SZABADALMI LEÍRÁS
MAGYAR NÉPKÖZTÁRSASÁG
181357
SZOLGÁLATI TALÁLMÁNY
Bejelentés napja: 1981. VI. 25.
Nemzetközi osztályozás:
(1865/81)
NSZ03: G 01 N 23/221;
G 01 V 5/14 Közzététel napja: 1982. IX. 28. ORSZÁGOS TALÁLMÁNYI HIVATAL
Megjelent: 1985. III. 30.
Feltalálók-.
Szabadalmas:
Renner János okleveles geofizikus, Siklós Albert okleveles elektrotechnikus, Budapest
Magyar Állami Eötvös Loránd Geofizikai Intézet, Budapest
Geofizikai nukleáris analitikai berendezés, különösen ásványi anyagok analízisére 1
2
A találmány tárgya geofizikai nukleáris analitikai berendezés, különösen ásványi anyagok, előnyösen nyersanyagok, közbenső, és végtermék Al; Si; Ca; Ti; Fe komponenseinek meghatározására, elsősorban a nyersanyagkutatás, kitermelés, valamint ipari fel- 5 dolgozás területén. Ásványi anyagok egyes összetevőinek meghatározására többféle nukleáris analitikai berendezés vált ismertté, melyeket részletesen ismertet a jelen találmány szerinti megoldáshoz legközelebb álló 154 359 10 lajstromszámú magyar szabadalmi leírás. Az ismertetett szabadalom szerinti berendezés hiányossága, hogy elvében, és ehhez igazodva valójában is, csak az Al és Si tartalom meghatározását teszi lehetővé. Jelen találmány célja a fenti hiányosság megszüntetése, olyan geofizikai nukleáris analitikai ipari berendezés létrehozása, amely több komponens egyidejű meghatározását teszi lehetővé, elhelyezhető tengerkutató hajón, bányában, ipari termelő üzemben egyaránt, és alkalmas a kutatás, kitermelés, valamint a feldolgozás irányítására, beleértve a kitermelés, feldolgozás folyamatszabályozását és vezérlését ÍS. A találmány hármas felismerés kombinációs hatásán alapul. Nevezetsen az ismert neutronaktivációs módszerrel mintapárokon végrehajtott Al Si meghatározással egyidejűleg közös szimmetrikus, ciklikus rendszerben
15
20
25
30
- a vizsgálandó anyagból mintá(ka)t véve, ezeket - egymástól eltérő energiaspektrumú, célszerűen lágy gamma sugárforráspárpkkal besugározva - detektorpárokkal érzékelve a keletkező karakterisztikus röntgensugárzást, további összetevők, különösen Ca; Ti; Fe; határozhatók meg, ahol is a lágy gamma sugár megnevezés jelen találmány keretei között a 200 keV energiáig teqedő sugárzás megjelölésére szolgál, a két sugárforrás energiaspektruma pedig akkor eltérő, ha legalább egy-egy eltérő domináns energiájú spektrumvonala van. A találmányt olyan geofizikai nukleáris analitikai berendezés valósítja meg, amelynek vizsgálandó anyagból vett egyik minta egyik tagját gyors, másik tagját lassú neutronokkal besugárzó aktiváló egysége, ezt mintaadagolóval és nagyenergiás mérőhellyel összekötő pneumatikus mintaszállító egysége, továbbá lágy gammasugaras geijesztőegységből és detektoregységből, valamint ezekhez csatlakozó mintatároló egységből álló, a vizsgálandó anyagból vett másik mintát mérő kisenergiás mérőhelye vari, amikor is a kisenergiás mérőhely és a nagyenergiás mérőhely detektorkimenetei, a pneumatikus mintaszállító egység és a mintatároló egység vezérlő bemenetei, központi vezérlő adattároló és kiértékelő egységhez vannak kapcsolva. A nem vizsgált elemek jelenlétéből és a visszaszórt sugárzásból adódó hiba elkerülésére előnyös,
181357
-1-
181357 4
ha a berendezésnek legalább két kisenergiás mérőhelye van, amikor is a vizsgálandó elem karakterisztikus energiájánál az egyik kisenergiás mérőhely geijesztőegységének energiaspektruma dominánsan alacsonyabb energiájú összetevőket, másik kisenergiás mérőhely geijesztőegységének energiaspektruma pedig magasabb energiájú összetevőket is tartalmaz, és/vagy ha a detektoregység legalább egy detektor előtt elhelyezett mechanikus szűrőt tartalmaz.
