СЕНСОР ДЛЯ ЭКСПРЕСС-ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ

Настоящая полезная модель относится к средствам контроля и анализа качества минерального сырья в технологических потоках рентгенофлуаресцентным методом.
Из существующего уровня техники известно техническое решение (1) включающее устройство облучения с коллиматором, устройство регистрации с коллиматором и кронштейн с опорной плоскостью.
Недостатком данного технического решения является недостаточная возможность селекции объектов измерения, последовательно подаваемых в зону измерения за счет применения «прямой» геометрии облучения-регистрации, когда устройство облучения и устройство регистрации закреплены по отношению к кронштейну таким образом, что продольные оси симметрии устройств параллельны.
Наиболее близким к заявленному техническому решению является устройство (2) характеризующееся перечисленными выше признаками, но при этом кронштейн выполнен с возможностью изменения угла между продольными осями симметрии устройств облучения и регистрации.
Недостатком данного технического решения является низкая точность анализа неподготовленных минеральных образцов произвольной геометрической формы. Технически противоречие заключается в том, что коллиматоры устройства облучения и устройства детектирования выполнены таким образом, что формируют «пятно» острого форуса на измеряемой (опорной) поверхности образца. При этом различные неподготовленные образцы создают вариацию расстояния от опорной поверхности до устройства облучения заданные геометрические условия измерения нарушаются, система расфокусируется, что приводит к ошибкам измерений.
Задача, решаемая заявляемой полезной моделью заключается в выборе конструкции кронштейна, обеспечивающей взаимное расположение устройства облучения, устройства регистрации, опорной плоскости, а конфигурации «пятна» на опорной поверхности за счет коллиматоров, таким образом, чтобы повысить точность анализа и селекцию анализируемых образцов произвольной геометрической формы. Речь идет о формировании оптимальных геометрических условий измерений, устраняющих противоречие между двумя функциями сенсора, а именно: точность анализа поверхности неподготовленных образцов и точность селекции одного образца от другого, рядом расположенного образца, для их раздельного анализа.
Данная задача решается за счет того, что кронштейн выполнен с возможностью фиксации устройства облучения и устройства регистрации в положении, когда продольные оси симметрии устройства облучения и регистрации пересекаются в точке, расположенной на опорной плоскости, при этом образуют угол 45±2°, устройство облучения расположено на расстоянии 100±10 мм от опорной плоскости, а его ось симметрии перпендикулярна опорной плоскости, при этом коллиматор устройства облучения имеет конфигурацию, формирующую «пятно» при пересечении потока с опорной плоскостью размером 40±2 мм х 6±1 мм, а коллиматор устройства регистрации выполнен таким образом, что ограничивает диаграмму чувствительности устройства регистрации размерами «пятна».
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является повышение точности экспресс-анализа неподготовленных образцов произвольной геометрической формы и обеспечение пространственной селекции образцов для их раздельного анализа.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, на которых изображено:
на фиг.1 - геометрия измерений прибора РИКОР-4;
на фиг.2 - геометрия измерений заявляемой полезной модели;
на фиг.3 - принцип пространственной селекции образцов заявляемой полезной моделью.
На фиг.1 приведена геометрия измерений прибора РИКОР-4 (прототип), которая характеризуется кронштейном 3 с изменяемым углом между осями устройства облучения 1 (рентгеновская трубка) и устройства регистрации 2 (детектор). Прототип снабжен коллиматорами на устройствах облучения и регистрации 4, обеспечивающими острую фокусировку продольных осей устройств облучения и регистрации в точке на поверхности подготовленного образца 5 (опорная поверхность).
На фиг.2 приведена геометрия измерений заявляемой полезной модели. Геометрия характеризуется закреплением устройств облучения 1 и регистрации 2 в кронштейне под углом 45±2° между их продольными осями, так что оси пересекаются в точке на опорной плоскости, при этом ось устройства облучения перпендикулярна опорной поверхности, а расстояние от опорной поверхности до устройства облучения составляет Н=100±10 мм.
Коллиматоры устройств облучения и регистрации формируют диаграмму чувствительности, образующую при пересечении с опорной плоскостью «пятно» а×b=40±2 мм×6±2 мм.
На фиг.3 приведен принцип пространственной селекции анализируемых образцов произвольной геометрической формы при положении оси устройства регистрации совпадающей с осью устройства облучения 1 и при их взаиморасположении под углом 2. Совмещенные графики изменения сигнала сенсора при перемещении образцов через «пятно» иллюстрируют более достоверную селекцию границы образцов при угловом взаиморасположении устройств 4 сравнительно с расположением устройств в прямой геометрии 3*.
Работает полезная модель следующим образом, фиг.2.
Кронштейн 3 обеспечивает закрепление устройства облучения 1 и устройства регистрации 2 под углом 45±2° между их продольными осями так, что они пересекаются в точке на опорной плоскости, при этом ось устройства облучения перпендикулярна плоскости, а устройство облучения расположено на расстоянии 100±10 мм от опорной плоскости. Коллиматоры 6 устройства облучения и устройства регистрации «вырезают» на опорной плоскости «пятно» размером а×b=40±2 мм×6±2 мм с центром в точке пересечения осей.
Анализируемые образцы последовательно подаются в область «пятна» на опорной плоскости вдоль опорной плоскости.
Устройство облучения создает поток первичных квантов рентгеновского диапазона в границах «пятна» на опорной плоскости и возбуждает вторичное излучение в поверхности образца, прилегающего к опорной плоскости.
Устройство регистрации при помощи коллиматора аккумулирует вторичное излучение от поверхности образца в пределах «пятна» и выполняет экспресс-анализ качества куска известным рентгенофлуоресцентным методом. За счет выбранных геометрических условий измерения, как показано на фиг.3, устройство регистрации фиксирует границу между образцами (выполняет пространственную селекцию), что обеспечивает раздельный экспресс-анализ каждого образца.
Заявляемые признаки взаиморасположения устройств (геометрические условия измерения) являются существенными и оптимальными для одновременной пространственной селекции образцов и выполнения раздельного экспресс-анализа образцов рентгенофлуоресцентным методом.
Эффективность заявляемого технического решения проверена расчетно-экспериментальным методом с учетом [3] и [4].
Использованные источники: (ИНИД 56)
1. rados.ru>equipment-PRK.html.
2. xrayoptic.ru>rikor_4.htm.
3. Геометрический фактор радиометрических сепараторов. Тихонов О.Н., Каган Б.С., Фрумкин С.П. / Обогащение руд - 1980, №6, с.37-39.
4. Отчет о НИР по теме «Разработка, изготовление, испытания интеллектуального сенсора для экспресс-анализа качества минерального сырья» (промежуточный) рег. УДК 539.1.074