Brevet FR2472193A1 — publié le 19810626

DISPOSITIF DE MESURE D' EMISSION RADIOACTIVE La présente invention concerne la mesure des radiations émises par des particules, comme des particules de minerai, ainsi que des moyens pour effectuer ces mesures. On mesure habituellement les radiations émises par une source radioactivetelle qu'une particule de minerai,au moyen d'un détecteur à cristal qui comporte une surface réceptrice plane près de laquelle on place la particule ou devant laquelle on fait passer la particule pendant qu'on mesure la radioactivité. Ce système de mesure de radia- tions présente une difficulté qui consiste en ce que les émissions de radiations d'une particule ont lieu dans toutes les directions à par- tir de la source de radiations située dans la particule, les radia- tions émises dans les diverses directions ayant des intensités varia- bles du fait des niveaux variables d'absorption des radiations par la matière de la particule de forme irrégulière. Avec le système de mesure envisagé ci-dessus, des erreurs peuvent apparaîtreet apparais- sent effectivement en pratique, dans le cas o l'orientation de la particule par rapport au détecteur correspond à la direction dans laquelle son émission de radiations est la plus faible. Le système de mesure ci-dessus présente une complication sup- plémentaire qui consiste en ce que le détecteur doit mesurer le niveau de radioactivité de la particule en présence d'un niveau de radiations de fond dû aux radiations cosmiques naturelles et à d'autres radia- tions. Ceci constitue une difficulté importante lorsqu'on mesure le niveau de radioactivité de minerais comme ceux extraits des mines d'or d'Afrique du Sud, qui sont faiblement émissifs, contrairement aux minerais d'uranium,et dont les niveaux d'émission sont en fait très proches du niveau de radiations de fond. Un dispositif destiné à mesurer l'émission radioactive d'une particule conformément à l'invention comprend un boîtier, plusieurs détecteurs de radiations à cristal scintillateur de forme allongée qui sont placés dans le boîtier avec leurs axes mutuellement paral- lèles, pour définir entre eux un passage pour la particule à mesurer, un photomultiplicateur de forme allongée qui est fixé à chaque détecteur avec son axe parallèle à celui du détecteur, des moyens de transmission de lumière qui relient les photomultiplicateurs à leurs détecteurs et des moyens qui connectent des moyens de mesure électro- niques aux multiplicateurs. Les moyens de transmission de lumière consistent de préférence en un prisme optique qui est fixé au détecteur et au photomultiplica- teur et qui est conçu de façon à transmettre les émissions lumineuses du détecteur vers le photomultiplicateur. Dans une forme de l'invention, le boîtier consiste en un tunnel de plomb et sa paroi intérieure peut commodément être revêtue de plomb plus pur au point de vue radioactif que celui qui constitue le tunnel ou, selon une variante, elle peut être revêtue d'un métal ayant un numéro atomique inférieur à celui du plomb. Un détecteur destiné à détecter les émissions radioactives d'une matière, conformément à l'invention, comprend un détecteur à cristal scintillateur de forme allongée, un photomultiplicateur de forme allongée, des moyens qui maintiennent le photomultiplicateur fixé au détecteur avec son axe parallèle à celui du détecteur et des moyens de transmission de lumière qui relient le photomultiplicateur au détecteur. Les moyens de transmission de lumière consistent commodément en un prisme optique qui est conçu de façon à transmettre les émis- sions lumineuses du détecteur vers le photomultiplicateur. Le problème de la variation de l'intensité des radiations en fonction de la direction pourrait être résolu dans une certaine mesure en plaçant quatre détecteurs à cristal autour de la particule à mesurer, de la manière que décrit le brevet US3 052 353. Cette con- figuration ne permet cependant que de mesurer les émissions dans un volume plan étroit autour de la particule et elle ne peut détecter les radiations que dans les directions axiales des détecteurs. Les détecteurs à cristaux ont une forme allongée et ils comprennent des photomultiplicateurs qui leur sont accouplés en étant alignés axiale- ment avec eux, ce qui augmente encore leur longueur. Du fait de la longueur des cristaux, il est très difficile de les placer dans la configuration du brevet précité et il est extrêmement difficile de les blinder en les plaçant dans la structure' de blindage volumineuse qui serait nécessaire. L'invention a pour but d'offrir un procédé et des moyens de mesure des émissions radioactives provenant de particules et d'offrir un détecteur qui réduise le problème ci-dessus. 24721 93 L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre d'un mode de réalisation, donné à titre non limitatif. La suite de la description se réfère aux dessins annexés sur lesquels: La figure 1 est une vue de côté en élévation du détecteur de l'invention; la figure 2 est une vue d'extrémité du détecteur de l'invention; la figure 3 est une coupe transversale du poste de mesure de radiations de l'invention. Les figures 1 et 2 montrent que le détecteur de l'invention comprend un détecteur à scintillations à cristal, 10, un photomulti- plicateur 12 et un prisme optique 14. Le détecteur et le photomultiplicateur sont maintenus mutuelle- ment parallèles par deux éléments de châssis 16, comportant des trous, qui ont une forme hexagonale comme le montre la figure 2. Le prisme est un prisme à angle droit, en matière plastique transparente, qui est fixé au détecteur à cristal 10 et au photo- multiplicateur de façon que les émissions-lumineuses du cristal soient réfléchies de manière interne par les surfaces du prisme en direction du photomultiplicateur. En vue de face en élévation, le prisme a une forme complémentaire de celle des éléments de châssis 16. La figure 3 montre que le poste de mesure de l'invention com- prend essentiellement un boîtier 18 dans lequel plusieurs détecteurs du type de celui des figures 1 et 2 sont disposés autour d'un passage central 20. Le boîtier 18 consiste en un blindage lourd 22 qui est réalisé en plomb du commerce. Du fait que ce type de plomb est par lui-même