NO821483L - Fremgangsmaate og innretning for roentgenstraale-fluoressens-spektroskopi. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte og innretning for røntgenstråle-fluoressens(XRF)-spektroskopi. Den beskrevne teknikken og utstyret er spesielt nyttig for kvantativ borehullsanalyse av elementinnholdet til omgivende stein.

Mange andre anvendelser vil også være innlysende.

Hvert kjemisk element har et distinkt røntenstrålelinjespek-trum, hvis energi og derfor bølgelengder er avhengig kun av atomnummeret Z til elementet.

Som følge av dette er det mulig å identifisere tilstedeværelsen av elementet ved å observere ett eller flere av dets distinkte linjespekter. Disse distinkte røntgenstrålelinjer blir frembrakt når en elektron fra en av de ytre skallene i atomet tar plassen til et elektron som tidligere ble fjernet fra et indre skall. K-spektrene fremkommer fra elektronoverganger fra L-til K-skall som gir opphav til dubletten Ka^og Ka2og M- til K-overgangene som frembringer K3^og K3^• L-spektrene har et dusin eller flere linjer av lengre bølgelengde frembrakt av overganger fra M og øvre skall til L-skall. De høyere atom-nummerelementene har også M- og N-spektrer.

For å fjerne en elektron fra et indre skall er det nødvendig

å bombardere et atom med en elektromagnetisk stråle med høy energistråling slik som røntgenstråler éller gammastråler. Energi er nødvendig for å bevirke slik elektronledighet med å overskride energibindingen til elektronen i dens skall.

I tillegg til linjespektrum blir et kontinuerlig, nesten struk-turløst, bakgrunnsspektrum for bølgelengdene frembrakt ved slik bombardering. Når et røntgenstrålerør blir benyttet for å frembringe en strøm med bombarderende elektroner med høy energi blir dette spektrumet frembrakt ved hurtig retardasjon av elektronene i røntgenstrålerørets target. Når elektromagnetisk stråling av høy energi blir benyttet blir det kon-tinuerlige spektrumet frembrakt ved hjelp av kollisjon mellom fotoner til den elektromagnetiske strålingen og elektroner i samsvar med den velkjente "Compton-effekten". XRF-analysen er nærmere beskrevet i R.O. Muller, "Spectrochemical Analy-sis by X-ray Fluorescence", (Plenum 1972).

Strålingens intensitet i en hver XRF-spektrallinje er et mål på elementets konsentrasjon som frembringer slik spektrallinje. Som følge derav blir teknikken med XRF-analyser i stor grad benyttet for å analyse materialer slik som malmer, jord, glass, katalytter, legeringer, leire, støv, malinger, sili-kater og lignende for å bestemme deres elementsammensetning og konsentrasjon. Teknikkene kan fveks. bli benyttet for sporanalyse i et laboratorie eller for i strømanalyser ved prosesstrømmer.

En spesielt interessant anvendelse ved foreliggende oppfinnelse er bruken av XRF-analysen ved mineralprøver. Inntil nylig var slike XRF-analyser begrenset til laboratoriet. En malm-prøve som skal bli undersøkt ble hentet fra gruven, preparert for analysen i form av en oppløsning eller fint pulver og bestrålt med en kilde av elektroner med høy energi, røntgen-stråler eller gammastråler under kontrollerte laboratorie-betingelser. Det resulterende røntgenstrålespektrumet ble så målt over bølgelengdene av interesse for å bestemme hvilke mineraler som var tilstede og i hvilke konsentrasjoner. Denne prosessen er imidlertid naturligvis tidsødende og tillater ikke en prøve på stedet.

US-patent nr. 4.045.676 beskriver en teknikk som tillater bruk av XRF-analyse ved overflaten til en gruve. Ved denne teknikken ble en referansesampel preparert som har en kjent konsentrasjon av elementet som skal bli undersøkt. Referansesampelen blir så bestrålt av en egnet kilde og et bredt bakgrunns-strålingsspektrum fra sampelen blir målt av detektoren. For samme geometriske forhold for kilden, detektoren og sampelen blir en måling også gjort av intensiteten til røntgenstråle-utstrålingen som har den karakteristiske energien og derfor bølgelengdene til elementet hvis konsentrasjonen skal bli bestemt. For å undersøke dette elementet i steinmatrisen ved gruvens overflate blir gruvens overflate bestrålt med samme kilde og avstanden mellom kilde/detektoranordningen og gruveoverflaten blir endret inntil intensiteten til bakgrunnsstrålingen målt av detektoren er den samme som for den for referansesampelen.. En måling blir så gjort for intensiteten til røntgenstrålestrålingen som har den karakteristiske energien til elementet som blir undersøkt. Ut fra denne målingen og fra tidligere tilveiebrakte forhold mellom spektrallinje-intensiteten og bakgrunnen i sampelen med kjent konsentrasjon blir det foretatt en vurdering av elementets konsentrasjon.

Denne teknikken krever imidlertid bruk av i. de minste en referansesampel og muligheten for å styre det fysikalske forholdet mellom kilde/detektor og gjenstanden som skal bli undersøkt. Mens slik styring kan være mulig i laboratoriet eller ved en gruveoverflate kan den ikke bli benyttet ved et uttall andre anvendelser hvor undersøkelser er ønskelig.

I tillegg er kalibreringen av en slik anordning en langvarig oppgave som må bli utført manuelt i løpet av hver undersøkelse.

Foreliggende oppfinnelse angår en metode og innretning for utførelse av røntgenstråletluoressensanalyser hvor gjenstan-dens fysikalske form og det fysikalske forholdet mellom kilde/- detektor og gjenstanden som skal bli undersøkt ikke blir styrt. Denne teknikken og innretningen eliminerer behovet for å preparere samplene som ved laboratorieanalyser eller å kali-brere anordningen i løpet av eller mellom undersøkelsene som beskrevet i US-patent nr. 4.045.676. Dens bruk er spesielt fordelaktig ved utførelse av en på stedet analyse av konsentrasjonen til ett eller flere elementer under steinoverflaten til en materialmatrise slik som fjell. I samsvar med dette trekket ved foreliggende oppfinnelse blir en slik mineral-undersøkelse utført ved boring av et borehull inn i matrisen, innføring av en sonde i borehullet, i det sonden inneholder en egnet XRF-kilde/detektor, bestråling av matrisen detektering av spektrumet til strålingen som blir tilveiebrakt og

analysering av dette spektrumet.

Videre er en foretrukket utførelsesform av foreliggende oppfinnelse at spektrumet ble analysert ved telling av antall røntgenstrålefotoner i en tidsperiode detektert i det minste ved fire energiområder: et Compton-område hvor Compton-toppene ble observert, et kahtområde ved kanten av Compton-toppene,

et signalområde hvor røntgenstrålespektrallinjen eller signa-, let til det undersøkte elementet ble observert, og et bakgrunnsområde hvor bestrålingen som blir detektert er nesten ute-lukkende bestråling av kilden som har lekket gjennom skjermingen. Ut fra disse målingene blir konsentrasjonen til det undersøkte elementet bestemt ut fra følgende formel:

hvor S er antall fotoner som er talt og som har energi i signalområdet, C er antall fotoner talt i Compton-området, B er antall fotoner talt innenfor bakgrunnsområdet, E er antall fotoner talt innenfor kantområdet og K, til K fi er emperisk bestemte konstanter som angår ytelsen til sonden.

og K 2 er målefaktorer som angår antall telleverdier i signalet og Compton-området som er bidrag til lekkasjen til kilde-utstrålingen gjennom skjermingen. Disse verdiene avhenger av kildens spesielle geometri og detektoren og skjermingen mellom dem såvel som den relative størrelsen av signalet, Compton og bakgrunnsområdene. De ble bestemt fra observerte telleverdier for røntgenstrålefotonene i signalet, Compton og bakgrunnsområdet i fravær av elementet som skal bli under-søkt.

De øvrige konstantene tilveiebringer en stigning og en avskjæring som angår prosentkonsentrasjonen til elementet som blir udnersøkt til uttrykket

Konstantene K ■- i , til Kcblir bestemt ut fra en rekke målinger av referansesampler som har kjente prosentkonsentrasjoner fordelt gjennom konsentrasjonsområdet over hvilke sonden skal bli benyttet. For hver slik sampel blir sonden benyttet for å telle antall røntgenstrålefotoner detektert i signalet, kontoen og bakgrunnsområdet. Fra disse verdiene blir mengden:

beregnet for hver sampel, og for disse mengdene blir en minste kvadrering av en rett linje. Stigningen for denne rette linjen blir satt lik uttrykket: og skjæringen blir satt lik uttrykket:

En betydelig feilkilde ved detektoren er variasjoner i dens forsterkning på grunn av temperaturendringer, drift og lignende. Slike endringer i forsterkningen bevirker at detektoren feilleser energien til deh mottatte røntgenstrålebestrålingen som mengder større eller mindre enn den virkelige verdien.

Man har funnet at stigningen og skjæringsuttrykket varierer betydelig som en funksjon av forholdet E/C, som er en følsom-hetsmåling av hvor nøyaktig detektoren har behandlet de observerte telleverdiene i forhold til riktig energiområde og at variasjoner i stigning og skjæringsuttrykket med hensyn til observerte verdier for E/C kan bli benyttet for å kompensere for endringer i forsterkningen.

For å bestemme variasjoner av hellingen og skjæringsuttrykket med hensyn til E/C blir en datamaskinsberegning gjort av virk ningen av små forskyvninger i de observerte energiområdene for verdier til uttrykket:

for måling av referansesampler og stigningen og skjæringen til i det minste kvadrering av disse verdier. For verdien: beregnes spesielt for hver av referansesamplene for hver av fem forskjellige forskyvninger i de observerte energiområdene. For hver av disse fem forskyningene blir en minste kvadrering av en rett.linje gjort for de beregnede verdiene for:

og stigningen og skjæringen for disse linjene blir bestemt.

