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Dokumentenidentifikation DE3046878C2 22.09.1988
Titel Vorrichtung zum Messen radioaktiver Emissionen
Anmelder General Mining Union Corp. Ltd., Johannesburg, Transvaal, ZA
Erfinder Böhme, Rolf Carsten, Kyalami, Transvaal, ZA
Vertreter Ruff, M., Dipl.-Chem. Dr.rer.nat.; Beier, J., Dipl.-Ing., Pat.-Anwälte, 7000 Stuttgart
DE-Anmeldedatum 12.12.1980
DE-Aktenzeichen 3046878
Offenlegungstag 03.09.1981
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 22.09.1988
Veröffentlichungstag im Patentblatt 22.09.1988
IPC-Hauptklasse G01T 1/202

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Üblicherweise wird die von einer radioaktiven Quelle, beispielsweise 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 geformten 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, beispielsweise 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 Hauptanspruch 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 praktisch die gesamte Innenabmessung des Gehäuses für die Szintillatoren 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 Szintillatorkristalle 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 Lichtübertragungseinrichtung 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 Ausführungsbeispieles 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 Kristallszintillationsdetektor 10, einen Fotomultiplier 12 und ein optisches Prisma 14 auf. Der Detektor und der Multiplier werden 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 Reflexion 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 zentrallen 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 Materialien für die Auskleidung sind reineres Blei als das Blei des Gehäuses, oder irgendein geeignetes Metall mit einer niedrigeren Atomordnungszahl als die von Blei, beispielsweise radioaktiv unkontaminiertes Kupfer oder Cadmium.

Die natürliche Radioaktivität von Blei variiert mit der kosmischen 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 wesentlich 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 Querbewegung 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 anderen Seite der Trennlinie passen.

Die Detektoren sind in dem Gehäuse in der in Fig. 3 dargestellten Konfiguration in zwei im wesentlichen U-förmigen Aluminiumgehäusen 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 Zwischenraum 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 Gehäuse kann auch so angeordnet werden, daß die Achse des Durchganges 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.


Anspruch[de]
  1. 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) ausgebildet und zur Bildung des Durchgangs in Vielzahl mit möglichst wenig Zwischenräumen parallel zueinander und zur Bewegungsrichtung des Guts angeordnet sind und die Fotomultiplier (12) mit den Stirnflächen der parallel dazu angeordneten Szintillatoren über je ein optisches Prisma verbunden sind.
  2. 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. 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. 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 Aluminiumhülsen (30) gehalten werden und innere Hülsenteile eine Auskleidung für den Durchgang (20) für das Gut bilden.






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