SU329830A1

SU329830A1 - X-RADIOMETRIC ANALYZER TO DETERMINE THE CONTENT OF HEAVY ELEMENTS IN ORE

Info

Publication number: SU329830A1
Application number: SU1196003A
Authority: SU
Inventors: Ю. П. Любавин В. С. Нахабцев М. И. Иль шев В. А. Мейер; С. Н. Брискин Л. В. Кобыл нцев Г. Г. Шапков К. Пол ков С. Н. Бадьин А. П. Розуванов
Original assignee: иОсобое конструкторское бюро Министерства геологии; , Институт Земной коры Ленинградского государственн университета Жданова; НШТЙв иХйГС аиБЛио

Description

Изобретение относитс к устройствам, предназначенным дл элементного анализа горных пород и руд в услови х естественного залегани по характеристическим рентгеновским спектрам элементов, возбуждаемым излучением радиозотопных источников.The invention relates to devices intended for the elemental analysis of rocks and ores in natural conditions by the characteristic X-ray spectra of the elements excited by radiation from radiozotope sources.

Известны радиоизотопные рентгено-флуоресцентные анализаторы, разработанные дл элементного анализа порошковых проб, с экранированными друг от друга радиоизотопным источником и детектором излучени и детектором излучени и электронной схемой. Электронна схема служит дл амплитудного разделени и регистрации импульсов датчика. Характеристическое рентгеновское излучение анализируемого элемента выдел етс в них с помощью дифференциальных фильтров, а его содержание оцениваетс по разности скоростей счета, измеренных с различными фильтрами . Последние подбираютс дл каждого элемента и переставл ютс перед каждым измерением . Учет вли ни веидественного состава среды, ее плотности, размеров рудных зерен Н др., который представл ет главную проблему в любом варианте рентгено-флуоресцентного анализа, в известных радиоизотопных анализаторах производитс по способу внешнего стандарта, т. е. путем сравнени Radioisotope X-ray fluorescence analyzers designed for the elemental analysis of powder samples, with a radioisotope source and radiation detector shielded from each other, and a radiation detector and an electronic circuit are known. The electronic circuit serves for amplitude separation and detection of sensor pulses. The characteristic x-radiation of the element being analyzed is extracted into them using differential filters, and its content is estimated from the difference in counting rates measured with different filters. The latter are selected for each element and rearranged before each measurement. Accounting for the influence of the natural composition of the medium, its density, the size of ore grains H, etc., which is the main problem in any X-ray fluorescence analysis, in known radioisotope analyzers is produced according to an external standard method, i.e. by comparing

с данными измерений на эталонных пробах, которые должны иметь сходную структуру и состав.with measurement data on the reference samples, which should have a similar structure and composition.

В предлагаемом приборе анализ ведетс по характеристическому рентгеновскому излучению в наиболее трудных услови х, встречающихс в практике геолого-разведочных работ, а именно, в буровых скважинах, сухих или заполненных водой. С датчиками аналогичной , но упрощенной конструкции, анализатор может примен тьс дл элементного анализа пород и руд в шпурах, на обнажени х, по стенкам горных выработок, а также дл контрол производственных процессов на различных стади х добычи, обогащени и переработки руд при эксплуатации месторождений полезных ископаемых. Анализатор можно использовать и дл излучени элементного состава космических объектов.In the proposed instrument, the analysis is carried out by characteristic X-rays in the most difficult conditions encountered in the practice of geological exploration, namely, in boreholes, dry or filled with water. With sensors of a similar, but simplified design, the analyzer can be used for elemental analysis of rocks and ores in bore-holes, on outcrops, along the walls of mine workings, as well as for monitoring production processes at various stages of mining, enrichment and processing of ores during exploitation of mineral deposits. fossil. The analyzer can also be used to emit the elemental composition of space objects.