De fem verdiene for stigningen og de fem verdiene for skjæringen er hver funksjoner for forholdet E/C. Innenfor det normale feilforsterkningsområdet som sannsynligvis blir undersøkt av detektoren er der kun en enkel verdi for stigningen og en enkel verdi for skjæringen for hver verdi med E/C. For en observert verdi for forholdet E/C er det følgelig mulig å tilveiebringe ved interpolering mellom stigningsverdien en enkel verdi for en stigningskorreksjon og ved interpolering mellom skjæringsverdiene en enkel verdi for skjæringskorrek-sjon. For lineær interpolarsjon beregner datamaskinen stig-ningene K^ , Kg og skjæringene K^, K^ for rette linjer mellom fem stigningsverdier og fem skjæringsverdier henholdsvis og lagre disse verdiene som funksjoner av bestemte områder for E/C. Disse verdiene blir så benyttet for å beregne prosentkonsentrasjonen som beskrevet ovenfor.

I tillegg til borehullsmineralundersøkelser kan foreliggende oppfinnelse bli benyttet ved andre mineralundersøkelser slik som gruveoverflateundersøkelser og jordoverflateundersøkelser. Oppfinnelsen kan også benyttes for fjernavføling ved andre omgivelser slik som oceanografi og undersøkelser utenfor jorden. Teknikkene ved foreliggende oppfinnelse kan også bli benyttet for å utføre masseundersøkelser av malm, f.eks. ved graderings- og/eller sorteringsanordninger. Foreliggende oppfinnelse kan også bli benyttet for å detektere sporelementer ved prosesstrømmer og for å utføre kvalitetssikring og materialanalyser ved alle slags industrielle utganger. Den kan også bli benyttet for å detektere gjenstander gjemt i bagasje eller frakt ved å benytte foreliggende oppfinnelse for å detektere tilstedeværelsen av karakteristiske elementer ved slike gjenstander, eller karakteristiske konsentrasjoner ved slike elementer. Ved medisinske anvendelser kan oppfinnelsen: bli benyttet f.eks. ved å overvåke bevegelsen av et kjemisk element gjennom legemet. Ved alle disse anvendelsene kan nyttige resultater bli tilveiebrakt ved foreliggende oppfinnelse uten spesiell preparering av gjenstanden utsatt for røntgenstrålefluoriseringen og uten styring av de geometriske forholdene mellom kilde/detektor og gjenstanden.

Forskjellige sammenstillinger av innretningen blir benyttet for forskjellige anvendelser. For borehullsundersøkelser blir kilden og detektoren kombinert i en sonde som kan bli senket ned eller skjøvet ned i borehullet. Egnede elektro-niske innretninger i sonden frembringer signaler som representerer energien til mottatt bestråling og sender disse signalene til en dataanalysator som behandler spektrumet og beregner prosentkonsentrasjonen av elementet eller elementene som blir undersøkt. Kilden kan med fordel være en

57

kobolt og detektoren en kadmiumtelluridoblat. Sonden er sylindrisk tilnærmet 32 mm i diameter og 8 38 mm lang. Dataanalysatoren er en liten batteridrevet enhet som er forbundet med sonden ved hjelp av en egnet kabel. Når benyttet for overflateundersøkelser er kilden og detektoren med fordel anbrakt i en pistollignende anordning for håndtering med en hånd. For medisinsk anvendelse er kilden og detektoren med fordel anordnet i et leddet avsøkningshode. En eller flere av disse sammenstillingene vil generelt være egnet for andre anvendelser enn de beskrevet ovenfor.

Disse og andre formål, trekk og fordeler med foreliggende oppfinnelse skal bli nærmere beskrevet med henvisning til tegningene, hvor: Fig. 1 viser skjematisk bruk av oppfinnelsen for utførelse

av en undersøkelse i et borehull.

Fig. 2 viser en sonde som er senket ned i et borehull

ifølge foreliggende oppfinnelse.

Fig. 3 viser skjematisk flere alternative anordninger av

en kilde og detektor i en sonde som den vist på fig. 2 .

Fig. 4 viser et blokkdiagram av elektronikken i sonden på

fig. 2.

Fig. 5 viser et blokkdiagram av en utførelsesform av en

dataanalysator for bruk med sonden på fig. 2.

Fig. 6 viser et planriss av et operatørpanel for dataanalysa tor . Fig. 7 viser et typisk røntgenstråletluoressensspektrum. Fig. 8 viser et flytediagram av en utførelsesform av prosessen for utførelse av en undersøkelse i samsvar med foreliggende oppfinnelse. Fig. 9 og 10 viser kurver av typiske røntgenstråletluor-essensdata nyttig for forståelsen av bestemmelsen av kalibreringsfaktorene. Fig. 11, 12, 13 og 14 viser skjematiske diagram av utførel-sesf ormer av komponenter for sondeelektronikken på fig . 4. Fig. 1 viser anvendelsen av foreliggende oppfinnelse for ut-førelse av en borehullsundersøkelse av i det minste ett av elementene i matrisen som omgir borehullet. I samsvar med foreliggende oppfinnelse blir et borehull først, boret i matrisen hvis kjemiske innhold skal bli analysert. Dette borehullet kan være så lite som 38 mm i diameter og kan være hundrevis eller også tusenvis av meter dypt. I samsvar med oppfinnelsen blir en sonde 20 forbundet med en kabel 30 og senket ned med en vinsj 4 0 i borehullet. Som vist i det forstørrede utsnittet på fig. 2 inneholder sonden en kilde 5 0 for elektromagnetisk stråling med høy energi, en detektor 60 for røntgenstråletluoressens frembrakt i matrisen når den blir bestrålt av kilden og en elektronisk krets 70.

57

Kilden 50 er kobolt og detektoren 60 er kadmiumtellurid. Kretsen 70 behandler røntgenstråletluoressenssignaler mottatt av detektoren og sender dem ved hjelp av en signalkabel 80

til en analysator 90 som er anordnet på utsiden av borehullet. Analysatoren 90 er f.eks. en mikrodatamaskin som behandler mottatte signaler for å tilveiebringe en vurdert mengde for konsentrasjonen til i det minste ett element i matrisen som omgir borehullet.

På fig. 1 er sonden vist nedsenket i et vertikalt boret borehull. Oppfinnelsen kan imidlertid anvendes ved et hvert borehull boret i en hver vinkel. Hvor vekten av sonden og/eller vinkelen til borehullet er slik at sonden ikke kan bli senket ned i borehullet véd sin egen vekt kan en skyvestang bli benyttet for å skyve ned sonden.

Som vist på fig. 2 er sonden 20 torpedoformet med et sylindrisk rustfritt stålhus 110 som har en avrundet fremre ende 112 og en bakre monteringsinnretning 114 for kabelen som er forbundet med vinsjen. Sonden har f.eks. en diameter på omkring 32 mm og en lengde på 838 mm. I tillegg til .kilde, detektor og elektronisk krets inneholder sonden også fremre og bakre skjerming 120, 122 som former utstrålingsstrålen fra kilden 50, idet den bakre skjermen 120, 122 også stort sett reduserer mengden av stråling fra kilden 50 som faller inn på detektoren 60 .

Flere geometrier for kilden, detekoren og skjermingen kan

bli benyttet ved utførelsen av oppfinnelsen. Som vist på

fig. 2 er kilden 50, skjermingene 120, 122 anordnet slik at strålingen stråler ut fra kilden i et skivelignende mønster på tvers av lengdeaksen til sonden og omhyllende hele omkret-;.

sen til sonden. Dette strålingsmønsteret ...er kun 6 mm tykt ved sondens periferi. Detektoren 60 mottar likeledes røntgen-strålefluoressens fra den bestrålte matrisen over 360°. Som vist på fig. 3A kan det bestrålte området av en kilde 50A være begrenset av skjermingen til kun en del.av en sirkel slik som den viste 120° stuen. Området sett av en detektor 60A kan være begrenset på lignende måte. Andre sideseende geometrier kan bli benyttet innbefattet de på fig. 3B, 3C

og 3D hvor kildene 50B, 50C og 50D retter en smal stråle utover fra ene siden av sonden ved tilliggende matrise og detektorene 60B, 60C og 60D avføler røntgenstråletluor-essensen tilveiebrakt på denne måten. Som vist på fig. 3B er orienteringen for kilden 50B og detektoren 60B tilnærmet en rett vinkel i forhold til hverandre med skjermingen 122B derimellom. På fig. 3C og 3D er kildene 50C,. 50D og detektorene 60C og 60D orientert slik at retningen for utover-rettet stråling er i det vesentlige mot-parallell i forhold til retningen til strålingen mottatt av detektoren. På fig. 3C er retningen for den utoverrettede strålingen i det vesentlige perpendikulær på lengdeaksen til sonden mens den på fig. 3C er i en spiss vinkel i forhold til denne. Endegeometriene er vist på fig. 3E og 3F. På fig. 3E er kilden 50E og detektoren 60E anordnet slik at retningen for den utoverrettede

strålingen i det vesentlige er mottatt parallell i forhold til den til mottatt stråling, men kilde og detektor er anordnet ved forskjellige steder i den fremre enden til sonden adskilt av skjermingen 122E. På fig. 3F er kilden og detektoren konsentrisk i forhold til hverandre med en skjerming 122F derimellom. Det skal bemerkes at et utall andre geometriske anordninger kan bli anordnet av fagmannen på området.

Et blokkdiagram av en elektronisk krets 70 er vist på fig. 4. Kretsen innbefatter en forforsterker 210 som er forbundet med detektoren 60, en differensiator 220, en integrator 230, en sampel- og holdekrets 24 0, en analog/digitalomformer 250 og en sende/mottager 260 som kobler kretsen 70 til signalkabelen 80, dvs. forbinder den med dataanalysatoren 90. Detektoren er f.eks. en cadmiumtellurid-(CdTe)-oblat som har et overflateareal på 30 til 60 mm 2 og en tykkelse på tilnærmet 1 til 2 mm.

