RU197194U1 - Сканирующее устройство экспресс анализа кернов - Google Patents
Сканирующее устройство экспресс анализа кернов Download PDFInfo
- Publication number
- RU197194U1 RU197194U1 RU2020101560U RU2020101560U RU197194U1 RU 197194 U1 RU197194 U1 RU 197194U1 RU 2020101560 U RU2020101560 U RU 2020101560U RU 2020101560 U RU2020101560 U RU 2020101560U RU 197194 U1 RU197194 U1 RU 197194U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- analyzer
- ray fluorescence
- cores
- platform
- electric drive
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
- G01N23/22—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by measuring secondary emission from the material
- G01N23/223—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by measuring secondary emission from the material by irradiating the sample with X-rays or gamma-rays and by measuring X-ray fluorescence
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
Abstract
Использование: для рентгенофлюоресцентного экспресс-анализа кернов. Сущность полезной модели заключается в том, что сканирующее устройство для рентгенофлюоресцентного экспресс-анализа кернов снабжено компьютером с программами управления движением, визуализации и обработки полученных данных и включает опорную раму, одна из сторон которой оборудована линейным горизонтальным электроприводом, на котором установлена стойка, снабженная вертикальным линейным электроприводом с горизонтальной площадкой, на которой расположен модуль установки портативного рентгенофлюоресцентного анализатора, при этом опорная рама снабжена поддоном, выполненным из стали с толщиной стенок не менее 4 мм, а модуль установки анализатора выполнен в виде двух соосно установленных стаканов цилиндрической формы, внешний из которых неподвижно закреплен на горизонтальной площадке, а внутренний выполнен свободно перемещающимся внутри первого и снабжен винтами для крепления анализатора, а оба стакана и площадка снабжены соосно расположенными отверстиями. Технический результат: расширение ассортимента сканирующих устройств экспресс-анализа кернов. 2 ил.
Description
Полезная модель относится к аналитической технике быстрой оценки элементного состава и его изменения в различных типах отложений, преимущественно влажных, грунтов и других материалов, с использованием в геологии, палеоокеанографии, защите окружающей среды и других областях.
В последнее время получили широкое распространение рентгенофлюоресцентные (РФА) коре-сканеры для автоматического сканирования химического состава кернов в миллиметровых или субмиллиметровых интервалах. Такое сканирование обеспечивает относительно быстрое, неразрушающее обнаружение элементных и текстурных вариаций с миллиметровым разрешением для широкого спектра материалов. Большинство таких установок предназначены для изучения кернов твердых пород или высушенных осадков, а также искусственных твердых препаратов, изготовленных из влажных осадков.
В большинстве случаев - это дорогие автоматизированные многофункциональные коре-сканеры, в том числе и РФА-сканеры, обеспечивающие высокое разрешение, представляющие собой, стационарную хорошо экранированную конструкцию, устанавливаемую в отдельном помещении. Такие сканеры включают горизонтально расположенную систему установки образцов, перпендикулярно к ней на стойке расположенную регистрирующую часть (спектрометр) и автоматизированную систему управления и записи спектров, например, заявки CN №201335816 Y, WO 03/021244 Al, GB №217423 А.
К ним относятся и РФА сканеры фирм CORTEX (Corescanner Texel) и Avaatech, которые смонтированы в закрытых боксах и предназначены для непрерывного сканирования в том числе и морских отложений. Сканер CORTEX выполнен с возможностью движения керна, расположенного в лотке, по регулируемым направляющим вдоль измерительной (регистрирующей) системы, которая остается неподвижной. В приборе Avaatech (http://www.avaatech.com/) лоток с керном остается неподвижным, а измерительная система перемещается вдоль керна, уменьшая тем самым общий размер прибора.
Как правило, подготовка влажного керна включает как можно более тщательное выравнивание поверхности для удаления неровностей, связанных с разрезанием керна. Впоследствии поверхность покрывается тонкой (4 мкм) сверхлегкой пленкой, дополнительно уменьшающей шероховатость поверхности и предотвращающей загрязнение датчика анализатора во время сканирования. В зависимости от используемого датчика пленку при измерениях могут заменить на майларовую. Обе системы содержат датчики контроля опускания анализатора на поверхность образца (Influence of the water content on X-ray fluorescence core-scanning measurements in soft marine sediments /Rik Tjallingii, Ursula Martin Torsten Bickert / https://doi.org/10.1029/2006GC001393).
Известен коре-сканер ITRAX XRF - автономный прибор рентгенофлюоресцентного анализа, в котором регистрирующая часть неподвижна, а образец перемещается под нее. В кернах, где поверхность образца осела, приходится ее механически поднимать до измеренного расстояния детектора (Ludvig Lowemark и др. «Practical guidelines and recent advances in the Itrax XRF core-scanning procedure)) Quaternary International v. 514, 30 April 2019, p. 16-29).
