原料鉀礦碘化鈉晶體測鉀儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明屬于鉀元素測量技術(shù)領(lǐng)域，具體地講，涉及一種原料鉀礦碘化鈉晶體測鉀儀。
【背景技術(shù)】
[0002]鉀鹽生產(chǎn)過程中鉀原料礦進(jìn)樣工段的任務(wù)是將鉀原料礦通過傳輸帶輸送到車間進(jìn)行處理。實(shí)時、快速、準(zhǔn)確地動態(tài)監(jiān)測進(jìn)樣工段傳輸帶上的鉀原料礦中鉀離子的含量，并將其上傳至主工控機(jī)修改其它工藝參數(shù)，可提高鉀肥的采收率，并穩(wěn)定鉀肥品位。
[0003]常規(guī)測量鉀離子含量的方法主要依靠人工現(xiàn)場取樣，以重量法、容量法或用離子選擇電極、原子吸收等儀器進(jìn)行分析，這些方法操作復(fù)雜繁瑣，所需時間長，不能在線連續(xù)、實(shí)時測定，無法滿足鉀鹽的加工生產(chǎn)。放射性測量鉀含量是基于鉀的三種天然同位素39κ、4qK和41K中，僅4()Κ具有放射性，它的半衰期為1.25 X 19年，豐度為0.012 %。由于4()Κ的半衰期很長，故可認(rèn)為4t3K在鉀元素中的含量是固定的，所以可以通過對其放射性的測定，進(jìn)而推算出總的鉀含量或者其它鉀同位素的含量。在4t3K的衰變過程中，能夠放射出具有連續(xù)光譜的、最大能量為1.33MeV的β射線，同時放射出能量為1.46MeV的γ射線。所以可以用測量4()Κ放射出的β射線或者γ射線來測定待測樣品中鉀的含量。γ射線能譜分析是核輻射測量的最重要的任務(wù)之一，而Y射線能譜分析儀是核輻射能譜分析的最基本的儀器，它是測量記錄各種條件下產(chǎn)生的微分脈沖幅度譜的連續(xù)曲線。一般都是同已知元素和含量的標(biāo)準(zhǔn)樣品比較，或與已知元素和含量的標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合，定為何種元素，由峰下面積的大小可確定該元素含量的多少。
[0004]目前國外主要應(yīng)用的是在線單道能譜儀，將其安裝在鉀鹽進(jìn)樣工段帶式傳輸機(jī)的上部，帶式傳輸機(jī)的下部裝一放射源(通常是mCs) J37Cs的γ射線經(jīng)過鉀原料礦時衰減一部分，單道能譜儀接受到的脈沖計(jì)數(shù)在鉀原料礦中的鉀含量基本穩(wěn)定時固定在一個比較小的范圍內(nèi)，但上述測試方法的傳輸帶上需裝有放射源，給現(xiàn)場的安裝和技術(shù)維護(hù)帶來隱患。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供了一種原料鉀礦碘化鈉晶體測鉀儀，所述原料鉀礦碘化鈉晶體測鉀儀其中的閃爍體的尺寸較大，使得測試的相對誤差更小，不超過3%，精度更為準(zhǔn)確。
[0006]為了達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用了如下的技術(shù)方案:
[0007]—種原料鉀礦碘化鈉晶體測鉀儀，包括:探測器，所述探測器用于在線或即時取樣探測4t3K衰變時放射的1.46MeV的γ射線，以生成脈沖信號;信號分析系統(tǒng)，所述信號分析系統(tǒng)用于將所述脈沖信號進(jìn)行分析，并產(chǎn)生能譜信息;數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)采集所述能譜信息，繪制成能譜曲線并將其與所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)內(nèi)置的標(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)行對比，計(jì)算并顯示鉀離子的含量;所述標(biāo)準(zhǔn)曲線為所述原料鉀礦碘化鈉晶體測鉀儀的脈沖計(jì)數(shù)率與鉀樣品中鉀離子的含量的關(guān)系曲線;所述探測器包括:閃爍體，所述閃爍體用于與射入其內(nèi)的γ射線發(fā)生光電效應(yīng)后產(chǎn)生光子;光電倍增管，所述光電倍增管用于接收所述光子，并將所述光子轉(zhuǎn)換為所述脈沖信號;前置放大器，所述前置放大器用于放大所述脈沖信號;光學(xué)組件，所述光學(xué)組件設(shè)置于所述閃爍體的側(cè)壁上，以對所述光子進(jìn)行反射直至所述光子傳遞至所述光子聚集件處；以及光子聚集件，所述光子聚集件設(shè)置于所述閃爍體的與所述光電倍增管相對的表面上，以將所述閃爍體發(fā)射的以及所述光學(xué)組件反射的所述光子進(jìn)行匯集并傳遞至所述光電倍增管的光陰極處。