Hver foton som faller inn på detektoren starter en kjede med tilfeller som tilveiebringer pulselektroner hvis størrelse er proporsjonal med fotonens energi. Denne pulsen blir om-formet til et spenningssignal i forforsterkeren 210, som er en lavstøys, høyforsterkningsforsterker. Utgangen til forforsterkeren 210 avgir et signal som har en relativt lang varighet i størrelsesorden av en millisekund. For å gjøre signalopphopningseffektene til et minimum blir hver for-sterket puls fra forforsterkeren 210 differensiert av diffe-rensiatoren 220 for å frembringe en puls på omkring 3 mikro-sekunders lengde og som har en amplitude som er proporsjonal med den innfallende fotonens energi, som frembrakte puls. Integratoren 230 glatter så utgangssignalet til differensia-toren 220. Sampel- og holdekretsen 24 0 sporer hver indivi-duell puls frembrakt av integratoren 230 til dens toppampli-tude og lagrer disse signalene for analog/digitalomforming av omformeren 250. Det resulterende digitalsignalet, som er proporsjonalt med fotonens energi, som produserte pulsen, blir så sendt i seriemessig format av sender/mottager 260 til dataanalysatoren 90. Synkroniseringsklokkesignalene blir også sendt av sende/mottager. Sende/mottageren 260 mottar i tillegg strømforsyning fra dataanalysen 90 såvel som et styresignal som angir analysatoren er klar for å motta data fra sonden.

Analysatoren 90 teller digitale signaler mottatt, som blir

frembrakt av fotoner som har energier innenfor visse områder av interesse. Ut fra disse telleverdiene bestemmer analysatoren 90 prosentkonsentrasjonen av elementet som blir under-søkt. Som vist på fig. 5 innbefatter den viste utførelses-formen av analysatoren 90 en mikroprosessor 310, et program-merbart leselager (PROM) 320, et første direktelager (RAM) 330, et andre direktelager (RAM) 340, en universal synkron-

mottager/sender (UART) 350, et tastatur 360, en fremvisningsinnretning 370, et takter 380, og et datainterface 390. Disse elementene blir forbundet sammen ved hjelp av en adressebuss 400 og en databuss 410. Driften av de enkelte komponentene for kretsen ble styrt av ett eller flere styresignaler på linjene 420 fra en adressedekoder 430 og/eller av styrelinjen slik som RD, WR og MREQ som fører direkte fra mikroprosessoren 310. Dataanalysatoren 90 blir med fordel drevet av et batteri (ikke vist).

Mikroprosessoren 310 er f.eks. en Z80 mikroprosessor som drives ved en 2,5 MHz klokkefrekvens tilført av en oscillator 315. Adressedekoderen 430 er en 74154 en-til-seksten dekoder som har en inngang som er fire av adresselinjene 400. Leselager 320 og direktelagrene 330, 340 er av vanlig type og kan være utført på forskjellige måter. Ved den viste utførel-sesformen innbefatter PROM 320 to 2K x 8 bitenheter av 2716-typen leselager. Hver av disse enhetene kan være adressert parallelt av 11 adresselinjer for å frembringe en 8 bits parallellutgang. Den adresserte bestemte enheten blir valgt av en av to styrelinjer fra adressedekoderen 430. PROM 320 lagrer operasjonsprogrammet som teller digitalsignaler mottatt fra sonden 20 og bestemmer nrosentkonsentrasjonen til elementet som blir undersøkt. RAM 330 innbefatter to IK x 4 bitenheter av 5114-typelageret. Dette paret med enheter blir adressert parallelt av 10 adresselinjer for å frembringe 8 parallellbiter med utgangen eller for å skrive 8 parallellbiter i lageret. RAM 330 frembringer et kladdelager og datalager benyttet ved beregningen av prosentkonsentrasjonen. RAM 34 0 innbefatter 8 par med<; IK x 4 bitenheter av lagertypen 5114. Dette lageret blir adressert gjennom et bufferregister 342 og data blir lest ut fra eller skrevet inn i dette lageret gjennom et bufferregister 344. En adressedekoder 346 frembringer for valg av den bestemte lagerblokken fra hvilke data skal bli lest inn eller ut. Eksempelvis er dekoderen en 74154 en-til-seksten dekoder som benytter fire av adresselinjene som en inngang og to adresselinjer og MREQ-styrelinjen fra mikroprosessoren som styringer. Denne dekoderen og RD-linjen fra mikroprosessoren 310 styrer også driften av registeret 344.

UART 350 er en interfase av 1854-typen mellom parallelldata-bussen 410 og en seriekommunikasjonslinje 440. En programmerbar takter 352 som er forbundet via en delerkrets 354 med oscillatoren 315 tilveiebringer klokkesignaler for UART 350. Velgerbryterne 356 blir innstilt for således å definere baudhastigheten for seriemessig dataoverføring på linjen 4 50. Disse bryterne kan også bli innstilt for å velge kvalitetsvalg og rammekarakteristikker. Operasjonen av UART 350 blir styrt av to styresignaler fra adressedekoderen 430 så vel som av RD og WR-linjene fra mikroprosessoren 310. Takteren 352 er f.eks. en programmerbar takter av 14 536-typen.

Tastaturen 360 er et vanlig tolvtasterpanel, som er utvendig vist på fig. 6.- Utgangen til tastaturen er forbundet med databussen 410 via et I/O-bufferregister 362. Dette registeret er f.eks. to 7097-buffere.

Fremvisningsinnretningen 370 tilveiebringer en vanlig 4 digits 7 segmentfremvisning lignende den vist på fig. 6. Fremvisningen blir drevet av en fremvisningsdriver 372 som er en 7211-driver. Signalet som skal bli fremvist blir tilført driveren og fire av databussens 410 linjer, og fremvisningen blir styrt av en styrelinje for adressedekoderen 430 og WR-linjen fra mikroprosessoren 310. To adresselinjer fra bussen 400 blir benyttet for å identifisere separate visningsdigit til hvilke signaler på fire datalinjer tilføres.

Takteren 380 blir benyttet for å takte lengden av en under-søkelse. Den blir innstilt og sperret av signaler fra flipp-floppen 382. Takteren 380 er en 1453 6-programmerbar takter og flipp-floppen er en 74374-oktal D-flipp-flopp med 3 ut-gangstilstander. Signalene ble tilført flipp-floppen 382

fra databussen 410 og styres av et styresignal fra adresse-

dekoderen 430 og WR-signalet fra mikroprosessoren 310.

Interfaseren 390 innbefatter differensialforsterkere 392, 393, styrekretser 394, 395, en nivåskyver 396 og et skyveregister 398. Signaler tilført forsterkerne 392, 393 er klokke- og datasignaler henholdsvis fra sonden 20. Nivået til disse signalene blir justert av nivåskyveren 396 og datasignaler fra sondene blir skjøvet inn i skyveregisteret 398 av klokkesignaler mottatt fra sonden. Driften av skyveregisteret blir muliggjort av styrelinjene fra adressedekoderen 4 30 og RD-signalet fra mikroprosessoren 310. Styrekretsen 394 er en teller og en komperator som teller klokkesignaler og bestemmer ut fra denne telleverdien når skyveregisteret 398 er fult. Ved tilveiebringelsen av en full tilstand forteller styrekretsen mikroprosessoren 310

at skyveregisteret er klart til å bli lest og sperrer forsterkeren 392 og 393 slik at ingen ytterligere data kan bli entret i skyveregisteret. Styrekretsen 394 blir tilbake-stilt av mikroprosessoren etter at innholdet til skyveregisteret har blitt lest ut. Nivåskyveren er realisert ved en 14504-anordning og skyveregisteret er realisert av et par serieforbundne 14094-skyveregister. Disse to skyveregistrene blir uavhengig styrt av adresseregisteret 430 slik at deres innhold kan bli uavhengig lest til databussen 410. Signalene til sonden blir tilveiebrakt ved hjelp: av styrekretsen 395 som er forbundet med flipp-floppen 382. Når et klarsignal skal bli sendt til sonden blir dette signalet tilført flipp-floppen 382 på en av datalinjebussene 410. Ved mottagelse av egnede signaler på styrelinjen og WR-linjen blir dette signalet tilført styrekretsen 395. Styrekretsen 395 tilfører et jordsignal til en av de to klokkelinjene og et signal med høyt nivå til det andre. Dette signalet blir tydet av sondeelektronikken som angir at dataanalysatoren er klar til å motta data.

Dataanalysatoren 90 behandler signaler mottatt fra sonden for således å bestemme konsentrasjonen av elementet eller elementene som skal bli undersøkt. Datamaskinprogrammet for utførelse av slike analyser er lagret i PROM 320 og RAM 330 benyttet som et kladderegister for å utføre beregninger for undersøkelsen. Undersøkelsesresultatene blir lagret i RAM 340. Resultater av separat undersøkelse kan bli fremvist på fremvisningsinnretningen 370 ved hjelp av en kommando fra tastaturen 360. Resultatene kan også bli skrevet ut på en skriver (ikke vist) som er forbundet med dataanalysatoren via UART 350 og kommunikasjonslinjen 440.

Operatorens styrepanel for dataanalysatoren 90 er vist på fig.

6. I tillegg til tastaturen 360 og fremvisningen 370 innbefatter panelet en strømforsyningsbryter 450, en funksjons-velgerbryter 460, en lysemitterende diode 470, og en plugg 480 for forbindelsen av en skriver eller en batterilader med dataanalysatoren. Dioden 470 lyser alltid en kort tidsperiode når detektoren 60 avføler strålingen innenfor signalområdet til elementet som blir undersøkt. Dioden 470 drives således som en visuell indikator for strålingen. Tastaturen og funk-sjonsvelgerbryterne utfører følgende funksjoner. Systemet er umiddelbart klart for å bli drevet når strømforsyningen er slått på. Dersom innretningen tidligere har blitt benyttet for å logge data fra tidligere undersøkelsesoperasjoner kan data fremdeles være i RAM 340. For å slette dette lageret blir bryteren 460 slått på til "undersøkelsesmodus" og "tilbakestillelager 1" og "tilbakestillelager 2" kroppene blir trykket ned i denne rekkefølgen. Dataanalysatoren er så

klar for entring av ny data.

Ved foreliggende sammenstilling av dataanalysator kan opptil 3.500 separate undersøkelser bli separat identifisert og lagret innenfor RAM 340 til dataanalysatoren. Disse under-søkelsene kan bli grupperte på så mange som 64 datablokker, hver identifisert av et "data ID"-tall. For å entre et "data ID"-tall beveger operatøren funksjonsvelgerbryteren til "data-ID-entring" og tastene innenfor detønskede ID-tallet på tastaturen 360. Tasten "entre" blir så trykt ned.

