本發(fā)明涉及一種在線中子活化分析裝置，具體說涉及一種透射式水泥生料在線中子活化硫堿比分析裝置。

背景技術(shù)：

在水泥生產(chǎn)的新型干法生產(chǎn)煅燒系統(tǒng)中，生料帶入的硫可與堿化合形成硫酸堿，并固定在熟料中隨熟料排出窯外，但如果硫含量超過了堿所能化合的數(shù)量，就會與生料中的CaO形成CaSO₄或與C₂S形成硫硅酸鈣（2C₂S·CaSO₄）從而造成結(jié)皮。此外在煅燒過程中產(chǎn)生的含硫氣體未被堿性成分吸收的部分會隨煙氣排出，也對環(huán)境造成污染。因此，控制水泥生料中硫與堿性成分的含量是水泥生產(chǎn)工藝過程中必須重點關(guān)注的問題。一般用硫堿比來衡量硫與堿的平衡量。

而目前確定水泥生料的硫堿比值，采用的方式是人工從皮帶上取樣，然后將樣品通過化學分析的方法，得到其中SO₃和K₂O、Na₂O的含量，然后通過計算SO₃含量與K₂O、Na₂O含量之和的比值來得到水泥生料的硫堿比值。

而通過人工取樣到化驗室經(jīng)過化學方法分析及計算得到水泥生料的硫堿比值，在過程上還有烘干、研磨、篩分等工序，等到最終的堿度值結(jié)果出來，已經(jīng)是幾個小時以后的事情了，在時間上存在了嚴重的滯后性，對生產(chǎn)工藝只能起到事后質(zhì)檢的作用，起不到指導工藝調(diào)整的作用。

目前還沒有能夠直接對皮帶上水泥生料進行在線分析硫堿比值的儀表。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對原有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明提出一種透射式水泥生料在線中子活化硫堿比分析裝置。

本發(fā)明所采取的具體技術(shù)方案是：

探測器屏蔽體13通過測量架11被安裝于實際應用現(xiàn)場的上皮帶2和下皮帶1之間，屏蔽輸出器5通過測量架11被安裝于實際應用現(xiàn)場的上皮帶2和水泥生料的上方。測量架11通過現(xiàn)場的皮帶架10固定，測量架11外面安裝有防護罩12。探測器屏蔽體13內(nèi)部裝有γ射線探測器6，γ射線探測器6與多道能譜分析器8聯(lián)接，多道能譜分析器8與上位機9聯(lián)接。

防護罩12分為二層，防護罩內(nèi)層122的材質(zhì)為鉛，防護罩外層121的材質(zhì)為聚乙烯。

探測器屏蔽體13分為二層，探測器屏蔽體內(nèi)層132的材質(zhì)為鎘，探測器屏蔽體外層131的材質(zhì)為聚乙烯。

屏蔽輸出器5中裝有中子源3，屏蔽輸出器5對中子源3進行屏蔽防護。屏蔽輸出器5開有能夠封閉的楔形準直孔4，當準直孔打開時，中子射線只能在一定的范圍內(nèi)照射，當準直孔關(guān)閉后，整體無輻射外泄。在使用時，楔形準直孔4敞開，中子源3所發(fā)出的中子向下照射，輻射到上皮帶2承載其上的水泥生料，中子與水泥生料中的原子核發(fā)生相互作用，原子核被中子活化，從穩(wěn)定的基態(tài)躍遷到不穩(wěn)定的激發(fā)態(tài)，當不同元素的被活化原子核從激發(fā)態(tài)退激時會釋放出不同能量的特征γ射線。

γ射線探測器6將接收到的γ射線轉(zhuǎn)化為脈沖信號傳輸給多道能譜分析器8，多道能譜分析器8對γ射線探測器6傳輸來的脈沖幅度進行識別，并分別形成橫軸對應射線能量、縱軸對應射線個數(shù)的能譜，并從能譜中識別出對應硫元素特征γ射線能量峰和鉀元素特征γ射線能量峰、鈉元素特征γ射線能量峰的峰面積S1和S2、S3，多道能譜分析器8將以上數(shù)據(jù)S1、S2、S3傳輸給上位機9，上位機9根據(jù)下式計算出水泥生料的硫堿比值P：

式中S1為硫元素特征γ射線能量峰的峰面積，S2為鉀元素特征γ射線能量峰的峰面積，S3為鈉元素特征γ射線能量峰的峰面積，A、B、C、D、E、F為待定系數(shù)，通過對已知硫堿比的不同水泥生料進行測量，由測量結(jié)果S1、S2、S3的數(shù)值及對應的硫堿比值采用常規(guī)的非線性回歸處理獲得。

有益效果：

因為最終計算得到的硫堿比值是SO₃含量與K₂O、Na₂O含量之和的比值關(guān)系，所以不受皮帶上水泥生料的總量的影響。

儀表的整體屏蔽防護采用二層結(jié)構(gòu)，內(nèi)層是鉛用于屏蔽γ射線，外層是聚乙烯用來屏蔽中子。將鉛置于內(nèi)層，可以降低對鉛的使用量，減少儀表的成本及重量。