В качестве мобильных устройств известны ручные анализаторы РФА химического состава металлов, руды, почвы, оснащенные источником излучения и детектором в одном устройстве, например, модель DELTA Professional. Анализатор содержит выступающую (измерительную) часть для его позиционирования на объекте измерения и ручку для удержания. Подобные устройства способны с оптимальной скоростью производить рентгенофлюоресцентный анализ, имеют широкий диапазон определяемых элементов и обладают высоким пределом обнаружения (http://energydevelopment.ru/catalog/analizator-metallov-portativniy/olympus-delta-professional). Однако, вследствие характера поверхности кернов (неоднородности образцов и шероховатости поверхности), результаты являются полуколичественными, но в то же время обеспечивают надежные записи об относительной изменчивости уровня элементного состава и использование данных для определения геохимии в реальном времени.
На базе ручных анализаторов разработаны ряд мобильных устройств для рентгенофлюоресцентного анализа. Известно, например, мобильное устройство для рентгенофлуоресцентного анализа, выполненное в виде отдельного переносного бокса, в котором используют съемный ручной РФА анализатор (п. РФ №2680864 С1).
В качестве наиболее близкого к заявляемому нами рассматривается автоматизированный комплекс GeRDA-3 (фирма MEFFA) для проведения геохимических исследований (https://meffalab.com/ru/gerda-3/). Комплекс включает в себя координатный стол с ЧПУ, USB - фотокамеру высокого разрешения, РФА - анализатор Olympus Vanta и компьютер с программами управления, визуализации и обработки полученных данных. В качестве несущего элемента координатного стола использована опорная рама, обеспечивающая жесткость всей конструкции и снабженная рельсовыми направляющими, по которым передвигается рабочая часть в виде вертикально установленной на поперечной балке стойки с расположенном на ней модуле крепления ручного РФА-анализатора. Рама оборудована поддоном для размещения образцов. В данном комплексе портативный анализатор жестко закреплен в подвижном модуле и его движение в горизонтальном и вертикальном направлениях при изменении топографии поверхности образца регулируется программно либо оператором в ручном режиме. Однако, его использование вызывает трудности при непрерывном анализе морских кернов, имеющих мягкую с повышенным содержанием воды структуру, в том числе связанную с необходимостью постоянного присутствия оператора.
Трещины, выемки или разрывы на поверхности керна вызывают множество проблем, особенно при записи, при которой измерения записываются непрерывно и хранятся в виде данных в средних точках каждого шага, и эти проблемы нельзя предотвратить, выбирая размер шага. Подъем и опускание анализатора РФА через заданные промежутки времени при отсутствии корректировки может привести к потере данных. Один из способов обойти это - нанесение тонкой съемной ленты из политетрафторэтилена во время начального топографического сканирования поверхности с использованием лазерного дальномера. После завершения такого сканирования лента удаляется, и тогда анализатор будет проходить через трещины во время измерительного сканирования без какой-либо регулировки по высоте со стороны оператора. Однако это дополнительное время и сложная последующая обработка спектров.
Проблема решаемая заявляемой полезной моделью состоит в расширении ассортимента сканирующих устройств экспресс-анализа кернов за счет разработки мобильного сканирующего устройства рентгенофлюоресцентного анализа кернов, обеспечивающего его эксплуатацию в качестве настольного инструмента и непрерывное сканирование образцов кернов в миллиметровых интервалах с высоким разрешением.
Поставленная проблема с достижением данного технического результата решается мобильным сканирующим устройством для рентгенофлюоресцентного экспресс-анализа кернов, снабженным компьютером с программами управления движением и обработки полученных данных, и включающим опорную раму, одна из сторон которой оборудована линейным горизонтальным электроприводом, на котором установлена стойка, снабженная вертикальным линейным электроприводом с горизонтальной площадкой, на которой расположен модуль установки портативного рентгенофлюоресцентного анализатора, при этом опорная рама снабжена поддоном, выполненным из стали с толщиной стенок не менее 4 мм, а модуль установки портативного рентгенофлюоресцентного анализатора выполнен в виде двух соосно установленных стаканов цилиндрической формы, внешний из которых неподвижно закреплен на горизонтальной площадке, а внутренний выполнен свободно перемещающимся внутри первого и снабжен винтами для крепления анализатора, а оба стакана и площадка снабжены соосно расположенными отверстиями.