[0008]進(jìn)一步地，所述光學(xué)組件包括依次疊成設(shè)置在所述閃爍體的側(cè)壁上的反射膜以及遮光膜。
[0009]進(jìn)一步地，所述光子聚集件的材料為光學(xué)硅油。
[00? O ] 進(jìn)一步地，所述閃爍體的材料為直徑130mm、高度130mm的Na 1: TI晶體。
[0011]進(jìn)一步地，所述光電倍增管的直徑為130_。
[0012]進(jìn)一步地，所述原料鉀礦碘化鈉晶體測鉀儀還包括:屏蔽室;所述屏蔽室套設(shè)于所述閃爍體外。
[0013]進(jìn)一步地，所述屏蔽室的材料為厚度不少于2cm的鉛板。
[0014]進(jìn)一步地，所述信號分析系統(tǒng)包括線性放大器和多道脈沖幅度分析器;所述線性放大器用于將所述脈沖信號進(jìn)行放大，所述多道脈沖幅度分析器用于對經(jīng)所述線性放大器放大的脈沖信號進(jìn)行甄別，并產(chǎn)生1024道的能譜信息;所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和數(shù)據(jù)顯示模塊;所述數(shù)據(jù)采集模塊用于采集所述能譜信息，并將所述能譜信息輸送到所述數(shù)據(jù)處理模塊;所述數(shù)據(jù)處理模塊將所述能譜信息繪制成所述能譜曲線，并將所述能譜曲線與所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)內(nèi)置的標(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)行對比，計(jì)算求得鉀離子的含量;所述數(shù)據(jù)顯示模塊用于顯示所述鉀離子的含量。
[0015]進(jìn)一步地，所述多道脈沖幅度分析器通過RS-485接口與所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進(jìn)行通訊。
[0016]進(jìn)一步地，所述標(biāo)準(zhǔn)曲線根據(jù)測定若干已知鉀離子的含量的標(biāo)準(zhǔn)樣品來確定;所述標(biāo)準(zhǔn)曲線的斜率計(jì)算公式表示為:K = (Nt-Nb ) /C;其中，Nt表示所述原料鉀礦碘化鈉晶體測鉀儀中750道至850道之間的標(biāo)準(zhǔn)樣品的脈沖計(jì)數(shù)率，Nb表示所述原料鉀礦碘化鈉晶體測鉀儀中7 50道至850道之間的本底樣品的脈沖計(jì)數(shù)率，C表示標(biāo)準(zhǔn)樣品中鉀離子的含量。
[0017]本發(fā)明的有益效果在于:
[0018]該原料鉀礦碘化鈉晶體測鉀儀采用測量4t3K衰變產(chǎn)生的γ射線來測定鉀的含量，具有很好的探測效率和測量精度，能夠較好的去除環(huán)境本底，使得到的測量數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確;本發(fā)明的大尺寸的閃爍體以碘化鈉晶體為材料，使測試相對誤差更小、探測下限更低。
【附圖說明】
[0019]通過結(jié)合附圖進(jìn)行的以下描述，本發(fā)明的實(shí)施例的上述和其它方面、特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將變得更加清楚，附圖中:
[0020]圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的原料鉀礦碘化鈉晶體測鉀儀的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021 ]圖2是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的探測器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖3是圖2中A區(qū)域的局部放大圖；