radioactif, le boîtier est revêtu d'une matière 24 qui est plus pure que le plomb du commerce, au point de vue radioactif, pour réduire les radiations de fond que détecteraient les détecteurs en l'absence d'un tel revêtement. A titre d'exemples de matières convenant pour le revêtement, on peut citer le plomb plus pur que celui du revête- ment ou n'importe quel métal approprié ayant un numéro atomique inférieur à celui du plomb, comme du cuivre ou du cadmium non conta- miné au point de vue radioactif. La radioactivité. inhérente du plomb ainsi que les radiations cosmiques varient d'un emplacement à un autre à la surface de la terre et le plomb du commerce qu'on trouve à Johannesburg, en Afrique du Sud, présente un niveau de radioactivité atteignant 9 coups par seconde. Au même endroit, le plomb à faible contamination, nota- blement plus coûteux, manifeste 4 coups par seconde ou moins. Les extrémités du boîtier, sauf au niveau du passage 20, sont fermées par le blindage de plomb et son revêtement. Le boîtier et son revêtement sont coupés en 26 pour faciliter la mise en place des détecteurs dans le boîtier et les deux moitiés du boîtier sont maintenues ensemblepour éviter tout mouvement trans- versal relatifau moyen de goupilles 28 qui sont logées dans la matiè- re du boîtier d'un côté du plan de joint et qui s'ajustent dans des trous formés dans la matière de l'autre côté du plan de joint. Les détecteurs sont placés dans le boîtier avec la configura- tion qui est représentée sur la figure 3 dans deux boîtiers d'alumi- nium 30, ayant pratiquement une forme en U, qui peuvent être séparés selon une ligne qui coïncide avec le plan de joint 26. Comme le montre le dessin, la forme hexagonale des prismes 40 et des éléments de châssis 16 a pour but de permettre une utilisation maximale de l'es- pace autour du passage, afin de laisser aussi peu d'espace que possi- ble entre les détecteurs à cristal 10. Les connexions électriques entre les photomultiplicateurs et un ordinateur destiné à faire la somme des signaux provenant des photo- multiplicateurs ne sont pas représentées,du fait qu'elles ne font pas partie de l'invention et qu'elles sont, de toute manière, bien con- nues. Le poste de mesure de l'invention s'applique en particulier à l'analyse radiométrique de minerais dont des particules constituant des échantillons sont placées une par une dans le passage 20 et sont soumises à une mesure pendant une durée prédéterminée. Dans cette application, le passage à extrémités ouvertes est fermé par des por- tes de plomb qui sont revêtues de la même manière que le boîtier pour réduire les radiations de fond. On pourrait cependant utiliser le poste en tant que poste de-mesure de radiations dans une machine de tri de minerai, auquel cas le convoyeur de la machine de tri passe- rait dans le passage 20. Selon une variante, le boîtier pourrait être conçu de façon que l'axe du passage soit orienté verticalement et les particules de-minerai ou une matière sous forme de particules fines à mesurer et à trier en fonction du niveau de radioactivité pourraient tomber dans le passage ou y être introduites par gravité. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au dispositif décrit et représenté, sans sortir du cadre de l'invention. 247219 3 REVENDICATIONS 1. Dispositif de mesure de l'émission radioactive d'une parti- cule, caractérisé en ce qu'il comprend un boîtier (18), plusieurs détecteurs de radiations à cristal scintillateur (10), de forme allongée, qui sont placés dans le boîtier avec leurs axes mutuellement parallèles de façon à définir entre eux un passage (20) pour la par- ticule à mesurer, un photomultiplicateur de forme allongée (12) fixé à chaque détecteur (10) avec son axe parallèle à celui du détecteur, des moyens de transmission de lumière (14) qui relient les photomulti- plicateurs à leurs détecteurs et des moyens pour connecter des moyens de mesure électroniques aux photomultiplicateurs. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de transmission de lumière (14) consistent en un prisme optique qui est fixé au détecteur (10) et au photomultiplicateur (12) et qui est conçu de façon à transmettre au photomultiplicateur les émissions lumineuses provenant du détecteur. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le prisme (14) a une largeur supérieure à la dimension de la section transversale du détecteur (10) et de son photomultiplicateur (12) et il a une forme hexagonale dans une direction transversale par rapport aux axes du détecteur et du photomultiplicateur. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les prismes (14) des détecteurs (10) qui définissent le passage (20) sont mutuellement jointifs. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le boîtier (18) consiste en un tunnel de plomb. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que la paroi de plomb du côté intérieur du boîtier (18) est revêtue avec un revêtement qui est constitué par du plomb moins radioactif que le plomb du tunnel. 7. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que la paroi de plomb du côté intérieur du bottier @8) est revêtue d'un métal ayant un numéro atomique inférieur à celui du plomb. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les détecteurs (10), leurs photomultiplicateurs (12) et leurs prismes (14) sont maintenus en position dans le boîtier entre deux gaines d'aluminium concentriques (30), la gaine intérieure, en direction radiale, formant un revêtement pour le passage (20) sur toute la longueur du boîtier. 9. Dispositif de détection des émissions radioactives provenant d'une matière contenant des substances radioactives, carac- térisé en ce qu'il comporte un détecteur à cristal scintillateur (10), de forme allongée, un photomultiplicateur de forme allongée (12), des moyens qui fixent le photomultiplicateur au détecteur avec son axe parallèle à celui du détecteur et des moyens de transmission de lumière (14) qui relient le photomultiplicateur au détecteur. 10. Dispositifselon la revendication 9, caractérisé en ce que les moyens de transmission de lumière (14) consistent en un prisme optique qui est conçu de façon à transmettre au photomultiplicateur les émissions lumineuses provenant du détecteur.