jesztőegység energiaspektruma a vizsgálandó elem karakterisztikus röntgensugárzási energiájánál dominánsan alacsonyabb összetevőkből áll, az S.b. gerjesztőegység energiaspektruma pedig ennél magasabb 5 energiájú összetevőt is tartalmaz. A 8.a.; 8.b. mintatároló egységek vezérlő bemenetei a 10 mintamozgató egység másik kimenetéhez, a 6.a.; 6.b. detektoregységekben levő I4.a; 14.b. detektorok közül 14.a.l.; 14.b.l. mérődetektorok kimenetei a 12 ve10 zérelt és/vagy szabályozott adattároló egység 121 Geometriai hibák korrekciójára célszerű, ha a bemérőbemeneteire, 14.a.2.; 14.b.2. bázisdetektorok rendezés kisenergiás mérőhelyében levő geqesztőkimenetei pedig 122 vezérlő és/vagy szabályozó beegység sugárfonásának tengelyvonala a vizsgálandó meneteire vannak kapcsolva. A 9 központi vezérlő, mintafelület normálisa, a detektoregység detektora® adattároló és kiértékelő egységben 13 időzítő egyérzékelési irányának középvonala pedig kúpfelület 15 jég, és bemenetével a 12 vezérelt és/vagy szabáalkotója, mimellett a kúpfelület tengelyvonala a sulyozott adattároló egység kimenetéhez kapcsolt 11 gárforrás tengelyvonalával esik egybe. súlyszázalék-meghatározó egység van. A kisenergjás mérőhelyek gerjesztőegységeiben A 2. ábrán példaként bemutatott geometriai fellevő sugárforrások bomlásából adódó hibát küszöépítésű 7 kisenergiás mérőhely 6 detektoregységéböli ki, ha a másik mintá(k) mérési idejét bemeneté- 2 0 ben 14 detektorok, célszerűen végablakos (GM) vel detektor egység bázisdetektorára kapcsolt preseszámlálócsövek vannak elhelyezve. A 14 detektorok telt adattároló határozza meg. érzékelési irányának középvonalai olyan kúpfelület Többcélú felhasználásra előnyös, ha a berendezés alkotói, melynek csúcsa a minta felületén van, tenközponti vezérlő, adattároló és kiértékelő egysége gelyvonala pedig merőleges a mintafelületre. Ennek 25 számítógép. a kúpnak a tengelyvonalában van az 5 geijesztőA találmány szerinti fenti berendezés a kitűzött egység és ennek 5.1 sugárforrás tartója is, miáltal a célt megvalósítja, a neutronaktivációs Al; Si meghasugárforrás tengelyvonala a kúpfelület tengelyvotározás ciklusidején belül, azzal egyidőlen, további nalával esik egybe. A 6 detektoregységgel szemben 8 összetevő elemek, célszerűen Ca; Ti; Fe meghatámintatároló egység van úgy elhelyezve, hogy a mérozása, a nem vizsgált összetevő elemek sugárzása és 3 0 rendő mintafelület a kúpfelület csúcspontjában a visszaszórt sugárzás okozta hibától mentesen válik annak tengelyvonalára merőlegesen helyezkedjen el. lehetővé. A kombináció következtében nem várt előA szimmetrikusan elhelyezett 14 detektorok közül nyös hatásként jelentkezik, hogy egyrészt a mintaaz egyik 14.1. mérődetektor, míg a másik 14.2. pozicionálás geometriai hibájától, másrészt az alkalbázisdetektor. mazott lágy gammasugárforrások bomlásából adódó 35 intenzitáscsökkenés okozta hibától is függetlenné A berendezés működése ciklikus. A ciklusokat 13 válik a mérés eredménye, miáltal közvetlen (pl. időzítőegység vezérli. A mérendő minták útját kösúlyszázalék) eredmény adódik, ami közvetlenül felvetve a működés a következő: a vizsgálandó anyaghasználható a kutatás, kitermelés illetve feldolgozás ból vett két pár minta'közül az egyik mintapár két folyamatának irányítására. Ugyanakkor a berendezés 40 tagja 2 mintaadagolóból 10 mintamozgató egység kis méretben és olyan formában yalósítható meg, parancsjelére 4 mintaszállító egységen át 1 aktiváló melynek üzemeltetése nem minősül sugárveszélyes egységbe kerül. Itt a mintapár egyik tagja gyors, a üzemnek. másik tagja lassú neutronfluxus hatására felaktiváA találmány közelebbről egy kiviteli példán rajlódik. Ezt követően a mintapár 10 mintamozgató zok alapján kerül ismertetésre, ahol is az 45 egység következő ütemére 1 aktiváló egységből 4 1. ábra a példa szerinti kiviteli alak tömbvázlata, 2. ábra a kisenergiás mérőhely geometriai felépítése. 50