For å utføre en undersøkelse blir funksjonsvelgerbryteren returnert til "undersøkelsesmodus". To typer av undersøkelser er mulig: en manuell undersøkelse eller en automatisk under-søkelse med den forskjellen at operatøren styrer tiden for manuellundersøkelsen mens den automatiske undersøkelsen blir forutbestemt av takteren 380 på fig. 5. For å starte en manuell undersøkelse trykker operatøren "manuell undersøkelse" tasten ned. Ved denne modusen vil dataanalysatoren akkumulere telleverdier fra sonden inntil "manuell undersøkelse"-tasten blir trykt ned en andre gang. For å starte en automatisk undersøkelse trykker operatøren på "autoundersøkelse"-tasten. Ved fullførelse av undersøkelsen i enten manuell eller automatisk modus vil undersøkelsesverdien bli fremvist på frem-visningsinnretninen 370 og lagret i RAM 340.

Prosentmessig lager fremdeles tilgjengelig for lagring av undersøkelsesdata kan bli fremvist ved å trykke ned "tilgjengelig lagerprosent"-tasten. Når operatøren ønsker å skrive dataen lagret i hukommelsen trykker han tasten "start skriving" for å levere lagret data til en kopiskriver. "Stopp skriving"-tasten holder skriveren på en slik måte at den vil starte igjen hvor den ble stoppet ved å trykke "start skriveren"-tasten. "Tilbakestill skriveren"-tasten tilbakestiller skriveoperasjonen slik at skriveren begynner å skrive igtjen fra begynnelsen av de lagrede data.

Etter at de lagrede undersøkelsene har blitt overført til skriveren kan lageret bli slettet ved å trykke ned "tilbakestill lager 1" og "tilbakestill lager 2"-tasten i den rekke-følgen. Dersom denne tastsekvensen blir entret feilaktig kan hukommelsen bli gjenvunnet ved å reversere prosessen ved å trykke ned "tilbakestill lageret 2" og så "tilbakestill lageret 1".

"Tilbakekall undersøkelse"-tasten vil bringe tilbake tidligere undersøkelse og fremvise de på fremvisningsinnretningen 370. Når gjentagende nedtrykt vil denne tasten trinnvis gå bakover

gjennom lageret og fremvise hver av de lagrede undersøkelsene hele veien tilbake til den første undersøkelsen. I tilfelle av en slik fremvisning vil "data ID"-tasten fremvise data-identifikasjonstallet tilknyttet tidligere fremvist under-søkelse og "data"-tasten vil fremvise tallet for den bestemte undersøkelsen i datablokken. "Løpende undersøkelse"-tasten returnerer til fremvisningen resultatet av den siste utførte undersøkelsen og returnerer dataanalysatoren til punktet hvor den er klar for å begynne logging av ny data.

Et eksempel på data som er samlet ved en undersøkelse av uranmalm er vist i tabell 1.

Hver fem digitaltall i tabellen representerer antall fotoner avfølt av sondedetektoren i løpet av to minutters undersøkelse innenfor et spesifisert energiområde.. Hvert energiområde er i tabellen 1 f.eks. tilnærmet 1,8 KeV og 4 0 områdene representert i tabellen 1 spenner over spektrumet fra omkring 7 2 til 140 KeV. Telleverdiene angitt for de første to områdene er begrenset av en terskeldetektor og de angitt for det siste området innbefatter alle fotoner detektert som har energi over omkring 140 KeV. Ved lesing av tabellen øker energiområdene fra venstre mot høyre og energiområdene i hver rekke er større enn de i rekken over dem. Som det fremgår ved undersøkelse av tabellen er der en topp i avlesningene i det øvre høyre hjørnet av tabellen. Denne toppen er Compton-spissen og er lokalisert ved omkring 78-84 KeV. Kantområdet er omkring 84-90 KeV ved midten av den andre rekken. Signal området er anordnet ved omkring 94-104 KeV som er den høyre oftest entrede andre rekken og den venstre siden av den tredje rekken på tabellen 1. Bakgrunnsområdet er anordnet ved omkring 118-128 KeV, som er den høyre delen av den fjerde rekken.

Et vist opptegnet spektrum representert ved tabellen 1 er

vist på fig. 7.

Dataanalysatoren akkumulerer telleverdien i form slik som

den på tabell 1 og analyserer disse telleverdiene for å beregne prosentkonsentrasjonen av elementet som blir under-søkt. Denne prosentkonsentrasjonen er fortrinnsvis bestemt i samsvar med følgende ligning:

hvor S er antall telleverdier detektert av signalområdet,

C er antall telleverdier detektert i Compton-området, B

antall telleverdier detektert i bakgrunnsområdet, E er antall telleverdier detektert i kantområdet og K1 , til K6, er konstanter som blir emperisk bestemt for sonden som detekterer telleverdien. Disse konstantene blir bestemt på forhånd for under-søkelsen og lagret i PROM 320. F.eks. vist i form av data for tabell 1: S = 7907 + 6510 + 5305 + 3658 + 3060 = 26440;

C = 41700 + 41285 + 37247 = 120232;

E = 27552 + 18906 + 14857 = 61315; og

B = 1397 + 1369 + 1258 + 1222 + 1174 = 6420.

Desse data blir lagret i RAM 330.

Et flytdiagram av prosessen for kalibrering av sonden 20 for

å bestemme prosentkonsentrasjonen er vist på fig. 8. Som vist der blir kilden og detektoren først korrigert for virk-

ningen og skjermlekkasje ved å bestemme verdiene K^og . Kilden og detektoren blir deretter kalibrert ved å måle strålingen mottatt ved detektoren fra en gruppe sampler som har en kjent konsentrasjon for elementet som skal bli under-søkt, idet hvert av samplene er anordnet i samme geometriske forhold med kilden og detektoren. Fra disse målingene blir uttrykket

beregnet for hver konsentrasjonssampel. En ligning blir så tilpasset disse uttrykkene som benytter en eller flere korreksjonsfaktorer for å bringe konsentrasjonen av sampler i forhold til kjente konsentrasjoner med størrelsen til disse uttrykkene. Korreksjonsfaktorene blir lagret i maskinlesbar form i en elektronisk prosessor. En gjenstand som har en ukjent konsentrasjon ved samme kjemiske element blir så bestrålt av kilden med ingen preparering av gjenstanden under styring av det geometriske forholdet mellom kilde/detektor og gjenstanden. Gjenstanden har således en typisk ru overflate og avstanden mellom sonden og gjenstanden varierer avhengig av størrelsen på sonden og borehullet. Strålingen tilveiebrakt av kilden blir målt på samme måte som kalibreringstrinnet ble utført og utfra de målte verdiene og lagrede korreksjonsfaktorer blir korreksjonen til det kjemiske elementet bestemt.

K^og K^er skalleringsfaktorer som angår antall telleverdier målt i bakgrunnsområdet til energiene til antall telleverdier tilstede i signalet og Comptonområdene som bidrar til lekkasje for kildestrålingen gjennom skjermingen. Disse verdiene avhenger av bestemte geometrier for kilden og detektoren og skjermingen mellom dem såvel som den relative størrelsen på signalet, Compton og bakgrunnsområdene. De ble bestemt utfra observerte telleverdier for røntgenstråletotoner i signalet, Compton og bakgrunnsområdene i fravær av elementet som ble undersøkt ved å innstille K^ = S/Bog -C/B. For fremvisningen er K^= 0,1714 og K~= 0,79778 for en sonde lik den vist på fig. 2. som har blitt benyttet ved utøvelse av oppfinnelsen med et 6 KeV Compton-område, et 10 KeV signalområde og et 10 KeV bakgrunnsområde.

De øvrige konstantene tilveiebringer en stigning og en skjæ-ring som angår prosentkonsentrasjonen til elementet som skal bli undersøkt for uttrykket

Konstantene K^til K^ble bestemt fra en rekke målinger

av referansesampler som har kjente prosentkonsentrasjoner fordelt gjennom området for konsentrasjoner over hvilke sonden skal bli benyttet. For hver slik sampel blir kilden til detektoren og samplen anordnet i samme geometriske forhold og sonden blir benyttet for å telle antall røntgenstråle-fotoner detektert i signalet, Compton og bakgrunnsområder. For disse verdier blir mengden

beregnet for hver sampel, og for disse mengdene minst kvad-ratet av en rett linje utført. En illustrasjonsopptegning av prosentkonsentrasjonen i forhold til mengden er vist på fig. 9. Det skal bemerkes at en rett linje tilpasset disse data vil ha den generelle formel y = itix + b hvor y er prosentkonsentrasjonen, x mengden

m er stigningen til linjen og b er skjæringen.

En betydelig feilkilde i detektoren er variasjoner i dens forsterkning på grunn av temperaturendringer, drift og lignende. Slike endringer i forsterkningen bevirker at detektoren feilleser energien for den mottatte røntgenstrålerstrålingen som mengde er større eller mindre enn den virkelige verdi. Det har blitt funnet at stigningen og skjæringsuttrykket varierer betydelig som en funksjon av forholdet E/C, som er en føl-somhetsmåling over hvor nøyaktig detektoren har behandlet de observerte tallverdiene i forhold til riktig energiområde, og at variasjoner i stigningen for skjæringsuttrykket med hensyn til observerte verdier for E/C kan bli benyttet for å kompensere for endringene i forsterkningen. Følgelig ble stigningen for den rette linje på fig. 9 satt lik

og skjæringen lik For å bestemme variasjoner for stigningen og skjæringsuttrykkene med hensyn til E/C blir en datamaskinsimulering gjort av virkningen av de små forskyvningene i det observerte energiområdet for verdiene til uttrykket for målingen av referansesampler og stigning og skjæringen for minstekvadrater tilpasset disse verdier. Spesielt ble verdien beregnet for hver av referansesamplene for hver av de fem forskjellige forskyvningene i de observerte energiområdene. For hver av disse fem forskyvningene ble en minste kvadrerings-tilpasning av en rett linje gjort for de beregnede verdier for

som vist ved hjelp av de fem rette linjene på fig. 9 og stigningen og skjæringen til hver av disse fem linjene ble bestemt.