[0023]圖4是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的原料鉀礦碘化鈉晶體測鉀儀的能譜圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]以下，將參照附圖來詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例。然而，可以以許多不同的形式來實(shí)施本發(fā)明，并且本發(fā)明不應(yīng)該被解釋為限制于這里闡述的具體實(shí)施例。相反，提供這些實(shí)施例是為了解釋本發(fā)明的原理及其實(shí)際應(yīng)用，從而使本領(lǐng)域的其他技術(shù)人員能夠理解本發(fā)明的各種實(shí)施例和適合于特定預(yù)期應(yīng)用的各種修改。在附圖中，為了清楚起見，可以夸大元件的形狀和尺寸，并且相同的標(biāo)號將始終被用于表示相同或相似的元件。
[0025]圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的原料鉀礦碘化鈉晶體測鉀儀的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]根據(jù)圖1所示，根據(jù)本實(shí)施例的原料鉀礦碘化鈉晶體測鉀儀包括探測器1、信號分析系統(tǒng)2、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)3以及屏蔽室4;其中，探測器I用于在線或即時取樣探測4t3K衰變時放射的1.46MeV的γ射線，以生成脈沖信號；信號分析系統(tǒng)2用于將探測器I探測生成的所述脈沖信號進(jìn)行分析，并產(chǎn)生能譜信息;數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)3采集信號分析系統(tǒng)2產(chǎn)生的所述能譜信息，繪制成能譜曲線并將其與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)3內(nèi)置的標(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)行對比，計(jì)算并顯示鉀離子的含量;所述標(biāo)準(zhǔn)曲線為該原料鉀礦碘化鈉晶體測鉀儀的脈沖計(jì)數(shù)率與鉀樣品中鉀離子的含量的關(guān)系曲線。
[0027]具體地，參照圖2和圖3所示，探測器I包括:閃爍體11、光電倍增管12、前置放大器13、光學(xué)組件14以及光子聚集件15;其中，閃爍體11用于與射入其內(nèi)的γ射線發(fā)生光電效應(yīng)后產(chǎn)生光子;光電倍增管12用于接收閃爍體11發(fā)射的光子，并將該光子轉(zhuǎn)換為脈沖信號;前置放大器13用于放大光電倍增管12中生成的脈沖信號;光學(xué)組件14設(shè)置于閃爍體11的側(cè)壁上，以對閃爍體11發(fā)射的光子進(jìn)行反射直至該光子傳遞至光子聚集件15處;光子聚集件15設(shè)置于閃爍體11的與光電倍增管12相對的表面上，以將閃爍體11發(fā)射的光子及光學(xué)組件14反射的光子進(jìn)行匯集并傳遞至光電倍增管12的光陰極121處。
[0028]屏蔽室4即套設(shè)于所述閃爍體11外，本實(shí)施例的屏蔽室4由至少2cm厚的鉛板制成，該屏蔽室4可對環(huán)境的輻射起到良好的阻擋作用，從而進(jìn)一步保證了該原料鉀礦碘化鈉晶體測鉀儀在使用時的測試準(zhǔn)確度。
[0029]更為具體地，參照圖3，光學(xué)組件14包括在閃爍體11的側(cè)壁上依次疊層設(shè)置的反射膜和遮光膜。其中，反射膜可對閃爍體11發(fā)射的光子進(jìn)行反射，直至閃爍體11發(fā)射的光子均被傳遞至光子聚集件15處;而遮光膜則可對外界的輻射產(chǎn)生遮擋作用，以免外界的輻射傳遞至閃爍體11內(nèi)，從而對閃爍體11發(fā)射的光子造成干擾;優(yōu)選