Предложенное выполнение модуля установки портативного анализатора, конструкция которого позволяет в случае изменения микротопографии поверхности образца, что часто происходит с мягкими влажными образцами, корректировать положение анализатора автоматически за счет возможности свободного вертикального перемещения внутреннего стакана модуля, обеспечивая постоянное соприкосновение регистрирующего окна анализатора с поверхностью образца, что в свою очередь приводит к повышению точности количественного и качественного анализа с меньшими затратами человеческого участия и затратами времени при непрерывных сериях измерений, особенно в мягких образцах.
Опорная рама обеспечивает жесткость и устойчивость устройства. Материал ее изготовления определяется исходя из специфики эксплуатации. Это прежде всего ее долговечность и антикоррозийность, в том числе и от попадания морской воды из кернов морских донных отложений, например, из стойкой к солям нержавеющей стали AISI 316. Поддон для керна, так же, как и опорная рама, выполняют из нержавеющей стали, а для обеспечения безопасности оператора от рассеянного рентгеновского излучения, толщина стенок поддона устанавливается не менее 4 мм. Сам поддон размещают и фиксируют на опорной раме.
В качестве регистрирующего устройства используют портативный РФА анализатор, соответствующей конструкции и поставленным целям исследования, например, Olympus VANTA, лазерный спектрометр Z-200 или -300 series SciAps. Анализатор, также как и приводы, подключен к управляющему компьютеру (далее на Фиг. 1 не показан).
На Фиг. 1 схематично изображен заявляемое устройство, где 1 - опорная рама, 2 - поддон, 3 - вертикальная стойка, 4 - модуль установки регистрирующего устройства, 5 - горизонтальная площадка, 6 - линейный горизонтальный электропривод, 7 - линейный вертикальный электропривод для перемещения площадки (5).
На фиг. 2 изображен модуль (4) установки портативного анализатора, где 8 - внешний стакан, 9 - внутренний стакан, 10 - отверстие для регистрирующего окна анализатора.
Устройство включает опорную прямоугольную раму (1) и установленный на ней поддон (2), который может быть выполнен с возможностью перемещения в горизонтальной плоскости рамы, например, по специальным пазам или рельсам. На горизонтальном приводе (6), установлена стойка (3) с приводом (7), обеспечивающим вертикальное перемещение площадки (5), на которой жестко зафиксирован модуль (4) установки регистрирующего анализатора РФА, в виде стакана (8), в котором установлен свободно перемещающийся вертикально внутренний стакан (9).
Управление движением подвижных частей устройства (горизонтальным перемещением стойки и вертикальным - площадки) осуществляется компьютером (на фиг. не приведен), содержащим также управляющую программу визуализации и обработки полученных с анализатора данных.
Заявляемая сканирующая установка прошла успешную апробацию на исследовательских судах и в лабораторных условиях.
Была изготовлена установка на базе портативного анализатора DELTA Professional mod:2000. Опорная рама и поддон выполнены из нержавеющей стали под размер керна длиной 1300 мм. Модуль установки анализатора выполнен в виде двух цилиндрических стаканов диаметров 130 и 120 мм.
В качестве образцов использовали отобранные гравитационным пробоотборником керны с относительной влажностью от 20 до 80%, поверхность которых покрывали тонкой майларовой пленкой, прозрачной для рентгеновских лучей. Поскольку во время измерения анализатор устройства вступает в контакт с поверхностью керна, пленка предотвращает загрязнение окна анализатора. В качестве линейных приводов использовали приводы, подходящие для наших измерений: под нагрузку перемещения РФА анализатора (весом 4 кг) и длинны кернов до 1300 мм. В модуль (4) устанавливают анализатор РФА, фиксируют его во внутреннем стакане (9) и перемещают модуль в начало измерений. На управляющем компьютере устанавливают начальные координаты и дискретность измерения, время измерения, в заданной точке, задается анализатором. При шаге измерения 3 мм для сканирования метрового керна требуется 5 часов.