Som vist på fig. 9 ble mindre verdier for forholdet E/C, mindre røntgenstrålefluoressens talt i signalområdet S, som bevirker forholdet mellom konsentrasjonen og den kritiske karakteri-stikken, til å være mer vertikal. For store verdier for E/C, ble mer røntgenfluoressens og mer Compton-bakspredning talt i signalområdet S, som bevirker forhold mellom konsentrasjonen og statistikken

for å være mer horisontalt og forskjøvet mot høyre.

De fem verdiene for stigning og de fem verdiene for fjæring er hver funksjoner av forholdet E/C. En kurve viser slike verdier for stigningen og fjæringen som funksjon av E/C på fig. 10. Som vist her øker de lavere verdiene for forholdet E/C og stigningsuttrykket

på grunn av at røntgenstrålefluoressenssignalet er blitt for-skjøvet ut av signalområdet S. Ved høyere verdier for E/C, minsker skjæringsuttrykket

for å kompensere for telleverdien forskjøvet i signalområdet S :på grunn av Compton-bakspredning.

Innenfor det normale forsterkningsfeilområdet som sannsynligvis forekommer av detektoren er der kun en enkel verdi for stigningen og en enkel verdi for skjæringen for hver av E/C-verdiene. For en observert verdi for forholdet E/C er det følgelig mulig å tilveiebringe ved interpolasjon mellom stigningsverdiene en enkel verdi for stigningskorreksjonen og ved interpolering mellom skjæringsverdiene en enkel verdi for en skjæringskorrek-sjon. For lineær interpolarsjon beregner datamaskinen stign-ingene K^, Kg og skjæringene K^, K,- for rette linjer mellom fem stigningsverdier og fem skjæringsverdier henholdsvis og lagrer disse verdiene i RAM 330 som funksjoner for spesifiser-te områder for E/C. Dataanalysatoren 90 lagrer således en første stykkevis lineær tilnærming av en kurve som angår stigningen m i forhold til verdien E/C og en andre stykkevis lineær tilnærming i forhold til kurven som angår skjæringen b i forhold til verdien E/C. For kurven vist på fig. 10 er f.eks.

når 0,46337 < E/C < 0,63002

K3= 19.3344

K. = -16.2735

4

K = - 0.94179

3

K, = 0.030363.

6

For eksempelet i tabell 1 E/C = 0.509972 . Erstatning av

de ovenfor nevnte verdier for S, C, E og B og verdiene for K.. til K_ blir prosentkonsentras jonen for elementene viss

16

undersøkelse er vist på tabell 1 0,846%.

For eksempelet vist på fig. 9 og 10 skal det bemerkes at 0,500%U3Og vil gi

lik 0,157 når E/C er 0,63. Instrumental drift av + 2 KeV, som korresponderer med E/C = 0,46 eller 0,83 endrer

til henholdsvis 0,121 eller 0,214. Dersom ikke-kompensert for disse verdiene når lest på E/C = 0,63 linje vil dette gi uviktige undersøkelser for 0,177% og 1,023% U^Og. Instru-mentmessig drift på 1,8 KeV har blitt observert under labora-toriemessige forhold.

Den beregnede prosentkonsentrasjonen ved foregående ligninger tillater bestemmelsen av konsentrasjonen for elementer med vanligvis høy nøyaktighet. Ved utførte prøver har korrela-sjonskoeffesienten mellom konsentrasjoner bestemt av røntgen-strålefluoressensen ved benyttelse av ligningen og de bestemt av våt kjemikalsk analyse vært større enn 0,99. Ligningen kan bli modifisert på mange måter for å tilpasse forskjellige omstendigheter eller forenkle beregningen. Det har således vært erfaringen at korreksjonen for skjærmingslekkasjen f.eks. har liten virkning på den endelige nøyaktigheten av målingen. Konstantene K^og K ? kunne følgelig bli eliminert. Praksisen med å dele signaltelleverdiene med Compton-telleverdiene er standardprosedyre ved røntgenstråletluoressensspektroskopi som noen ganger blir kalt normalisering til bakspredningstoppen. Denne normaliseringsteknikken tilpasser variasjonen i geometrien til borehullet og endringer i sammensetningen av den omgivende matrisen. Det har blitt funnet at bruken av stignings- og skjæringsuttrykk, som varierer som en funksjon av E/C, tilveiebringer en tilstrekkelig forbedring i korre-lasjonen mellom røntgenstrålefluoressensmålingene og våt kjemianalyser. Forholdet E/C er spesielt fordelaktig for bruk siden forholdet er monotonisk over det vanlige området for forsterkningsvariasjoner og er svært følsomt i forhold til små forskyvninger i forsterkningen. Andre målinger for endringer i forsterkningen kan imidlertid bli tilveiebrakt og stignings- og skjæringsuttrykkene kan bli gjort til funksjon av slike erstatninger.

Bredden av Compton og kantområdet er med fordel de samme, men oppfinnelsen kan bli utført ved å benytte forskjellige bredder. Bredden på signalområdet skulle være stort nok for å omfatte signalet fra elementet som blir undersøkt. Typisk er det at bredden er stor nok til å omfatte begge linjene til Ka-doblin-gen som blir utstrålt av elementet som blir undersøkt. For eksemplet gitt i tabell 1 er signalområdet to ganger det til Compton-området. Bakgrunnsområdet blir valgt slik for å

passe nok telleverdier for å eliminere den vesentlige virkningen av tilfeldige tilfeller slik som kosmisk stråling i bakgrunnsenergiområdet. For eksempelet .i tabell 1 er bakgrunnsområdet tilnærmet så bredt som signalområdet.

Detaljer for sondeelektronikken er vist på fig. 11 til 14. Forforsterkeren 220 som er vist på fig. 11 er en konstruksjon med høy forsterkning og lav støy som tilveiebringer en spen- ningspuls direkte proporsjonal med mengden av energi som går inn i detektoren 60, som den er forbundet med. Denne typen forsterker er i alminnelighet kjent som en ladningsfølsom forforsterker. En høyspenningsinngang er tilknyttet et filternettverk innbefattende motstandene Ri, R2, og R3 og kondensatorene Cl og C2. Dette nettverket filtrerer ut korttidsvariasjoner i høyspenningsstrømforsyningen og tilveiebringer riktig forspenning til detektoren.

Utgangen til dette nettverket blir tilført detektoren 60.

Når en energifoton går inn i detektoren produserer den en inngangspuls med elektroner (eller ladning) som er forbundet via kondensatoren C3 med basisen til felteffekttransistoren Ql som tjener som inngangstrinn for forsterkeren. Inngangs-transistoren Ql er kaskadeforbundet med transistoren Q2,

en lavstøysfelteffekttransistor, f.eks. en Texas Instrument 2N 4 857. Motstanden er R4 og R5 som er forbundet med kretsens positive likespenning tilfører den riktige forspenningen for transistoren Q2. Kondensatoren C4 tjener som en lavimpedanse-bane for en hver uekte spenning som forekommer ved porten til Q2 .

Strømmen gjennom transistoren Ql og Q2 og motstanden R7 varierer i samsvar med størrelsen på elektronpulsen koblet med transistoren Ql, som bevirker spenningsfallet over R7 til å variere proporsjonalt. Den varierende spenningen ved sluket til transistoren Q2 blir så ført til porten til transistoren Q3, også en Texas Instrument 2N 4857. Transistoren Q3, som er stabili-sert mot svinginger ved hjelp av kondensatoren C5 drives som en følgerdrivertransistorforsterker Q4. Strømmen gjennom transistoren Q3 blir således brakt til å variere i samsvar .

med størrelsen på inngangspulsen. Denne strømmen strømmer gjennom transistoren Q4, transistoren Q5 og motstanden R8. Transistorne Q4 og Q5 er forspent av et nettverk innbefattende diodene Dl til D6 og motstanden R9. Kondensatoren C6 filtrerer transistorens^ Q4 basis. Transistoren Q5 tjener som en konstant strømkilde for transistoren Q4. Kondensatoren C7

undertrykker transientene ved basisen til transistoren Q5. Motstanden R8 begrenser strømmen gjennom transistoren Q3,

Q4 og Q5.

På grunn av at inngangsimpedansen til transistorens 05 kollek-tor er svært stor vil en liten endring i strømmen bevirke en stor endring i spenningen. Spenningen tilveiebrakt ved kollektoren til Q5, som også er proporsjonal med størrelsen til inngangspulsen, er forbundet med basisen til transistoren Q6 og basisen til transistoren Q7, som sammen med transistoren Q10 og Qll og tilknyttede motstander R13, R14, Ri5 og R16 innbefatter en komplementær Darlington-utgangsgruppe tjener som en linjedriver. Denne linjedriveren tilveiebringer en ut-

gang ved forbindelsespunktét for R14 og R15 som varierer proporsjonalt med størrelsen til inngangspulsen til transistoren Ql. Transistorne Q8 og Q9 er forspent av nettverket til diodene Dl til D6 og motstanden R9 og tjener som konstant strøm-belastning for transistorene Q6 og Q7 henholdsvis, med strøm-begrensninger og balansering tilveiebrakt av motstanden Ril og R12. Kondensatoren Cll tilveiebringer en vekselstrøms-retur til jord for kollektoren til Q10.

Motstandsnettverket innbefatter R18 til R21 er en spennings-deler som tilveiebringer likestrømstilbakekobling i form av en liten negativ forspenning til Ql til motstanden R6. Veksel-strømstilbakekoblingen blir tilført transistoren Ql ved hjelp av kondensatoren C9 som også er forbundet med motstanden R6. Kondensatoren C12 tjener til å filtrere en hver endring i spenningen, i alminnelighet -12 volt likespenning, som blir tilført motstanden R21.

Nettverket som innbefatter motstandene:'RIO og C8 tiltrerer

den positive likerettede strømkilden, fortrinnsvis 12 volt, benyttet for å drive alle transistorne unntatt de tilknyttet driften av komplementære Darlington-utgangsgruppen. Nettverket innbefatter R17 og kondensatoren CIO tjener samme funksjon for disse transistorene som er tilknyttet utgangsgruppen.