探測器屏蔽體采用二層結(jié)構(gòu)，探測器屏蔽體外層是聚乙烯用于吸收慢中子和慢化快中子，使穿過聚乙烯后的中子能量低于0.5eV；探測器屏蔽體內(nèi)層是鎘板，對能量低于0.5eV的中子有極強的吸收效應。通過探測器屏蔽體的二層結(jié)構(gòu)，將中子對γ探測器的影響降至最低，提高儀表的分析精度。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述裝置的結(jié)構(gòu)示意圖

圖2為防護罩的結(jié)構(gòu)剖面圖

圖3為探測器屏蔽體的結(jié)構(gòu)剖面圖

圖中：1 下皮帶，2 上皮帶，3 中子源，4 楔形準直孔，5 屏蔽輸出器，6 γ探測器， 8 多道能譜分析器，9 上位機，10 皮帶架，11 測量架，12 防護罩，13 探測器屏蔽體，121 防護罩外層，122 防護罩內(nèi)層，131 探測器屏蔽體外層，132 探測器屏蔽體內(nèi)層。

具體實施方式

結(jié)合附圖詳細說明本發(fā)明的裝置結(jié)構(gòu)和使用方法。

如圖1所示：

探測器屏蔽體13通過測量架11被安裝于實際應用現(xiàn)場的上皮帶2和下皮帶1之間，屏蔽輸出器5通過測量架11被安裝于實際應用現(xiàn)場的上皮帶2和水泥生料的上方。測量架11通過現(xiàn)場的皮帶架10固定，測量架11外面安裝有防護罩12。探測器屏蔽體13內(nèi)部裝有γ射線探測器6，γ射線探測器6與多道能譜分析器8聯(lián)接，多道能譜分析器8與上位機9聯(lián)接。

屏蔽輸出器5中裝有中子源3，屏蔽輸出器5對中子源3進行屏蔽防護。屏蔽輸出器5開有能夠封閉的楔形準直孔4，當準直孔打開時，中子射線只能在一定的范圍內(nèi)照射，當準直孔關(guān)閉后，整體無輻射外泄。在使用時，楔形準直孔4敞開，中子源3所發(fā)出的中子向下照射，輻射到上皮帶2承載其上的水泥生料，中子與水泥生料中的原子核發(fā)生相互作用，原子核被中子活化，從穩(wěn)定的基態(tài)躍遷到不穩(wěn)定的激發(fā)態(tài)，當不同元素的被活化原子核從激發(fā)態(tài)退激時會釋放出不同能量的特征γ射線。

如圖2所示：防護罩12分為二層，防護罩內(nèi)層122的材質(zhì)為鉛，防護罩外層121的材質(zhì)為聚乙烯。

如圖3所示：探測器屏蔽體13分為二層，探測器屏蔽體內(nèi)層132的材質(zhì)為鎘，探測器屏蔽體外層131的材質(zhì)為聚乙烯。

反射式水泥生料在線中子活化硫堿比分析裝置的使用方法如下：

γ射線探測器6將接收到的γ射線轉(zhuǎn)化為脈沖信號傳輸給多道能譜分析器8，多道能譜分析器8對γ射線探測器6傳輸來的脈沖幅度進行識別，并分別形成橫軸對應射線能量、縱軸對應射線個數(shù)的能譜，并從能譜中識別出對應硫元素特征γ射線能量峰和鉀元素特征γ射線能量峰、鈉元素特征γ射線能量峰的峰面積S1和S2、S3。形成能譜并自動尋峰、計算峰面積為多道能譜分析器8的自有功能，其技術(shù)為行業(yè)內(nèi)所公知。多道能譜分析器8將以上數(shù)據(jù)S1、S2、S3傳輸給上位機9，上位機9根據(jù)下式計算出水泥生料的硫堿比值P：

式中S1為硫元素特征γ射線能量峰的峰面積，S2為鉀元素特征γ射線能量峰的峰面積，S3為鈉元素特征γ射線能量峰的峰面積，A、B、C、D、E、F為待定系數(shù)，通過對已知硫堿比的不同水泥生料進行測量，由測量結(jié)果S1、S2、S3的數(shù)值及對應的硫堿比值采用常規(guī)的非線性回歸處理獲得。

應用實例：

中子源3選用活度為10微克的Cf-252同位素源；

γ探測器6選用晶體尺寸為Ф100×100mm的NaI(Tl)閃爍體探測器；

多道能譜分析器8選用丹東東方測控技術(shù)股份有限公司研制的高速數(shù)字多道能譜分析器；

上位機9選用常規(guī)工控機；

防護罩內(nèi)層122的材質(zhì)為鉛，厚度為2毫米；

防護罩外層121的材質(zhì)為聚乙烯，厚度為10厘米；

探測器屏蔽體內(nèi)層132的材質(zhì)為鎘，厚度為0.5毫米；

探測器屏蔽體外層131的材質(zhì)為聚乙烯，厚度為5厘米；

測量架11委托機械加工廠制作；

使用儀表樣機對二十種已知硫堿比值的水泥生料進行測量，通過非線性回歸獲得A、B、C、D、E的數(shù)值分別為：A=4.6725，B=8.5562，C=2.7314，D=10.1569，E=1.0547，F(xiàn)=0.1027。