Предлагаемый радиоизотопный рентгенофлуоресцентный анализатор дл элементного анализа горных пород и руд без отбора проб в услови х естественного залегани (в скважинах ) состоит из коллимационного зонда сThe proposed radioisotope X-ray fluorescence analyzer for the elemental analysis of rocks and ores without sampling in natural conditions (in wells) consists of a collimation probe with

радиоизотопным источником и детектором излучени , блока электроники, обеспечивающего работу детектора, и амплитудного анализатора импульсов. С целью проведени рентгено-флуоресцентного анализа в услови х буровых скважин, в том числе и в скважинах малого диаметра, зонд и блок электроники размеш,ены в отдельных герметичных кожухах, которые расположены один за другим и соедин ютс между собой электрически и механически гибкой св зью, например двум отрезками каротажного кабел , позвол ющей зонду перемещатьс относительно блока электроники толь- Ю ко в одной плоскости, причем зонд прижимаетс к стенке скважины с помон ью рессоры , блок электроники подвешен на каротажном кабеле без прижима, а анализатор импульсов снабжен дл каждого определ емо- 15 го элемента измерителем отношени скоростей счета, включенным между парой дифференциальных дискриминаторов и каротажным регистратором. С целью расширени круга анализируемых 20 элементов, к блоку электроники скважинного снар да подключепы несколько зондов аналогичной конструкции с различными радиоизотопными источниками и детекторами, которые располагаютс один за другим, соеди- 25 нены гибкой св зью и прижаты к стенке скважйныс помош,ью-рессор. Жь-i G целью ,ум§.н.1}Шени вли ни веш:ественногд .состава исследуемой среды и условий измерений на количественные определени со- 30 анализируемых элементов, анализатор снабжен блоками обработки импульсной информации в виде измерителей отношений скоростей счета, которые подключены к каждои паре дифференциальных дискриминаторов 35 и имеют аналоговый выход на самописец. Нар ду с измерител ми отношений скоростей счета по интегральной интенсивности или интенсивности в любой области вторичного спектра анализатор снабжен интенсиметрами, 40 имеющими выход на самописец, подключенными к выходу любого дифференциального дискриминатора. С целью расширени области пропорциональности между выходными показани ми 45 прибора и содержанием анализируемых элементов и облегчени количественных определений , анализатор импульсов снабжен устройствами автоматического непрерывного вычитани фона, которые включены между выхо- 50 дом каждого дифференциального дискриминатора и входом измерител отношений. С целью стабилизации полол ени фотопиков от анализируемых элементов, анализатор снабжен системой автоматической или ручной 55 коррекции усилени по гамма-реперу, в качестве которого использована жестка лини дополнительного радиоизотопного источника, размешенного в зонде скважинного снар да. С целью выделени излучени реперного 60 источника, анализатор снабжен дополнительным дискриминатором и интенсиметром, выходные показани которых используютс дл управлени нанр жением питани скважинного снар да. Дл калибровки шкал самописца 65 и проверки электронной схемы прибора в целом , анализатор снабжен контрольным, стабилизированным по частоте, генератором регул рных импульсов разной амплитуды. На чертеже показана принципиальна блоксхема предлагаемого анализатора, где /- скважинный снар д, 2 - выносной блок, 3 - блок электроники, 4 - детектор, 5 - зонд с коллимационными каналами, 6 - каскад согласовани , 7 - прижимна рессора, 8 - каротажный кабель, 9 - линейный импульсный усилитель, 10 - стабилизатор напр жени питани , 11 источник напр жени питани детектора, 12 - наземна часть аппаратуры- пульт прибора. Скважинный снар д анализатора состоит из выносного блока и блока электроники. В выносном блоке размешены детектор излучени , зонд с коллимационными каналами, рабочим и реперным радиоизотопным источниками и каскад согласовани . Корпус выносного блока снабжен прижимной пружиной к стенке скважины или поверхности исследуемого объекта. В блоке электроники, свободно подвешенном на каротажном кабеле, расположены линейный импульсный усилитель, стабилизатор напр жени питани каскада согласовани выносного блока и усилител , источник напр жени питани детектора излучени . Пульт прибора включает собственно анализатор импульсов и устройство автоматической обработки информации. Анализатор импульсов состоит из двухсекционного усилител импульсов и двух дифференциальных дискриминаторов на каждый определенный элемент. Устройство обработки содержит дискретные вычитатели фона, подключенные на выход каждого дискриминатора и на каждый определ емый элемент по измерителю отношений с аналоговым выходом на автоматический регистратор (самописец). Кроме того, пульт содержит систему автоматической или ручной стабилизации положени фотопика, состо Шую из дополнительного дискриминатора, интенсиметра и стабилизатора напр жени питани скважинного снар да управл емого выходным напр жением интенсиметра, а также стабилизированный по частоте контрольный генератор регул рных импульсов разной амплитуды. Выбор положени и ширины окна по энергии при анализе на один элемент дл характеристического рентгеновского излучени производитс дискриминатором, а интенсивность рассе нного излучени , используе.