Som vist på fig. 12 er differensialen 220 en vanlig differensiator som benytter en operasjonsforsterker slik som en 318-forsterker. Integratoren 230 er likeledes en vanlig integrator realistert på kjent måte ved å benytte en annen 318-operasjonsforsterker.

Detaljer ved sampel- og holdekretsen 240 og analog/digital-(A/D)-omformeren 250 er beskrevet på fig. 13. Som vist der innbefatter sampel- og holdekretsen 240 analogbrytere 610, 615, operasjonsforsterkere 620, 625, komperatorer 630, 635, dioder 640, 645, kondensator';650, transistor 660 og flipp-flopper 670, 675. Signalet som skal bli samplet blir lagret av kondensatoren 650 og blir lest ved hjelp av A/D-omformeren 250 fra utgangen til forsterkeren 625. For å sample et signal må utgangen til komperatoren 6 35 være lav som bevirker at transistoren 660 er ledende. Som følge derav er signalet ved porten til analogbryteren 610 høy og en ledende bane blir tilveiebrakt mellom utgangen til integratoren 230 og den ikke-inverterende inngangen til forsterkeren 6 20. Signalet som skal bli samplet lader kondensatoren 650

gjennom forsterkeren 620 og dioden 645. Utgangen til forsterkeren 625 følger spenningen over kondensatoren 650.

Etter at toppen til signalet som blir samplet er nådd og signalspenningen begynner å synke blir spenning ved utgangen til forsterkeren 620 mindre enn den over kondensatoren 650

og dioden 645 blir. reversert forspent. Som følge derav blir toppspenningen lagret av kondensatoren 650 og er tilgjengelig ved utgangen til forsterkeren 6 25.

Komperatoren 635 funksjonerer som en toppdetektor. Når signalet ved utgangen til forsterkeren 620 faller under det ved utgangen til forstekeren 6 25 blir dette avfølt av komperatoren 635 og dens utgang blir høy og transistoren 660 sperrer og avslutter signaloverføringen gjennom analogporten 610. Samtidig klokker signalet fra utgangen til komperatoren 635 flipp-floppen 670 som bevirker et startsignal til analog/- digitalomformeren 250. Omformeren begynner prosessformingen av en digital representasjon for det analoge signalet ved utgangen til forsterkeren 625. Når denne omformingen er full-ført blir dette signalet sendt via en sender/mottaker 260

og signalkabelen 80 til dataanalysatoren 90.

Når datasignalet har blitt mottatt av dataanalysatoren blir et signal returnert til sonden som angir at dataanalysatoren er klar til å motta mer data. Dette signalet tilveiebringer et PRESET-signal som blir tilført utgangen til flipp-floppen 675 og også et RESET-signal som blir tilført analogbryteren 615 for å lesse av signalet til lagring av kondensatoren 650. Når signalet lagret av kondensatoren 650 er oppløst blir utgangen til forstekeren 625 lav nok til at komperatoren 635 endrer tilstanden en gang til og tilveiebringer et lavsignal til transistoren 660. Dette gjør transistoren 660 ledende og gjør analogbryteren 610 ledende en gang til. Sampel- og holdekretsen blir derav igjen klar til å behandle et signal. Komperatoren 630 driver en lavnivådiskriminator. Dersom signalet ved utgangen til forsterkeren 625 er for lavt,

som bestemt ved innstillingen av potensiometeret 632, holder komperatoren 630 utgangen til komperatoren 635 høyt og for-hindrer klokking av flipp-floppen 670.

Sender/mottageren 260 er en vanlig krets innbefattende logiske porter 710, transistorer 730 og transformatorer 740. Når et signal skal bli sendt bevirker et høyt synkro- eller datasignal strøm i en retning i den egnede omformeren mens et lavsynkro-eller datasignal bevirker strøm i motsatt retning. Signaler fra dataanalysatoren blir mottatt av forsterkeren 750. Utgangen til forsterkeren 750 er PRESET-signal tilført flipp-floppen 675. Signalet blir også invertert av transistoren 760 for å tilføre RESET-signalet.

Det å utføre borehullmineralundersøkelse ved hjelp av foreliggende oppfinnelse vil bli nærmere beskrevet. Borehullet blir boret og sonden blir senket ned i hullet. Når sonden blir nedsenket observerer operatøren den lysemitterende dioden 470 på operatørens styrepanel. Dersom ingen stråling blir mottatt ved sonden som er karakteristisk for røntgen-strålefluoressensspektrumet til elementet som skal bli lett etter vil ikke dioden lyse opp og der er ingen grunn for å foreta en undersøkelse. Når tilstrekkelige karakteristiske strålinger blir mottatt alarmerer dioden operatøren om at ønskeligheten for utførelse av en undersøkelse er tilstede og operatøren starter undersøkelsen med tasten "manuell under-søkelse" eller "automatisk undersøkelse". Etter data er opptegnet blir undersøkelsesverdiene fremvist på fremvisningsinnretningen 370 og lagret i RAM 340.

Mens data i tabellen 1 angår en undersøkelse for uranium kan foreliggende oppfinnelse også bli anvendt ved leting etter et hvert kjemisk element. Ved slike undersøkelser er det klart at det kan være ønskelig å benytte andre kilder for å tilveiebringe røntgenfluoressens og/eller andre detektorer for å avføle røntgenstrålingen. Den er fordelaktig ved leting etter edle metaller og sjeldne elementer.

I tillegg til å utføre kvantitative undersøkelser med hensyn til elementenes konsentrasjon i en matrise kan også oppfinnelsen bli benyttet for en kvalitativ undersøkelse f.eks. ved leting etter mineraler. En sonde som inneholder en kilde som har utstråling med en egnet bølgelengde for å tilveiebringe røntgenstrålefluoressens i et hvert kjemisk element blir således senket ned i et borehull og røntgenstrålespektru-met frembrakt ved bestrålingen kan bli undersøkt ved et hvert punkt i spektrumet hvor røntgenstråletluoressens ville bli produsert av et element dersom det angjeldende elementet var tilstede. Så snart tilstedeværelsen av et bestemt kjemisk element blir stadfestet kunne en kvantativ undersøkelse av dets konsentrasjon bli utført. Kombinasjonen av kvalitative og kvantativ undersøkelse i samme utstyr og ved samme bore-hullsundersøkelse er naturligvis også mulig.

I tillegg til borehullsmineralundersøkelser kan foreliggende oppfinnelse også bli benyttet på andre områder ved mineral-leting og undersøkelse slik som ved gruveundersøkelser og overflateundersøkelser. Oppfinnelsen kan også bli benyttet for fjerntliggende anføling i andre omgivelser slik som ved oceanografi og undersøkelser utenfor jorden. Siden innretningen ikke må bli kalibrert mellom hver gangs bruk er hastig-heten for undersøkelsen eller elementdetekteringsprosedyren svært øket. Utall andre anvendelser er naturligvis mulig: masseundersøkelser ved malm f.eks. ved gradering og/eller sorteringsanordninger, detektering av sporelementer i prosess-strømmer, kvalitetssikring og materialanalyser. Oppfinnelsen kan også bli benyttet for å detektere gjenstander gjemt i bagasjer eller frakt ved å benytte oppfinnelsen for å detektere tilstedeværelsen av karakteristiske elementer i slike gjenstander er karakteristiske konsentrasjoner for slike elementer. Ved medisinsk anvendelse kan oppfinnelsen bli benyttet f.eks. for å overvåke bevegelsen til et kjemisk element gjennom legemet.

Forskjellige konfigurasjoner av innretningen er benyttet for

de forskjellige anvendelser. Bruken av en sonde for borehulls-undersøkelser er beskrevet nærmere ovenfor. Når det blir benyttet for overflateundersøkelser er kilden og detektoren med fordel anbrakt i en pistollignende anordning. For medisinsk anvendelser er kilden og detektoren med fordel montert på et leddet avsøkningshode. En eller flere av disse sammenstillingene vil generelt være egnet for andre anvendelser enn de beskrevne ovenfor.

Det er klart for fagmannen på området at oppfinnelsen kan

bli anvendt og utøvd på mange måter. Den spesielle elektro-niske kretsen beskrevet ovenfor for sonden og dataanalysatoren er kun ment som en illustrasjon og alternativer vil være mulig for fagmannen på området. Dersom ønskelig kan en mikroprosessor være anbrakt i sonden hvor den kan utføre undersøkel-sen og beregne prosentkonsentrasjonen til elementet. Ved slike tilfeller er det kun nødvendig å sende undersøkelsesresul-

tåtet til en styreenhet og fremvisningsinnretning anordnet på utsiden av borehullet. Fra en slik anordning vil under-søkelsesdataen med fordel bli lagret i styreenheten. Utall andre variasjoner vil naturligvis være mulig for fagmannen på området.

Detektoren er med fordel en - telluridoblat drevet ved omgivel-sestemperaturen. Mens en slik detektor har relativt lav oppløsning i størrelsesorden av 7-12 KeV gjør kalibrerings-prosedyren ved foreliggende oppfinnelse mulig å bruke en slik detektor for å utføre kvantativ undersøkelse og eli-minering av behovet for igjenkalibrering i løpet av eller mellom undersøkelsene. Dersomønskelig kan foreliggende oppfinnelse bli anvendt ved å bruke andre detektorer slik som Germanium eller Mercuric-iodid. Andre kilder kan bli benyttet for å tilveiebringe røntgenstråletluoressens.

Utallige variasjoner kan bli utført ved den beskrevne signal-prosessbehandlingen. Energiområdet til Compton-bakspredningstoppen vil være avhengig av energien eller energiene til den bestemte kilden som er benyttet for å bestråle gjenstanden som skal bli undersøkt. Hvor kilden har flere enn en emi-sjonsenergi kan spesielle energiområder bli valgt for å opti-malisere signaldetekteringen. I stedet for å bruke stråling i området omkring Compton-bakspredningstoppen for kalibrering av kilden og detektoren kan det med fordel benyttes andre tilgjengelige strålingstopper. Forsterkningskorreksjonen skulle imidlertid i alminnelighet benytte et forhold som er svært følsomt mot små forskyvninger i energiområdene bevirket ved forsterkningsforskyvningen. Forholdet mellom strålingen detektert i et område tilliggende strålingstoppene og strålingen i toppen er svært følsomt mot små forskyvninger siden dette forholdet er relativt lite når forsterkningen er riktig justert og er stort når forsterkningen er feil. Andre forhold slik som det mellom strålingen lavt på stigningen til en strålingstopp og den til strålingen høyt på en stigning kan være fordelaktig.

