DE3046878C2 - - Google Patents
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- G01—MEASURING; TESTING
- G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
- G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
- G01T1/16—Measuring radiation intensity
- G01T1/20—Measuring radiation intensity with scintillation detectors
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
Üblicherweise wird die von einer radioaktiven Quelle, bei
spielsweise einen Partikel von Mineralerz, emittierte Strahlung
mit Hilfe eines Kristalldetektors gemessen, der eine flache
Rezeptoroberfläche besitzt, in deren Bereich die Partikel
angeordnet oder an der sie vorbeibewegt wird, während sie bezüglich
ihrer Radioaktivität gemessen wird. Eine Schwierigkeit mit
diesem System von Strahlungsmessung liegt darin, daß die
Strahlungsemissionen des körnigen Guts in alle Richtungen von
der Strahlungsquelle ausgehen, wobei die
Strahlung in den unterschiedlichen Richtungen unterschiedliche
Intensitäten aufweist, und zwar aufgrund der unterschiedlichen
Strahlungsabsorption durch das Material des unregelmäßig ge
formten Guts. Mit dem genannten Meßsystem können Fehler
vorkommen und kommen tatsächlich auch vor, wenn das körnige Gut
in Richtung auf den Detektor in der Richtung orientiert ist,
in der es am geringsten radioemittierend ist.
Eine weitere Schwierigkeit mit dem oben genannten Meßsystem
liegt darin, daß der Detektor die emittierte Strahlung des Guts
gegen einen Hintergrund natürlicher kosmischer und
anderer Strahlung messen muß. Dies ist eine ernste Schwierigkeit
bei der Messung der radioaktiven Strahlung von Erzen, beispiels
weise wie sie in südafrikanischen Goldminen angetroffen werden,
die im Gegensatz zu Uranerz nur schwach emitterend sind und
Emissionswerte besitzen, die der Hintergrundstrahlung sehr
nahe sind.
Es ist bereits eine Vorrichtung dieser Art bekannt (US-PS
30 52 353). Bei dieser bekannten Anordnung sind in einem Gehäuse
vier Meßelemente sternförmig in einer Ebene angeordnet. Jedes
Meßelement besteht aus einem Szintillator und einem hinter
diesem in axialer Verlängerung angeordneten langgestreckten
Fotomultiplier. Die Lichtemissionen aus dem Szintillator gelangen
direkt in den unmittelbar anschließenden Fotomultiplier. Diese
Anordnung ist nur in der Lage, Emissionen in einer Ebene um
das Gut zu messen und Strahlung nur in axialen Richtungen
der Detektoren zu entdecken.
Aus der DE-OS 24 00 693 ist weiterhin
eine Anordnung zum Messen der Strahlen
radioaktiven Guts bekannt, bei der die
Meßkammer in Blei eingeschlossen ist.
Zwei flache Kristallszintillatoren sind über
ihre großen Flächenseiten mit anschließenden
Fotomultipliern verbunden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung
der eingangs genannten Art zu schaffen, die in der Lage ist,
die zu messende Strahlung mit geringem Aufwand
bei möglichst kurzer Bauweise der Vorrichtung effektiv zu
erfassen.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Vorrichtung nach dem Hauptan
spruch vorgesehen.
Durch die langgestreckte Form der Kristalle und deren parallele
Anordnung bilden diese einen Tunnel, durch den die zu messenden
Körner hindurchbewegt werden können. Das Gehäuse kann wesentlich
besser ausgenutzt werden, da die Multiplier nicht mehr hinter,
sondern neben den Szintillatoren angeordnet sind, so daß prak
tisch die gesamte Innenabmessung des Gehäuses für die Szintil
latoren zur Verfügung steht. Die Anordnung der Fotomultiplier
neben den Kristallen wird durch die Prismen erst ermöglicht.