Claims (1)
- Сканирующее устройство для рентгенофлюоресцентного экспресс-анализа кернов, снабженное компьютером с программами управления движением, визуализации и обработки полученных данных, и включающим опорную раму, одна из сторон которой оборудована линейным горизонтальным электроприводом, на котором установлена стойка, снабженная вертикальным линейным электроприводом с горизонтальной площадкой, на которой расположен модуль установки портативного рентгенофлюоресцентного анализатора, при этом опорная рама снабжена поддоном, выполненным из стали с толщиной стенок не менее 4 мм, а модуль установки анализатора выполнен в виде двух соосно установленных стаканов цилиндрической формы, внешний из которых неподвижно закреплен на горизонтальной площадке, а внутренний выполнен свободно перемещающимся внутри первого и снабжен винтами для крепления анализатора, а оба стакана и площадка снабжены соосно расположенными отверстиями.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020101560U RU197194U1 (ru) | 2020-01-15 | 2020-01-15 | Сканирующее устройство экспресс анализа кернов |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020101560U RU197194U1 (ru) | 2020-01-15 | 2020-01-15 | Сканирующее устройство экспресс анализа кернов |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU197194U1 true RU197194U1 (ru) | 2020-04-10 |
Family
ID=70151011
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020101560U RU197194U1 (ru) | 2020-01-15 | 2020-01-15 | Сканирующее устройство экспресс анализа кернов |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU197194U1 (ru) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20120288058A1 (en) * | 2011-05-13 | 2012-11-15 | Rigaku Corporation | X-ray multiple spectroscopic analyzer |
RU2507510C1 (ru) * | 2012-09-03 | 2014-02-20 | Шлюмберже Текнолоджи Б.В. | Способ измерения весовой концентрации глины в образце пористого материала |
CN107367520A (zh) * | 2017-06-27 | 2017-11-21 | 中国石油天然气股份有限公司 | 一种基于xrf识别细粒沉积岩岩性的方法 |
RU2657055C2 (ru) * | 2013-07-11 | 2018-06-08 | Ингрейн, Инк. | Оценка интервала глубин ствола скважины по фрагментам породы |
RU2680864C2 (ru) * | 2014-08-01 | 2019-02-28 | Хельмут Фишер Гмбх Институт Фюр Электроник Унд Месстекник | Ручной инструмент и мобильное устройство для рентгенофлуоресцентного анализа |
-
2020
- 2020-01-15 RU RU2020101560U patent/RU197194U1/ru active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20120288058A1 (en) * | 2011-05-13 | 2012-11-15 | Rigaku Corporation | X-ray multiple spectroscopic analyzer |
RU2507510C1 (ru) * | 2012-09-03 | 2014-02-20 | Шлюмберже Текнолоджи Б.В. | Способ измерения весовой концентрации глины в образце пористого материала |
RU2657055C2 (ru) * | 2013-07-11 | 2018-06-08 | Ингрейн, Инк. | Оценка интервала глубин ствола скважины по фрагментам породы |
RU2680864C2 (ru) * | 2014-08-01 | 2019-02-28 | Хельмут Фишер Гмбх Институт Фюр Электроник Унд Месстекник | Ручной инструмент и мобильное устройство для рентгенофлуоресцентного анализа |
CN107367520A (zh) * | 2017-06-27 | 2017-11-21 | 中国石油天然气股份有限公司 | 一种基于xrf识别细粒沉积岩岩性的方法 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Автоматизированный комплекс GeRDA-3 (фирма MEFFA) для проведения геохимических исследований, https://meffalab.com/ru/gerda-3/. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Huang et al. | Portable laser scanner for measuring soil surface roughness | |
US3850526A (en) | Optical method and system for measuring surface finish | |
Romkens et al. | A laser microreliefmeter | |
RU94010095A (ru) | Система анализа индикаторной полоски | |
US4914828A (en) | Surface inspection device and method | |
CN113624147B (zh) | 一种烟叶厚度、密度无损检测***和方法 | |
Budziak et al. | Automation of the capillary rise technique for measuring contact angles | |
CN217277831U (zh) | 一种适用于便携式光谱仪的精确测量装置 | |
US20140098940A1 (en) | Method and apparatus for investigating the x-ray radiographic properties of samples | |
RU197194U1 (ru) | Сканирующее устройство экспресс анализа кернов | |
CN111750801A (zh) | 一种离线的非接触式评价钢板型的方法及测量平台 | |
CN108120403A (zh) | 一种平直度尺检验平台装置及其使用方法 | |
L'Orange et al. | A high-throughput, robotic system for analysis of aerosol sampling filters | |
CN204731151U (zh) | 激光测量核孔膜均匀度的装置 | |
JP2000506596A (ja) | 核燃料集合体を検査する装置 | |
GB2178164A (en) | Particle-size analysis by sedimentation | |
CN105510179A (zh) | 一种基于环刀法自动化测土密度仪 | |
JP2005274367A (ja) | 高所の大面積汚染検査装置 | |
CN211553820U (zh) | 一种首饰用样品测试装置 | |
Yogaswara et al. | The development of experimental sets for measuring linear thermal expansion coefficient of metal using digital video-based single slit diffraction method | |
CN210242713U (zh) | 相机探测器指向和焦面组件安装面夹角的检测装置 | |
CN212585658U (zh) | 一种食品检验仪器 | |
US3160753A (en) | Method and means for measuring hardness | |
RU214630U1 (ru) | Устройство для регистрации естественного гамма-излучения сыпучих веществ | |
CN202836522U (zh) | 非接触表面微小深度自动检测仪 |