Dersomønskelig kan deler av visse energiområder bli ignorert for å beregne eller modifisert for å gjøre ytterligere for-fininger ved oppfinnelsen. Siden K-spektrumet er en dublett kan det f.eks. væreønskelig å dele området hvor røntgen-strålefluoressensen ble observert i to områder og kombinere målingen gjort i hvert område med eller uten veiing av slike målinger. Kurvetilpasningsmetoden som er anderledes enn den siste kvadrattilpasningen til rette linjer og lineær interpolasjon kan også være fordelaktig. Disse og utall andre variasjoner vil naturligvis være klart for fagmannen på området sett i forhold til det tidligere beskrevne.

Claims (26)

1. Fremgangsmåte for røntgenstråletluoressensundersøkelse med hensyn til konsentrasjonen til et kjemisk element i en gjenstand som benytter en kilde med partikler eller elektromagnetisk stråling som har tilstrekkelig energi for å tilveiebringe røntgenstråletluoressens for elementet og en detektor som kan detektere et spektrum med røntgenstråletluor-essensen fra elementet, idet fremgangsmåten innbefatter trinnene : kalibrering av kilden og detektoren ved: bestråling med kilden en gruppe med sampler av kjent konsentrasjon for elementet som det skal bli lett etter eller som skal bli undersøkt, idet kilden og samplene er anordnet i et første geometrisk forhold, måling ved detektoren av røntgenstråling mottatt av detektoren fra samplene som har energier i et første område som omhyller i det minste en røntgenstråletluoressensspektral-linje tilknyttet elementet, tilpasning av en første ligning med målingene, idet ligningen benytter i det minste en første korreksjonsfaktor som angår konsentrasjonen til samplene av kjent konsentrasjon for målingene, og lagring av korreksjonsfaktoren, bestråling av en gjenstand som har en ukjent konsentrasjon av kjemisk element med kilden av partikler eller elektromagnetisk stråling, idet kilden og gjenstanden har et forskjellig geometrisk forhold fra det benyttet ved kalibreringstrinnet, måling med detektoren av røntgenstrålingen mottatt fra gjenstanden som har energi i samme området som det i hvilke røntgenstråletluoressensspektrallinjen ble målt ved kalibreringstrinnet, og beregning utfra de målte verdier og den lagrede korreksjonsfaktoren konsentrasjonen til det kjemiske elementet i gjenstanden .

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisertved at ligningen som er tilpasset målingen har formen: prosentkonsentrasjon = A + B • S hvor S er en funksjon av røntgenstrålingen mottatt ved detektoren fra samplene som har energier i det første området, og A og B er korreksjonsfaktorer.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisertved at ligningen som er tilpasset målingene har den generelle formen: prosentkonsentrasjon = A + B<*>S/C hvor S er en funksjon av røntgenstrålingen mottatt ved detektoren fra samplene som energier i det første området, C er en funksjon av røntgenstrålingen motsatt ved detektoren som energier i andre området hvor Compton-toppen blir observert, og A og B er korreksjonsfaktorer.;

4. Fremgangsmåte ifølge krav 2 eller 3,karakterisert vedat A og B er funksjoner av forholdet mellom røntgenstrålingen mottatt ved detektoren som energier i tredje området tilliggende det i hvilket Compton-toppen er observert og røntgenstråleringen mottatt ved detektoren som har energier i det andre området.;

5. Fremgangsmåte ifølge krav 2 eller 3,karakterisert vedat A og B er funksjoner av forholdet mellom røntgenstrålingen mottatt ved detektoren som har energier i området innenfor hvilket en kjent strålingstopp er observert og røntgenstrålingen mottatt ved detektoren som har energier i et område tilliggende til det innenfor hvilket den kjente strålingstoppen er observert.;

6. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisertved at ligningen som er tilpasset til målingen er: ;hvor S er en funksjon av røntgenstrålingen mottatt ved detektoren fra samplene som har energier i det første området, C er en funksjon av strålingen mottatt ved detektoren som har energier i et andre område hvor en strålingstopp er observert, E er en funksjon av strålingen mottatt ved detektoren som har energier i det tredje området som er tilliggende til det i hvilket strålingstoppen er observert, B er en funksjon av strålingen mottatt ved detektoren som har energier i et fjerde område hvor bakgrunnsstrålingen er observert, K, er K_ er konstanter som blir benyttet for å kompensere for virkning av lekkasje mellom kilden for stråling og detektoren og K til Kg er konstanter som blir benyttet til å bringe forhold i kjente konsentrasjoner for samplene med målingene til røntgen-strålingen mottatt fra samplene.;

7. Fremgangsmåte ifølge krav 6,karakterisertved at strålingstoppen observert i det andre området er Compton-topp.;

8. Fremgangsmåte ifølge krav 6,karakterisertved åt S er antall fotoner detektert av detektoren som energier i første området, C er antall detekterte fotoner som energier i andre området, E er antall detekterte fotoner som er energier i det tredje området og B er antall detekterte fotoner som er energier i det fjerde området.;

9. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisertved at kalbreringstrinnet innbefatter følgende trinn: måling av røntgenstråling mottatt ved detektoren som har energier i et andre område hvor Compton-toppen er observert, idet første ligningen er tilpasset til også målingene, måling av røntgenstrålingen mottatt ved detektoren som har energier i det tredje området tilliggende det i hvilket Compton-toppen er observert, måling av røntgenstrålingen mottatt fra samplene som energi i et femte område korresponderende med det første området, men forskjøvet derfra, idet den mottatte røntgenstrå-lingen har energier i et sjette område tilsvarende det andre området, men forskjøvet derfra, og idet røntgenstrålingen har energier i et syvende område tilsvarende det tredje området, men forskjøvet derfra, tilpasning av en andre ligning med målingen av rønt-genstrålingen, idet den andre ligningen har samme form som den til hvilken ble tilpasset målingene gjort over første og andre området, idet den andre ligningen som benyttes ved minst en andre-produksjonsfaktor som angår konsentrasjonen av samplene av kjent konstruksjon til målingene for røntgen-strålingen i det femte og sjette området, tilpasning av en tredje ligning med den første og andre korreksjonsfaktoren som angår størrelsen av korreksjonsfaktorne til i det minste en av målingene utført i første, andre og tredje området og tilsvarende måling(er) gjort i det femte, sjetté og syvende området, og lagring av den tredje ligningen som korreksjonsfaktoren.;

10. Fremgangsmåte ifølge krav 9,karakterisert vedat første og andre ligning har formen: prosentkonsentrasjon = A + B<*>S/C hvor S er røntgenstrålingen målt i første eller femte området C er røntgenstrålingen målt i andre eller sjette området, og A og B er korreksjonsfaktorer som angår konsentrasjonen av sampler av kjent konsentrasjon i forhold til målinger i første og andre, eller femte og sjette området, idet A og B er funksjoner av forholdet mellom røntgenstrålingen mottatt ved detektoren som har energier i et området innenfor hvilket en kjent strålingstopp er observert og røntgenstrålingen mottatt ved detektoren som energier ved et området tilliggende til det innenfor hvilket den kjente strålingstoppen er observert .

11. Fremgangsmåte ifølge krav 10,karakterisert vedat den tredje ligningen har formen: korreksjonsfaktor = m " E/C + b hvor E er røntgenstrålingen målt i det tredje eller syvende C er røntgenstrålingen målt i det andre eller sjette området og m og b er stigningen og skjæringen til en rett linje som angår størrelsen av korreksjonsfaktoren i forhold til forholdet E/C.

12. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisertved at trinnene med bestråling av en gjenstand som har en ukjent konsentrasjon av måling av strålingen mottatt fra en gjenstand innbefattend følgende trinn: boring av et borehull gjennom en matrialmatrise, innføring i borehullet en sonde som inneholder kilden med partikler eller elektromagnetisk stråling og detektoren, og bestråling av gjenstanden og måling av strålingen derfra når sonden er nær gjenstanden.

13. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisertved at trinnet med bestråling av en gjenstand som har en ukjent konsentrasjon og måling av strålingen mottatt fra gjenstanden innbefatter trinnene: bestråling av en gruveoverflate med kilden for partikler eller elektromagnetisk stråling, måling av strålingen fra gruveoverflaten som et resul-tat av bestrålingstrinnet.

14. Fremgangsmåte for utførelse av en på stedet kvantitativ analyse i det minste ett av elementene tilstede i en matrise innbefattende trinnene: boring av et borehull i matrisen, innføring i borehullet en kilde med partikler eller elektromagnetisk stråling som har tilstrekkelig energi for å tilveiebringe røntgenfluoressens for elementet eller elemen ter og en detektor som kan detektere et spektrum med røntgen-strålet luor essensen , bestråling av matrisen tilliggende kilden i borehullet med partikler eller elektromagnetisk stråling, detektering i borehullet av i det minste en del av spektrumet med røntgenstråletluoressens tilveiebrakt av bestrålingen, og analysering av det dekterte spektrumet for således å utvikle derfra en kvantitativ vurdering av konsentrasjonen av i det minste et av elementene tilstede i matrisen.

15. Fremgangsmåte ifølge krav 14,karakterisertved at kalibreringstrinnet av kilden og detektoren innbefatter : bestråling av kilden med en gruppe sampler av kjent konsentrasjon for elementet som skal undersøkes eller letes etter, måling med detektoren av røntgenstrålingen mottatt ved detektoren fra samplene som er energier i et første området som omfatter i det minste en røntgenstråletluoressens- ■ spektrallinje tilknyttet elementet, tilpassing av en første ligning med målingene, idet ligningen benytter i det minste en første korreksjonsfaktor som angår konsentrasjonen av sampler av kjent konsentrasjon for målingene, og lagring av korreksjonsfaktoren(e), idet korceksjons-faktoren(e) blir benyttet ved utvikling av den kvantitative vurderingen av konsentrasjonen til i det minste et av elementene i matrisen.

