicht mehr von der Zusammensetzung des Meßgutes abhängt.

2· Torrichtung nach Pkt. 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlenquellen, Detektoren und Blenden so angeordnet und der Schichtdickenbereich des Meßgutes so eingestellt sind, daß das Signal der ersten Meßstrecke minimal von der Schichtdicke und das Signal der zweiten Meßstrecke minimal von der Dichte des Meßgutes abhängt.

3· Torrichtung nach Pkt. 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß beide MeßstTecken über eine Recheneinheit gekoppelt sind.

Hierzu eine Seite Zeichnungen«