2 Opis wydaja drjjfciejn Ania 31 styozn1^ 1964 rf 4? POLSKIEJ RZECZYPOSPOLITEJ LUDOWEJ OPIS PATENTOWY Nr 47899 KI. 42 1, 9/51 KI. internat. G 01 n Akademia Górniczo-Hutnicza*) (Katedra Fizyki I!) Kraków, Polska Odwiertowy neutronowy wilgotnosciomierz do mierzenia gruntów, betonów i tym podobnych osrodków Patent trwa od dnia 30 maja 1962 r.Przedmiotem wynalazku jest neutronowy wil¬ gotnosciomierz do mierzenia wilgotnosci grun¬ tów, betonów i tym podobnych osrodków, ma¬ jacy zastosowanie przy badaniach ' gruntów i materialów7 wykorzystywanych miedzy innymi dla celów budowlanych.Dotychczas pomiar wilgotnosci gruntów lub innych materialów wykonuje sie metodami la¬ boratoryjnymi na próbkach pobranych z danego osrodka. Badania laboratoryjne sa dlugotrwale, kosztowne i czesto zawodne zwlaszcza przy gruntach sypkich. Ponadto pobranie próbki po¬ woduje niejednokrotnie uszkodzenie a nawet zniszczenie osrodka, z którego pobrano próbke.Wady dotychczasowych sposobów usuwa neu¬ tronowy wilgotnosciomierz wedlug wynalazku, *) Wlasciciel patentu oswiadczyl, ze wspól¬ twórcami wynalazku sa dr inz. Jan Czubek i mgr inz. Andrzej Zuher. który w krótkim czasie pozwala okreslic wilgot¬ nosc badanego osrodka, dzieki wykorzystaniu do tego celu zjawiska spowalniania neutronów, wskutek rozpraszania na jadrach wodoru.Zasada pomiaru polega na umieszczeni/u w urzadzeniu ipomiairowym zródla neutronów predkich oraz detektora neutronów powolnych, rejestrujace/go tym wiecej neutronów powol¬ nych im wiecej jader wodoru znajduje sie w osrodku otaczajacym przyrzad pomiarowy. Re¬ jestracje neutronów powolnych przeprowadza sie za pomoca znanego chlorowcowego liczni¬ ka Geigera - Mullera, otoczonego blacha kad¬ mowa.Taki sposób rejestracji neutronów nie jest dotychczas stosowany w laboratoriach fizycz¬ nych.. Na rysunku fig. 1 przedstawia neutronowy wilgotnosciomierz wedlug wynalazku w prze¬ kroju wzdluz osi pionowej a fig. 2 — statida- ryzator z umieszczonym w nim wilgotnoscioimie- \\ \,rzerifc Wilgotnosciotiiterz /wedlug^ wynalazku sklada sie z metalowej sondy 9 "w, ksztalcie ru¬ ry, o srednicy^ zewnetrznej wynoszacej 20—50 mm, zamykanej od dolu nakretka 6 a u góry zakonczonej wodoszczelna glowica 10. Wewnatrz sondy 9 jest umieszczone zródlo 7 neutronów predkich, którym moze byc na przyklad Po+Be lub Pu+Be.Zródlo umieszcza sie w sondzie na okres prze¬ prowadzania pomiarów. Wokól zródla 7 i nad nim jest umieszczony filtr 8, najlepiej olowiany, który zarazieim oddziela zródlo 7 od niskonapie¬ ciowego licznika i Geigera - Mullera. Dlugosc filtra 8 oddzielajacego zródlo 7 od licznika 4 jest odpowiednio dobrana i moze wynosic 20— 80 mm. Licznik 4 jest otoczony blacha kadmowa 5 a ponadto moze byc otoczony bocznymi fil¬ trami^ -Boczne filtry nie sa niezbedne jednak wyraznie poprawiaja dokladnosc pomiarów.Licznik 4 jest polaczony z czescia elektronowa 3 o znanym ukladzie. W przypadku uzycia krót¬ kiego kabla mozna stosowac w miejsce znanego ukladu bezposrednie polaczenie licznika 4 z przelicznikiem lub tranzystorowy wzmacniacz wraz z wtórnikiem katodowym. Stale polozenie czesci elektronowej 3 wewnatrz sondy 9 zapew¬ nia sprezyna dociskajaca 2. Calosc jest polaczo¬ na z zasilaczem wysokiego napiecia i przelicz¬ nikiem za pomoca kabla 11 umieszczonego w glowicy 10, której wodoszczelnosc zapewnia uszczelka 1. Jako zasilacza i przelicznika mozna uzywac typowej aparatury laboratoryjnej, przy pracach zas w terenie lepiej jest uzywac spe¬ cjalnego przenosnego1 przelicznika o zasilaniu bateryjnym lub akumulatorowym.Standaryzator (fig. 2) sluzy jako konteiner te¬ renowy dla wilgotnosciomierza oraz do wzor¬ cowania odczytów. Jest to pojemnik zaopatrzo¬ ny w otwór 13 do wlewania wody lub mieszan¬ ki wtdnio-sipiryituiSowej oraz w nakretke 12 u- mozliwajjaca unieruchomienie wilgotnosciomie¬ rza. Odpowiednia stanidaryzacja wskazan wil- gotnosoiomierza pozwala na wyeliminowanie zarówno ewentualnych zmian czuloscd urzadze¬ nia jak i zmian czasowych aktywnosci zródla neutronów. Sitandaryizaicje pomiaru uzyskuje sie przez wyrazenie wyniku pomiaru w jed¬ nostkach pomiaru wzorca. Wzorzec stanowi dobry spowailmiacz neutronów jak ma przyklad woda, parafina liuib najlepiej pleksiglas.Wilgotnosciomierz wedlug wynalazku wyma¬ ga uzyskania krzywej cechowania, przez wyko¬ nanie "serii pomiarów w gruntach luB"innych badanych osrodkach o znanych wilgotnosciaeh.Pomiar wilgotnosciomierziem wedlug wynalaz¬ ku przeprowadza sie w ten sposób, ze w bada¬ nym osrodku wykonuje sie otwór o takiej sre¬ dnicy, aby mozna bylo do niego wprowadzic wilgotnosciomierz. Po wprowadzeniu wilgotno¬ sciomierza na zadana glebokosc dokonuje sie odczytu czestosci zliczen na przeliczniku i dzie¬ li sie te wartosc przez czestosc zliczen w stan- daryzatorze, otrzymana przed lub po pomiarze w otworze. Z krzywej cechowania odczytuje sie, jaka wilgotnosc odpowiada otrzymanej warto¬ sci. Nalezy stosowac poprawki na, czas rozdziel¬ czy ukladu j tlo naturalne.Neutronowy wilgotnosciomierz wedlug wy¬ nalazku moze znalezc szerokie zastosowanie w geologii inzynierskiej i moze wspólpracowac z innym urzadzeniem przeznaczonym do pomiaru ciezaru objetosciowego