Aufgrund der Tatsache, daß zwischen den Kristallen möglichst
wenig Zwischenraum bleibt, geht praktisch keine Strahlung
verloren. Die Umlenkung der von Szintillatoren ausgehenden
Lichtimpulse zu nicht axial angeordneten Fotomultipliern
ist an sich schon aus der US-PS 39 82 128 bekannt.
In Weiterbildung kann vorgesehen sein, daß jedes Primsa in
einer Ebene quer zu den Achsen des jeweiligen Detektors und
Fotomultipliers eine achteckige Form aufweist. Hierdurch läßt
sich eine besonders enge Anordnung der Multiplier und Szintil
latorkristalle ermöglichen.
In Weiterbildung kann vorgesehen sein, daß das Gehäuse mindestens
teilweise aus Blei besteht und seine Innenseite eine Auskleidung
aufweist, die weniger radioaktiv ist als das Blei
des Gehäuses. Dadurch wird zusätzlich die Hintergrundstrahlung verhindert.
Zur besonders günstigen und kompakten Halterung kann vorgesehen
sein, daß die Kristalle, die Fotomultiplier und die Lichtüber
tragungseinrichtung in dem Gehäuse in ihren Positionen zwischen
Aluminiumhülsen gehalten werden, und innere
Hülsenteile eine Auskleidung für den Durchgang für das Gut
bilden.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbei
spieles näher beschrieben. Hierbei zeigt
Fig. 1 eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen
Detektors;
Fig. 2 eine Frontansicht des Detektors nach Fig. 1
und
Fig. 3 einen Querschnitt der erfindungsgemäßen
Strahlungsmeßstation.
Der in Fig. 1 und 2 dargestellte Detektor weist einen Kristall
szintillationsdetektor 10, einen Fotomultiplier 12 und ein
optisches Prisma 14 auf. Der Detektor und der Multiplier wer
den parallel zueinander durch zwei mit Durchbrüchen versehene
Rahmenelemente 16 gehalten, die, siehe Fig. 2, eine achteckige
Form aufweisen.
Das Prisma ist ein rechteckiges klares Kunststoffprisma, das
an dem Kristall 10 und an dem Fotomultiplier 12 angebracht ist,
so daß Lichtemissionen von dem Kristall 10 durch interne Re
flexion an den Oberflächen des Prismas auf den Fotomultiplier
gerichtet werden. Das Prisma ist in Vorderansicht komplementär
zu den Rahmenelementen 16 ausgebildet.
Die in Fig. 3 dargestellte Meßstation gemäß der Erfindung besteht
im wesentlichen aus einem Gehäuse 18, in dem eine Vielzahl
der in Fig. 1 und 2 dargestellten Detektoren um einen zentral
len Durchgang 20 angeordnet sind. Das Gehäuse 18 besteht aus
einer massiven Abschirmung 22 aus handelsüblichem Blei.
Da Blei dieser Art von sich aus radioaktiv ist, ist
das Gehäuse mit Hilfe eines Materials 24 ausgekleidet, das
radioaktiv reiner ist als handelsübliches Blei, um dadurch
die Hintergrundstrahlung zu verringern, die sonst von den
Detektoren festgestellt würde. Beispiele für geeignete Ma
terialien für die Auskleidung sind reineres Blei als das
Blei des Gehäuses, oder irgendein geeignetes Metall mit
einer niedrigeren Atomordnungszahl als die von Blei, bei
spielsweise radioaktiv unkontaminiertes Kupfer oder Cadmium.
Die natürliche Radioaktivität von Blei variiert mit der kos
mischen Strahlung von Ort zu Ort auf der Oberfläche der Erde,
und handelsübliches in Johannesburg in Südafrika erhältliches
Blei registriert bis zu 9 Zählungen pro Sekunde. Das wesent
lich teurere niedrigkontaminierte Blei an der gleichen Stelle
zählt 4 Zählungen pro Sekunde oder weniger.