мого в качестве внутреннего стандарта - дискриминатором , Дл расширени области пропорциональности между содержанием определ емого элемента и выходными показани ми прибора, в блок-схему к выходу каждого дискриминатора подключены дискретные вычитатели фона, исключающие из величины скорости счета долю , обусловленную рассе нным излучениемa radioisotope source and radiation detector, an electronics unit that provides the detector, and an amplitude pulse analyzer. For the purpose of conducting X-ray fluorescence analysis in borehole conditions, including small diameter wells, the probe and the electronics unit are placed in separate sealed enclosures that are arranged one after the other and are interconnected electrically and mechanically flexible. for example, two pieces of wireline, allowing the probe to move relative to the electronics unit only in one plane, with the probe pressed against the borehole wall with a spring pump, the electronics unit is suspended on the wireline e without pressing, and is provided with a pulse analyzer for each determined emo- 15 th element ratio meter count rates included between the pair of differential discriminators and logging recorder. In order to expand the range of analyzed 20 elements, several probes of the same design with various radioisotope sources and detectors, which are located one after the other, are connected to the wall of the borehole and spring through to the downhole electronics module. G-i G goal, mind. Fn.n.1} Scheni influence the nature of the medium under study and measurement conditions on quantitative determinations of the 30 analyzed elements, the analyzer is equipped with processing units of impulse information in the form of counting rate ratio meters that are connected each pair of differential discriminators 35 and have an analog output to the recorder. Along with the measuring instruments of ratios of counting rates according to the integral intensity or intensity in any region of the secondary spectrum, the analyzer is equipped with intensity meters, 40 having an output to a recorder, connected to the output of any differential discriminator. In order to expand the proportionality area between the instrument output 45 and the contents of the analyzed elements and facilitate quantitative determinations, the pulse analyzer is equipped with automatic continuous background subtraction devices that are connected between the output 50 of each differential discriminator and the input of the ratio meter. In order to stabilize the photopikol field from the analyzed elements, the analyzer is equipped with an automatic or manual 55 gain correction system based on a gamma-ray frame, which is based on the hard line of an additional radioisotope source placed in the downhole probe. In order to isolate the radiation of the reference source 60, the analyzer is equipped with an additional discriminator and an intensifier, the output readings of which are used to control the power supply of the borehole projectile. To calibrate the scales of the recorder 65 and check the electronic circuit of the device as a whole, the analyzer is equipped with a control, frequency-stabilized, generator of regular pulses of different amplitudes. The drawing shows the block diagram of the proposed analyzer, where / is the wellbore, 2 is a remote unit, 3 is an electronics unit, 4 is a detector, 5 is a probe with collimation channels, 6 is a matching stage, 7 is a hold down spring, 8 is a wireline , 9 - linear pulse amplifier, 10 - power supply voltage stabilizer, 11 detector power supply voltage source, 12 - ground part of the equipment - the instrument panel. The downhole analyzer consists of a remote unit and an electronic unit. A radiation detector, a probe with collimation channels, a working and reference radioisotope sources and a matching stage are placed in the remote unit. The body of the remote unit is equipped with a clamping spring against the borehole wall or the surface of the object under study. The electronics unit, which is freely suspended from the wireline cable, contains a linear pulse amplifier, a power supply voltage stabilizer of the cascade of the remote unit and an amplifier, a power supply voltage source of the radiation detector. The instrument panel includes the pulse analyzer itself and an automatic information processing device. The pulse analyzer consists of a two-section pulse amplifier and two differential discriminators for each specific element. The processing device contains discrete background subtractors connected to the output of each discriminator and to each definable element according to a relationship meter with an analog output to an automatic recorder (recorder). In addition, the console contains a system of automatic or manual stabilization of a photopick, consisting of an additional discriminator, an intensimeter and a voltage regulator of a borehole projection controlled by an output voltage of an intensimeter, as well as a frequency-stabilized control generator of regular pulses of different amplitudes. The choice of the position and width of the window by energy in the analysis of one element for the characteristic X-ray radiation is made by the discriminator, and the intensity of the scattered radiation, used as an internal standard, by the discriminator, to expand the proportionality between the content of the element being determined and the output indicators of the device, In the block diagram, discrete background subtractors are connected to the output of each discriminator; by

