Brevet FR2490823A1 — publié le 19820326

L'invention concerne un procédé pour analyser des morceaux de minerais en vue de leur classement, par irradiation individuelle par des rayons gamma et analyse de la dispersion produite. On connait déjà l'utilisation de rayons gamma pour analyser des morceaux de minerai avant leur transport pour un traitement ultérieur. Néanmoins, comme la dimension, la pro- preté, etc... des morceaux varient, il est difficile d'obtenir une précision suffisante lors du tri. Afin d'améliorer la précision, il est connu de capter le rayonnement gamma au moyen d'un détecteur semiconducteur qui a une bonne capacité de résolution. Cependant ce détecteur est coûteux et nécessite des mesures spéciales pour être protégé contre des rayons nocifs. L'invention a pour objet un procédé d'analyse basé sur les rayons gamma, ne nécessitant qu'un appareil relativement simple produisant un bon résultat d'analyse et qui est fiable malgré les variations de conditions. A cet effet, le procédé selon l'invention est caractérisé par l'emploi de deux sources de radiation gamma à niveau d'énergie différent, sélectionnées de telle sorte que dans l'une, l'effet Compton est prédominant, et dans l'autre, l'effet Compton et l'effet photoélectrique sont en compétition, le premier étant fortement dépendant du numéro d'ordre de l'élément, les intensités de la dispersion pro- duite par les deux sources de radiation étant comparées entre elles afin de déterminer la proportion d'éléments lourds pré- sents dans le morceau. L'invention s'étend également à un appareil carac- térisé en ce qu'il comprend deux sources de radiations gamma opérant chacune à un niveau d'énergie différent, les sources de radiation étant adaptées à irradier le morceau simultanément et leurs niveaux d'énergie étant sélectionnés de telle sorte que dans la dispersion de la radiation, l'effet Compton est prédominant à un des niveaux d'énergie, et l'effet Compton et l'effet photoélectrique sont en compétition à l'autre niveau d'énergie, la dispersion produite par les radiations étant effectuée par un détecteur situé de façon à ne recevoir essen- tiellement que la radiation dispersée par le morceau de mine- rai, un organe de mesure étant de plus connecte au détecteur 2 2490823 afin de comparer entre elles les intensités des dispersions produites par les deux sources de radiation. Ainsi, l'invention utilise deux sources de radia- tion, chacun d'eux ayant un niveau d'énergie différent. L'utilisation de telles sources de radiations est un procédé très simple pour éliminer les variations de paramètres des morceaux tels que les dimensions et la pureté, aussi bien que les variations du bruit de fond des radiations. L'invention est décrite ci-dessous de façon plus détaillée, sous la forme d'un exemple et en se référant aux dessins annexés, dans lesquels les figures représentent: - figure 1: une vue latérale schématique d'un appareil de mesure selon l'invention, - figure 2: une vue en élévation frontale de cet appareil, - figure 3: un schéma de fonctionnement de l'unité électronique relié à l'appareil selon l'invention, - figures 4 et 5: le déroulement schématique du procédé. L'appareil selon l'invention est représenté de façon appropriée dans la figure 1. Deux sources de rayons gamma, respectivement la, lb et 2a, 2b ayant chacun un différent niveau d'énergie ont été placées sensiblement au même point, à savoir dans la même section du champ de radiation 4. Grâce à l'utilisation de deux paires de sources, on peut diriger un rayonnement plus fort et plus régulier sur chaque morceau 5, objet de l'analyse. Le niveau d'énergie de la source la ou 2a, peut être par exemple d'environ 20-150 keV, et le niveau d'é- nergie de la source lb ou 2b, peut être d'environ 300-1500 keV. Dans la pratique, des sources de radiation Am-241 et Cs-137 ont été utilisées, leurs intensités étant respectivement d'en- viron 60 keV et 600 keV. Symétriquement par rapport aux deux paires de sources, se trouve placé le détecteur 6 qui dans ce cas, est un détecteur à oscillations dont le fonctionnement repose sur la dispersion d'énergie. Afin de déterminer le point initial des mesures, il est prévu, au-dessus de la combinaison détecteur-source, une cellule photo-électrique ordinaire 3 qui réagit à l'arri- vée du morceau de minerai 5 lorsque celui-ci passe dans le 3 2490823 rayon lumineux entre la source de lumière et la cellule. Conformément à l'invention, un morceau de roche est ainsi irradié au moyen de deux sources de rayons gamma, chacune ayant une intensité d'énergie différente. L'énergie de l'une est choisie de telle sorte que l'effet Compton pré- domine. L'énergie de l'autre est choisie de telle sorte que l'effet Compton et l'effet photoélectrique soient en compéti- tion. L'effet photoélectrique dépend fortement du numéro d'or- dre de l'élément, alors que l'effet Compton