Die Enden des Gehäuses sind mit Ausnahme des Durchganges 20
von der Bleiabschirmung und ihrer Auskleidung geschlossen. Das
Gehäuse und seine Auskleidung sind bei 26 aufgetrennt, um die
Anordnung der Detektoren in dem Gehäuse zu erleichtern, wobei
die beiden Hälften des Gehäuses bezüglich einer relativen Quer
bewegung mit Hilfe von Zapfen 28 aneinander gehalten werden,
die in dem Gehäuse-Material auf der einen Seite der Trennlinie
angeordnet sind und in Fassungen in dem Material auf der ande
ren Seite der Trennlinie passen.
Die Detektoren sind in dem Gehäuse in der in Fig. 3 dargestellten
Konfiguration in zwei im wesentlichen U-förmigen Aluminiumge
häusen 30 angeordnet, die längs einer Linie trennbar sind, die
mit der Trennlinie 26 übereinstimmt. Wie sich aus der Zeichnung
ergibt, liegt der Zweck der achteckigen Form der Prismen 14
der Rahmenelemente 16 darin, eine maximale Raumnutzung um
den Durchgang zu erreichen, so daß möglichst wenig Zwischen
raum zwischen den Kristalldetektoren 10 bleibt. Die elektrischen
Verbindungen zwischen einem zur Summierung der Signale von den
Fotomultipliern ausgebildeten Computer und den Multipliern selbst
sind nicht dargestellt, daß sie keinen Teil der Erfindung bilden
und an sich bekannt sind. Die Meßstation nach der Erfindung
findet insbesondere Anwendung bei der radiometrischen Analyse
von Erzen, wobei das körnige Gut in den
Durchgang 20 eingesetzt und für eine vorbestimmte Zeitdauer
gemessen wird. Bei dieser Art der Anwendung wird der mit
offenen Enden versehene Durchgang mit Hilfe von Bleitüren
geschlossen, die in der gleichen Art wie das Gehäuse zur
Minimierung der Hintergrundstrahlung ausgekleidet sind. Die
Station kann jedoch auch als Strahlungsmeßstation bei einer
Erzsortiervorrichtung verwendet werden, in welchem Fall der
Sortierförderer durch den Durchgang 20 hindurchgeht. Das Ge
häuse kann auch so angeordnet werden, daß die Achse des Durch
ganges senkrecht orientiert ist, und körniges Gut oder fein
verteiltes Material, das gemessen und in Abhängigkeit von der
radioaktiven Zählung sortiert werden soll, kann durch den
Durchgang unter Schwerkrafteinfluß hindurchgeleitet werden
oder einfach hindurchfallen.
Claims (4)
1. Vorrichtung zum Messen radioaktiver Emissionen von bewegtem körnigem Gut,
mit Szintillatoren und damit optisch verbundenen langgestreckten
Fotomultipliern (12) in einem Gehäuse (18) mit einem Durchgang für das Gut
zwischen den Szintillatoren, dadurch gekennzeichnet, daß die
Szintillatoren als langgestreckte Kristallszintillatoren (10) aus
gebildet und zur Bildung des Durchgangs in Vielzahl
mit möglichst wenig Zwischenräumen parallel
zueinander und zur Bewegungsrichtung des Guts
angeordnet sind und die Fotomulti
plier (12) mit den Stirnflächen der parallel
dazu angeordneten Szintillatoren über
je ein optisches Prisma verbunden sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
jedes Prisma in einer quer zur den Achsen des jeweiligen
Kristalls (10) und Fotomultpliers (12) verlaufenden Ebene
Achteckform aufweist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß das Gehäuse (18) mindestens teilweise aus Blei besteht
und seine Innenseite eine Auskleidung (24) aufweist, die
weniger radioaktiv ist als das Blei des Gehäuses
(18).
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Kristalle (10), die Fotomultiplier
(12) und die Lichtübertragungseinrichtungen (14) in dem
Gehäuse (18) in ihren Positionen zwischen Aluminium
hülsen (30) gehalten werden und innere Hülsenteile eine
Auskleidung für den Durchgang (20) für das Gut
bilden.
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