16. Innretning for undersøkelse eller leting etter konsentrasjon til et kjemisk element i en gjenstand ved å benytte en kilde med partikler eller elektromagnetisk stråling som har tilstrekkelig energi for å tilveiebringe røntgen-strålefluoressens i elementet og en detektor som kan detektere spektrumet til røntgenstråletluoressensen fra elementet,karakterisert veden sonde som innbefatter: et sylindrisk hus, mindre enn 38 mm i diameter, en kilde for partikler eller elektromagnetisk stråling som har tilstrekkelig energi for å tilveiebringe røntgenstrå-lefluoressens for elementet, idet kilden er anordnet i huset, en detektor anordnet i huset som kan detektere spektrumet med røntgenfluoressens fra elementet, skjerming anordnet i huset mellom kilden og detektoren, og elektronisk krets anordnet i huset som innbefatter innretning for forsterkning av et signal fra detektoren og innretning for sending av signalet til en fjerntliggende anbrakt stasjon.

17. Sonde ifølge krav 16,karakterisertved at detektoren er fremstilt av kadmiumtellurid.

18. Sonde ifølge krav 16,karakterisertved at skjermingen er formet for således å definere et i hovedsaken sirkulært strålingsmønster utstrålt fra sylinderen i en retning på tvers av lengdeaksen til sylinderen.

19. Sonde ifølge krav 16,karakterisertved at en elektronisk krets er anordnet i huset og innbefatter en innretning for forming av utgangen til forsterkningen, en sampel-og holdekrets forbundet med utgangen til formingsinnretningen og en analog/digitalomformer for digitalisering av et signal lagret av sampel- og holdekretsen, idet utgangssignalet til omformeren blir sendt av en sende-innretning.

20. Apparat for undersøkelse og leting etter konsentrasjon av et kjemisk element til en gjenstand ved hjelp av en røntgenstråletluoressens,karakterisertved at apparatet innbefatter: en sonde som innbefatter: et sylindrisk hus, mindre enn 38 mm i diameter, en kilde av partikler eller elektromagnetisk stråling som har tilstrekkelig energi til å tilveiebringe røntgenstrå- ling for elementet, idet kilden er anordnet i huset, en detektor montert i huset som kan detektere et spektrum av røntgenstråletluoressens fra elementet, skjerming montert i huset mellom kilden og detektoren og, elektronisk innretning montert i huset for å for-sterke et signal fra detektoren og for sending av signalet til en fjerntliggende anbrakt stasjon, innretning for senking av sonden ned i et borehull og for fjerning av den derfra, og innretning ved den fjerntliggende anbrakte stasjonen for beregning utfra signalene sendt av sonden av den kvantitive vurderingen av i det minste ett element tilstede i matrisen for materialet som omgir borehullet.

21. Fremgangsmåte ved en røntgenstråletluoressensmetode for å undersøke konsentrasjonen til et kjemisk element i en gjenstand som benytter en kilde med partikler eller elektromagnetisk stråling som har tilstrekkelig energi for å tilveiebringe røntgenstrålefluoressens i elementet, en detektor som kan detektere et spektrum med røntgenstrålefluoressens fra elementet og en elektronisk krets for frembringelse av signaler som har størrelser som er en funksjon av energien til den detekterte røntgenstrålefluoressens, en metode for kompensering av endringene i forsterkningen til den elektro-niske kretsen som endrer størrelsen på signalet frembrakt av den elektronisk kretsen,karakterisert vedat fremgangsmåten innbefatter trinnene: (a) bestråling med kilden av en gruppe sampler av kjent konsentrasjon av elementet som skal bli undersøkt, (b) måling med detektoren av røntgenstrålestrålingen mottatt ved detektoren fra. samplene som energier i et første område som omgir i det minste en røntgenstrålefluoressens-spektrallinje tilknyttet elementet, idet den mottatte strålingen ved detektoren har energier i et andre område innenfor hvilket en kjent strålingstopp er observert, og den mottatte røntgenstrålingen ved detektoren som har energier i et tredje område som er tilliggende det andre området, (c) tilpassing av en første ligning med målingene, idet den første ligningen benytter i det minste en første korreksjonsfaktor som angår konsentrasjonen for sampler av kjent konsentrasjon for målingene, (d) måling av mottatte røntgenstråling av detektoren som har energier i et fjerde område tilsvarende det første området, men forskjøvet derfra, forskjøvet røntgenstråling som har energier i et femte område tilsvarende det andre området, men forskjøvet derfra, og mottatt røntgenstråling som har energier i et sjette område1tilsvarende det tredje området, men forskjøvet derfra, (e) tilpassing av en andre ligning med målingene av rønt-genstrålingen således bestemt i fjerde, femte og sjette området, idet den andre ligningen har samme form som den til den første ligningen og som benytter i det minste en andre korreksjonsfaktor for å bringe i forhold konsentrasjonen av sampler med kjent konsentrasjon til målingene, (f) tilpassing av en tredje ligning i det minste den første og andre korreksjonsfaktoren som angår størrelsen av korreksjonsfaktorne med i det minste en av målingene utført i et trinn (b) og tilsvarende måling(er) utført i trinnet (d), (g) lagring av en tredje ligning, (h) bestråling av en gjenstand som har en ukjent konsentrasjon av det kjemiske elementet med kilden for partikler eller elektromagnetisk stråling, (i) måling med detektoren den mottatte røntgenstrålingen fra det ukjente materialet som har energier i et syvende område tilsvarende det første området, et åttende område tilsvarende det andre området og et niende område tilsvarende det tredje området, (j) benyttelse av den tredje ligningen for å bestemme størrelsen av en tredje korreksjonsfaktor som benytter målingen (er) utført i et trinn (i) som tilsvarer de benyttet ved tilpassingen av en tredje ligning, (k) beregning utfra de målte verdier og den tredje korreksjonsfaktoren konsentrasjonen for det kjemiske elementet i gjenstanden.

22. Fremgangsmåte ifølge krav 21,karakterisertved at den første og andre ligningen har den generelle formen:

hvor S er røntgenstrålingen målt i det første og andre området, C er den målte røntgenstrålingen i det andre og femte området og A og B er korreksjonsfaktorer som angår konsentrasjonen for sampler av kjent konsentrasjon i forhold til målingene.

23. Fremgangsmåte ifølge krav 22,karakterisert vedat A og B er funksjoner av forholdet mellom den målte røntgenstrålingen ved detektoren som har energier i et område tilliggende det hvor en kjent strålingstopp ble observert og mottatt røntgenstråling ved detektoren som har energier i et område hvor en kjent strålingstopp ble observert.

24. Fremgangsmåte ifølge krav 22,karakterisertved at A er en funksjon av formen:

hvor E er røntgenstrålingen målt i et område tilliggende til det hvor en kjent strålingtopp er observert, C er røntgen-strålingen målt i et område hvor en kjent strålingstopp er observert og K^ og K^ er konstanter som justerer korreksjonsfaktoren for endringer i forsterkningen av apparatet som utformer målingstrinnene, og B er en funksjon som har formen:

hvor E og C er som definert ovenfor og K<- og Kg er konstanter som justerer korreksjonsfaktoren for endringer i forsterkningen for innretninger som utfører målingstrinnene.

25. Innretning for undersøkelse i felten av konsentrasjonen for et kjemisk element i en gjenstand som benytter røntgenstrålefluoressens,karakterisert ved innretning for lagring av i det minste en første korreksjonsfaktor bestemt av bestråling av et gruppe med sampler av kjent konsentrasjon av elementet som skal bli undersøkt eller lett etter med en kilde av partikler eller elektromagnetisk stråling som har tilstrekkelig energi for å tilveiebringe røntgenstrå-lef luoressens for elementet, måling med en detektor som kan detektere røntgenstråle-fluoressensen utfra elementet den mottatte røntgenstrålingen ved detektoren fra samplene som har energier i et første område .som omfatter i det minste en røntgenstrålefluoressens-spektrallinje tilknyttet elementet, og tilpassing av en første ligning med målingene, idet ligningene benytter i det minste en første korreksjonsfaktor som angår konsentrasjonen for sampler av kjent konsentrasjon i forhold til målingene, innretning for bestråling av en gjenstand som har en ukjent konsentrasjon for det kjemiske elementet med kilden av partikler eller elektromagnetisk stråling, innretning for måling av den mottatte røntgenstrålingen mottatt fra gjenstanden som har energier i samme området som den i hvilket røntgenstråletluoressensspektrallinjen ble målt for å bestemme korreksjonsfaktoren, og innretning for å beregning ut fra det målte forholdet og den lagrede korreksjonsfaktoren(e) konsentrasjonen for det kjemiske elementet i gjenstanden.

26. Fremgangsmåte for røntgenstrålefluoressensundersøkelse av konsentrasjonen av et kjemisk element i en gjenstand som benytter en kilde med partikler eller elektromagnetisk stråling som har tilstrekkelig energi for å tilveiebringe røntgenstråle-fluoressens for elementet og en detektor som kan detektere spektrumet til røntgenfluoressensen fra elementet,karakterisert vedfølgende trinn: kalibrering av kilden og detektoren ved.hjelp av: bestråling med kilden av en gruppe med sampler av kjent konstruksjon av elementet som skal bli undersøkt, måling med detektoren av den mottatt røntgenstrålingen ved detektoren fra sampler som har energier i et første område som omfatter i det minste en røntgenstrålefluoressens-spektrallinje tilknyttet elementet, tilpassing av en første ligning med målingene, idet ligningen benytter i det minste en første korreksjonsfaktor som angår konsentrasjonen for sampler av kjent konsentrasjon for målingene, og lagring av korreksjonsfaktoren, bestråling av en gjenstand som har en ukjent konsentrasjon av det kjemiske elementet med kilden for partikler eller elektromagnetisk stråling uten tidligere preparering av gjenstanden for bestråling eller styring av det geometriske forholdet mellom gjenstanden og kilden og detektoren, måling med detektoren av den mottatte røntgenstrålingen fra gjenstanden som har energier i samme området som den i hvilke røntgenstrålefluoressensspektrallinjen ble målt ved et kalibreringstrinn, og beregning utfra de målte verdier og den lagrede korreksjonsfaktoren av konsentrasjonen til det kjemiske elementet i gjenstanden.