est indépendant du numéro d'ordre. En mesurant le rapport des intensités de ces deux dispersions ayant différents niveaux d'énergie, on obtient une quantité qui représente la proportion d'éléments lourds dans la roche. Dans de nombreux cas, le minerai et la roche sté- rile peuvent être clairement distingués l'un de l'autre. La forme et la dimension du morceau de roche ont rarement une action sur le résultat. Les énergies des radiations peuvent être choisies de telle sorte que la pénétration soit suffi- samment élevée pour empêcher que la poussière à la surface de la roche affecte le résultat. - La figure 3 représente l'unité électronique de l'analyseur en forme de bloc compact. Les intensités respec- tives I et II du rayonnement dispersé sont mesurées au moyen du détecteur dispersant d'énergie, pour chaque source la, 2a et lb, 2b. Les intensités de fond respectives Io et II sont soustraites de ces valeurs, et finalement le rapport des différences I -I T- o II - IIo est utilisé comme résultat de l'analyse effectuée. Dans un cas normal, la quantité T représente la proportion d'élément lourd dans le morceau de minerai par rapport au composant stérile. Les figures 4 et 5 représentent des schémas de fonctionnement de l'analyseur. Le schéma de la figure 4 représente une situation qui commence lorsqu'un nouveau morceau de roche arrive dans l'espace de mesure. Pour une question de simplification, le processus est tel que, si la mesure de la pièce précédente se poursuit encore, le nouveau morceau est classé comme minerai. L'interruption temporaire représentée sur la figure 5 est effectuée à des intervalles de 1 ms. Le résultat T d'essai mentionné plus haut est formé dans l'analyseur, et cette valeur T est comparée avec le seuil de tri T0 contenu dans la mémoire, cette comparaison détermine la sélection du morceau soit comme roche stérile soit comme minerai. 2490823 R E V E N D I C A T I 0 N S ) Procédé pour analyser des morceaux de minerais en vue de leur classement, par irradiation individuelle par des rayons gamma et analyse de la dispersion produite, procédé caractérisé par l'emploi de deux sources de radiation gamma, a niveau d'énergie différent, sélectionnées de telle sorte que dans l'une, l'effet Compton est prédominant, et dans l'autre, l'effet Compton et l'effet photoélectrique sont en compétition, le premier étant fortement dépendant du numéro d'ordre de l'élément, les intensités de la dispersion pro- duite par les deux sources de radiation étant comparées entre elles afin de déterminer la proportion d'éléments lourds pré- sents dans le morceau. ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le paramètre représentant le résultat du tri est constitué par le rapport (T) entre une première quantité étant l'intensité (I) de la dispersion produite par la première source, moins l'intensité (I) du bruit de fond de radiation, et une seconde quantité étant l'intensité (II) de la dispersion produite par la seconde source, moins l'intensité (IIl) du bruit de fond de radiation respectif. ) Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le détecteur utilisé est un détecteur à scintillations qui fonctionne avec dispersion d'énergie. 40) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les niveaux d'énergie des sources de radiation sont de l'ordre d'environ 20-150 keV et 300-1500 keV. ) Appareil pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend deux sources de radiations gamma (la, lb, et 2a, 2b), opérant chacune à un niveau d'énergie différent, les sources de ra- diation étant adaptées à irradier le morceau simultanément et leurs niveaux d'énergie étant sélectionnés de telle sorte que dans la dispersion de la radiation, l'effet Compton est prédominant à un des niveaux d'énergie, et l'effet Compton et l'effet photoélectrique sont en compétition à l'autre niveau d'énergie, la dispersion produite par les radiations étant effectuée par un détecteur (6) situé de façon à ne recevoir essentiellement que la radiation dispersée par le morceau de 6 2490823 minerai (5), un organe de mesure étant de plus connecté au détecteur afin de comparer entre elles les intensités des dispersions produites par les deux sources de radiation. ) Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que les sources de radiation (la, lb, 2a, 2b) sont situées sensiblement au même point. ) Appareil selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comporte deux paires similaires de sources de radiation (la, lb; 2a, 2b), chacun comprenant des sources avec différents niveaux d'énergie et étant positionné symé- triquement des deux côtés du détecteur (6), notamment un détecteur à scintillations. ) Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que le détecteur (6) est relié à un circuit d'analyse électronique qui comporte un analyseur à grandeur d'impulsions et un microprocesseur relié à l'analyseur.