Amint az 1. ábrán látható, aktiváló egységhez 4 mintaszállító egységen át 2 mintaadagoló és 3 nagyenergiás mérőhely csatlakozik. A 3 nagyenergiás mintamérőhely detektor kimenetei 9 központi vezérlő adattároló és kiértékelő egységben elrendezett 12 vezérelt és/vagy szabályozott adattároló egység 121 mérőbemeneteihez vannak kötve. A 4 mintaszállító egység vezérlő bemenete a 9 központi vezérlő, adattároló és kiértékelő egységben elrendezett 10 mintamozgató egység egyik kimenetéhez van kapcsolva. A berendezés két 7a; 7b kisenergiás mérőhelyet tartalmaz. A 7a, 7b kisenergiás mérőhelyekben 5.a.; 5.b. geijesztőegység, 8.a.; 8.b. mintatároló egység és 6.a.; 6.b. detektoregység van, amikor is az 5.a. ger2
55
60
-2-
mintaszállító egységen át 3 nagyenergiás mérőhelyre jut Ezzel egyidőben az előzővel azonos módon újabb két pár mintából származó mintapár kerül 2 mintaadagolóból 1 aktiváló egységbe. A 3 nagyenergiás mérőhelyen tartózkodó felaktivált mintákról 3 nagyenergiás mérőhely nukleáris detektorai által észlelt sugárzás hatására keletkező impulzusok a 12 vezérelt és/vagy szabályozott adattároló egységet működtetik. A mérési időt is a 13 időzítő egység szabja meg. A mérési ciklus végével a mintapár a 3 nagyenergiás mérőhelyről távozik, és a ciklus a leírtak szerint újabb mintapárral ismétlődik. Azzal egyidőben, hogy vizsgálandó anyagból vett két pár minta közül az egyik pár a 3 nagyenergiás mérőhelyre kerül, a másik pár 8.a.; 8.b. mintatároló egységekben tárolt tagjai 7.a.; 7.b. kisenergiás mérőhelyeken kerülnek mérésre. Sem a mintapárok egymás közti, sem pedig az egyes párok tagjai közötti mérés egyidejűsége a találmányi gondolat megvalósulásának nem feltétele, csupán az egysze-
181357
mérőhelye (7) van, amikor is a nagyenergiás mérőhely (3) és a kisenergiás mérőhely (7) detektorkimenetei, a pneumatikus mintaszállító egység (4) és a mintatároló egység (8) vezérlő bemenetei központi vezérlő adattároló és kiértékelő egységhez (9) vannak kapcsolva. 2. Az 1. igénypont szerinti berendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy több kisenergiás mérőhelye (7a; b; c . . . ) van, amikor is ezek közül legalább egynek a vizsgálandó elem karakterisztikus sugárzási energiájánál dominánsan alacsonyabb energiájú geijesztőegysége (5a), és legalább egy továbbinak a viszgálandó elem karakterisztikus sugárzási energiájánál magasabb energiájú összetevőt is tartalmazó gerjesztő egysége (5b) van. 3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti berendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a geijesztőegység(ek) (5) sugárforrásainak tengelyvonala(i) a vizsgálandó irintafelület(ek) normálisa®, egy-egy gerjesztőegységhez (5) tartozó detektoregységben (6) levő detektor(ok) (14) érzékelési irányának középvonala pedig kúpfelület alkotója, mimellett a kúpfelület tengelye a detektoregységhez (6) tartozó gerjesztőegység (5) sugárforrásának tengelyvonalával esik egybe. 4. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti berendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy legalább egy detektor (14) előtt elhelyezett mechanikus szűrőt tartalmazó detektoregysége (6) van. 5. Az 1—4. igénypontok bármelyike szerinti berendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy mérődetektort (14.1) és bázisdetektort (14.2) tartalmazó detektoregységet (6), és sugárforrást tartalmazó gerjesztőegységet (5) magában foglaló kisenergiás mérőhelye (7) van. 6. Az 1-5. igénypontok bármelyike szerinti berendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy központi vezérlő adattároló és kiértékelő egységében (9) kimeneteivel súlyszázalék meghatározó egységhez (11), mérőbemenetével (121) nagyenergiás mérőhely (3) és kisenergiás mérőhely (7) detektorkimeneteihez csatlakozó vezérelt és/vagy szabályozott adattároló egység (12), időzítő egység (13), és kimeneteivel a pneumatikus mintaszállító egység (4) és a Szabadalmi igénypontok: 45 mintatároló egység (8) vezérlő bemeneteire csatlakozó mintamozgató egység (10) van elrendezve. 