от элементов конструкции выносного блока. Дл уменьшени вли ни вещественного состава и других мешающих факторов и автоматической «внутренней стандартизации измерений в схеме использованы измеритель отношений , входы которого подключены к дифференциальным дискриминаторам через вычитатели фона.from the structural elements of the remote unit. In order to reduce the influence of the material composition and other interfering factors and the automatic "internal standardization of measurements, a ratio meter was used in the circuit, the inputs of which are connected to differential discriminators via background readings.

Дл нескольких одновременно определ емых элементов используетс аналогичное построение схемы.For several elements that are simultaneously defined, a similar scheme is used.

При использовании анализатора дл измерений вне скважины, конструктивное выполнение выносного блока со всеми указанными на чертеже элементами может быть упрощенно . Контроль и автоматическа или ручна стабилизаци фотопика в приборе осуществл етс путем регулировки усилени при регистрации пр мого излучени рабочего или дополнительного радиоизотопного источника за пределами области энергий регистрируемого характеристического и рассе нного излучений .When using the analyzer for measurements outside the well, constructive execution of the remote unit with all the elements indicated in the drawing can be simplified. The control and automatic or manual stabilization of a photopeak in the device is carried out by adjusting the gain when registering the direct radiation of a working or additional radioisotope source outside the energy range of the detected characteristic and scattered radiation.

Предмет изобретени Subject invention

Claims

1. X-ray radiometric analyzer for determining the content of heavy elements in ores, consisting of a collimation probe equipped with a clamping device against the borehole wall, an electronic circuit and a pulse analyzer, characterized in that, for the purpose of downhole measurements, the probe and electronic circuit are placed in the downhole tool, in separate blocks electrically and mechanically connected to each other with a flexible connection, for example, two identical lengths of logging cable, and the pulse analyzer is equipped for each ratio measurer coupling part count rates included between the pair of differential discriminators and logging recorder.

2. An x-ray radiometric analyzer according to claim 1, characterized in that, in order to create a reference radiation for an automatic or manual gain control system when using emitters as operating sources without a hard component of the primary gamma radiation, an x-ray radiometric analyzer probe is placed additional source with radiation energy above the working energy range.

3. X-ray radiometric analyzer for PP. 1 and 2, characterized in that, for the purpose of

increasing the linearity in determining the content of heavy elements, between the output of each discriminator and the input of the ratio meter, the background subtraction schemes from the structural elements of the probe and the reference gamma radiation are included.

4. X-ray radiometric analyzer for PP. 1-3, characterized in that, in order to automatically or manually stabilize the gain, it is provided with an additional discriminator connected to the console amplifier, an intensity meter and a power supply stabilizer, the control circuit of which is connected to the output of the intensity meter.