gruntów. PL2 The description seems to be drjjfzyjn Ania 31 January 1964 rf 4? OF THE POLISH PEOPLE'S REPUBLIC PATENT DESCRIPTION No. 47899 KI. 42 1, 9/51 KI. boarding school. G 01 n AGH University of Science and Technology *) (Department of Physics I!) Krakow, Poland Borehole neutron moisture meter for measuring soils, concretes and similar media The patent lasts from May 30, 1962 The subject of the invention is a neutron moisture meter for measuring soil moisture Of concrete, concrete and similar media, which is used in the testing of soils and materials used, inter alia, for construction purposes. Until now, the measurement of soil moisture or other materials is performed using laboratory methods on samples taken from a given center. Laboratory tests are long-lasting, costly and often unreliable, especially in loose soil. In addition, taking a sample often causes damage or even destruction of the medium from which the sample was taken. The disadvantages of the hitherto methods are removed by a neutron hygrometer according to the invention, *) The owner of the patent stated that the authors of the invention are Dr. Jan Czubek and MSc. Andrzej Zuher. which in a short time allows to determine the humidity of the investigated medium, thanks to the use of the phenomenon of decelerating neutrons due to scattering of hydrogen in the nuclei. slower the more hydrogen nuclei are present in the center surrounding the measuring device. The recording of slow neutrons is carried out with the aid of a known halogen Geiger-Muller counter, surrounded by a hull plate. This method of neutron registration has not been used so far in physical laboratories. Fig. 1 shows a neutron hygrometer according to the invention in cross-section along the vertical axis, and Fig. 2 - a statalizer with a moisture-index placed in it, the moisture-measurement of the glass (according to the invention, it consists of a metal probe 9 "in the shape of a pipe, with an external diameter of 20). -50 mm, closed at the bottom with a cap 6 and a top end with a waterproof head 10. Inside the probe 9 is placed a source of 7 accelerated neutrons, which may be, for example, Po + Be or Pu + Be. The source is placed in the probe for the duration of the measurements A filter 8 is placed around and above the source 7, preferably a lead filter, which immediately separates the source 7 from the low voltage meter and the Geiger - Muller filter. Length of the filter 8 separating its source 7 from the numerator 4 is appropriately selected and may be 20-80 mm. The meter 4 is surrounded by cadmium sheet 5 and, moreover, it may be surrounded by side filters. Side filters are not necessary, but they significantly improve the accuracy of measurements. The meter 4 is connected to an electron part 3 of a known arrangement. In the case of using a short cable, instead of the known system, a direct connection of the counter 4 with a resolver or a transistor amplifier with a cathode repeater can be used. Permanent position of the electron part 3 inside the probe 9 is ensured by the clamping spring 2. The whole is connected to the high voltage power supply and the calculator by means of a cable 11 located in the head 10, the watertightness of which is ensured by gasket 1. As a power supply and calculator, a typical In laboratory equipment, while working in the field, it is better to use a special portable calculator with battery or accumulator supply. The standardizer (Fig. 2) serves as a ground container for the moisture meter and to calibrate the readings. It is a container provided with an opening 13 for pouring in water or an injection-sipyritic mixture, and with a nut 12 for immobilizing the moisture meter. Appropriate standardization of the indicated moisture meter allows for the elimination of both possible changes in the sensitivity of the device and temporal changes in the activity of the neutron source. The standardization of the measurement is obtained by expressing the measurement result in measurement units of the standard. The standard is a good neutron condenser, such as water, paraffin, and preferably plexiglass. The moisture meter according to the invention requires obtaining a gauge curve by carrying out a "series of measurements in the soil or" of other tested centers of known humidity. Measurement with the hygrometer according to the invention is carried out by In this way, a hole is made in the test center with a diameter such that a moisture meter can be inserted into it. After the moisture meter has been introduced to the desired depth, the frequency of counts is read on the converter and this value is divided by the frequency of counts in the standardizer, obtained before or after the measurement in the hole. The moisture content corresponds to the obtained value from the calibration curve. Corrections should be applied to the time of the distribution of the system against the natural background. According to the invention, the neutron moisture meter may find a wide application in engineering geology and may cooperate with another device designed to measure the volumetric weight of soils. PL