1. Geofizikai nukleáris analitikai berendezés, 7. Az 1-6. igénypontok bármelyike szerinti bekülönösen ásványi anyagok analízisére, amely vizsrendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a degálandó anyagból vett egyik minta egyik tagját gyors, másik tagját lassú neutronokkal besugárzó ak- 5Q tektoregységben (6) legalább egy, kimenetével az adattároló egységben (9) levő szabályozó és/vagy vetiváló egységet (1), ezt mintaadagolóval (2) és nagyzérlő adattároló (12) vezérlő és/vagy szabályozó beenergiás mérőhellyel (3) összekötő pneumatikus menetére (122) kapcsolt bázisdetektor (14.2) van. mintaszállító egységet (4) tartalmaz, azzal jelle8. Az 1—5. igénypontok bármelyike szerinti bemezve, hogy a vizsgálandó anyagból vett másik mintádhoz lágy gammasugaras geijesztőegységből (5) ^ rendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy központi vezérlő, adattároló, és kiértékelő egysége és detektoregységből (6), valamint ezekhez csatla(9) számítógép. kozó mintatároló egységből (8) álló kisenergiás
iűbb áttekinthetőséget segíti elő a bemutatott példánál. A 7.a.; 7.b. kisenergiás mérőhelyeken a mérés folyamán a mintapár egyik tagja 5.a. geijesztőegységből olyan lágy gammasugár gerjesztést kap, mely- 5 nek spektruma a vizsgált összetevő karakterisztikus sugárzási energiájánál dominánsabb, alacsonyabb összetevőket tartalmaz, így a vizsgálandó összetevőt nem, vagy csak kis mértékben geijeszti. A mintapár másik tagja 5.b. gerjesztő egységből olyan lágy gam-1° masugár gerjesztést kap, melynek spektruma a vizsgált összetevő karakterisztikus sugárzási energiájánál magasabb, célszerűen közelálló, energiájú összetevőt is tartalmaz. Mintkét 7.a.; 7.b. kisenergiás mérőhelyen 6.a.; 6.b. detektoregységekben elrendezett15 14.a.; 14.b. detektorok közül 14.a.l.; 14.b.l. mérődetektorok detektálják a mintákból a geijesztés hatására kilépő sugárzást. Ezt a sugárzást a minta atomjai annak következtében bocsátják ki, hogy a geijesztés hatására a K héjakból kilökött, elektronok 2 0 az L héjakról pótlódnak. A detektált sugárzás impulzusok formájában a 12 vezérelt és/vagy szabályozott adattároló egységben a 121 mérőbemeneteken keresztül kerül tárolásra.. A mérést 13 időzítő egység indítja, befejezését azonban 6.a.; 6.b. detektoregy- 25 ségekben levő I4.a.2; 14.b.2 bázisdetektorok által érzékelt impulzusok szabályozzák, illetve vezérlik, a 12. vezérelt és/vagy szabályozott adattároló egység 122 vezérlő és/vagy szabályozó bemenetéről. A mérés végén a 12 vezérelt és/vagy szabályozott 30 adattároló egységben tárolt, a 3 nagyenergiás és a 7 kisenergiás mérőhelyekről származó, mérési adat a 11 súlyszázalék meghatározó egységbe kerül, ahol a kívánt eredmény ismert matematikai összefüggések alapján aritmetikai lépésekkel kerül meghatározásra, 35 kiírásra és esetleg tárolásra. Amint ez látható, a példaként közölt kivitel a találmányi célkitűzést igen egyszerű eszközökkel és egyszerű módon a működtetéssel szemben igénytelen kivitelben valósítja meg, a megjelölt ipari fel- 40 adatokra előnyösen alkalmazható.
2 rajz, 2 ábra
A kiadáséit felel: a Közgazdasági és Jogi Könyvkiadó igazgatója 84.4298 - Zrínyi Nyomda, Budapest
-3-
181357 Nemzetközi osztályozás: G 01 N 23/221, G 01 V 5/14
2/1
121
10
7o
o in
12
6 a 14.0-2 g1 Ka 3a
<1
S b
ió
Kb iCbl K b.2 6 b
<
121 122
7b 13
-4-
181357 Nemzetközi osztályozás: G 01 N 23/221, G 01 V 5/14
2/2
-5-
