Вивчення концентратоміра РКП-305М та робота з ним

Мета і завдання роботи

 

Метою даної роботи є ознайомлення студентів з будовою концентратоміра, його підготовкою до роботи та проведення польових вимірювань.

Виконання роботи планується в 2 етапи. Перший етап включає ознайомлення з блок-схемою концентратоміра РКП-305 М, його конструкторськими особливостями, системою вмикання і керування, підготовку приладу до роботи. Другий етап – виконання польових вимірювань.

У результаті виконання роботи студент повинен: отримати навики роботи з концентратоміром, навчитись визначати вміст калію, радію та торію в гірських породах.

 

Будова концентратоміра РКП 305-М та

Робота з ним

Концентратомір модифікований РКП-305М (надалі концентратомір) призначений для визначення вмісту (масової частки) калію, радію (в еквіваленті урану) і торію в гірських породах і рудах на всіх етапах геологорозвідувальних робіт для безпосереднього дослідження ореолів розсіювання, оголень і гірських виробок.

Діапазон вимірювання вмісту (масової частки) для кожного радіоактивного елементу повинен відповідати даним, що наведені в таблиці 6.1.

 

Таблиця 6.1 – Допустима межа виміру вмісту K, Ra, Th в природних умовах

Елемент	Діапазон вмісту, %
Калій	1 – 50
Радій (еквівалент урану)	1×10^-3 - 50×10^-3
Торій	1×10^-3 - 50×10^-3

Час безперервної роботи повинен бути не менше 8 год. Інтервал часу виміру – 1 хв. ±3 %. Число вимірювальних каналів – три. Робочий діапазон температур – від мінус 10 до + 50 ⁰С.

 

БД ПК ПО

 

Д ПД К РР ПВ

Лч.К

ДВЖ АРП Н І

В

Лч.Ra

КГ РР

+9 В Пуск

ФЗ РН Лч.Th

БЖ

+4,5 В

СН РР

+9 В Опрос ФО РН

 

Д – детектор; ДВЖ – джерело високого живлення; БЖ – блок живлення; ПД – підсилювач-дискримінатор; АРП – автоматична регуліровка підсилення; К – комутатор; КГ – кварцевий генератор; ФЗ – формувач запуску; СН – стабілізатор напруги; ФО – формувач опитування; БД – блок детектування; РР – регістр реверсивний; РН – регістр накопичувач; ІВ – індикатор вакуумний.

 

Рисунок 6.1 – Електрична схема концентратоміра РКП-305 М

 

Будова та принцип роботи концентратоміра. Принцип роботи концентратоміра засновано на аналізі амплітудного розподілу електричних імпульсів, що відповідають енергіям гамма-квантів випромінювання калію, радію та торію.

Функціонально концентратомір складається з блоку детектування (БД) та вимірювального пульта (ВП) (див. рис.6.1). В свою чергу блок детектування складається з детектора, попереднього підсилювача та високовольтного перетворювача для живлення фотоелектронного помножувача (ФЕП). Пульт виміру складається з наступних вузлів: вхідний пристрій, пристрій обробки, пристрій управління та пристрій виводу.

Будова та робота основних вузлів. Гама-випромінювання від природних радіонуклідів реєструються сцинтиляційним детектором блоку детектування, який складається з оптично з’єднаного кристалу NaJ(Tl) і ФЕП-139. Високовольтний перетворювач служить для живлення ФЕП-139. Живлення ланок попереднього підсилювача і високовольтного перетворювача здійснюється за допомогою кабеля, що з’єднює блок детектування з вимірювальним пультом. Постійне низьковольтне стабілізоване живлення виробляється в блоці живлення вимірювального пульта.

Первинна обробка інформаціїздійснюється у вихідному пристрої на основі підсилювача-дискримінатора, що налаштований на три основних гамма-лінії природних радіонуклідів в жорсткій частині спектра, які відповідають енергіям 1,46 МеВ; 1,76 МеВ; 2,62 МеВ.

Вхідний пристрій ділиться на такі частини:

- емітерний повторювач разом з вузлом заряду-розряду;

- компаратор;

- старт-стоп генератор тактових імпульсів разом з регістром зсуву;

- формувач двох імпульсів закінчення порівняння (зупинка генератора);

- схема формування диференціальних вікон;

- вузол АРП, який складається з реверсивного лічильника, перетворювача код-аналог і трансформатора;

- схема контрольного виводу спектра;

- схема компенсації зсуву спектра при роботі з АРП.

Пристрій обробки призначений для виконання арифметичних операцій з інформацією по трьом вимірювальним каналам, що отримана з вхідного пристрою. Необхідність обробки визвана накладанням спектрів радіонуклідів, впливом комптон-ефекту і вимогам перерахунку кінцевого результату на одиницю концентрації. В загальному випадку пристрій виконує арифметичні операції згідно з формулою:

 

, (6.1)

 

де - кількість масових часток вмісту;

- кількість імпульсів по вимірювальним каналам за інтервал часу;

- коефіцієнт взаємовпливу спектрів (вони мають порядок від 0,05 до 1,5);

- коефіцієнт перерахунку на вміст (має порядок від 0,02 до 0,1).

 

Пристрій керування виробляє необхідні сигнали і забезпечує роботоздатність електричної схеми концерн-тратоміра. Пристрій керування пов’язаний з елементами комутації та індикації, що знаходяться на передній панелі концентратоміра.

Пристрій виводу призначений для прийому інформації, що надходить з пристрою обробки, та представлення результатів у зручній формі для спостереження. Пристій має три незалежних паралельних канали, що під’єднюються до трьох елементів індикації за рахунок трьох сигналів почергового опитування.

Конструкція вимірювального пульта концентратоміра ділиться на три частини. Основою конструкції є металевий корпус, що виготовлений з алюмінієвого сплаву. Кришка пульта є передньою панеллю блоку з розташованими на ній елементами керування, комутації та індикації. Кришка має світлозахисний козирьок для огляду трьох цифрових індикаторів. На зворотній стороні кришки розташовані кронштейни, які забезпечують конструктивно зв’язок кришки з шасі.

 

БД РКП-305М

20

0 50

 

К Р Т

А.И.

 

 

Вк Коррекция Пуск Опрос

 

 

К – калій; Р – радій; Т – торій.

 

Рисунок 6.2 – Зовнішній вигляд кришки приладу РКП 305-М

 

Підготовка прилада до роботи