153549. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés folyadékok elemi összetételének radioaktív sugárabszopciós elemzéséhez
3 153549 4 sugárforrás által átsugárzott folyadék-rétegvastagság változtatásával, továbbá az ennek foganatosítására szolgáló berendezés. A talmálányunk szerinti eljárás lényege, hogy a vizsgálandó minta kiindulási sűrűségétől való eltérést súly különbözetté alakítjuk úgy, hogy a folyadékmintát tartalmazó állandó térfogatú edényt a folyadékminta kiindulási sűrűsége kiegyensúlyozott olyan mérlegre függesztjük, amelynek egyik karjára — e mérlegkar tetszés szerinti helyein rögzíthető — a súlykülönbözettel arányosan változó rugalmas kompenzáló elemet helyezünk el, míg e kompenzáló elem másik végét a mérlegkartól független pontra erősítjük és a sugárforrás által átsugárzott folyadék-rétegvastagságot e rugalmas szerv okozta arányos méretváltozással szabályozzuk. Az ugyancsak a találmányunk tárgyát képező berendezés lényege, hogy önmagában vévé ismert kétkarú mérlegnek teherhordozó karján az elemzendő folyadékkal átáramoltatott és/vagy töltött szabályozó edénye, a szabályozó edény középvonalával közös tengelyű zárt csőben elhelyezett sugárforrása, a szabályozó edény alatt a mérlegtől függetlenítve rögzített, a szabályozó edénnyel súrlódásmentes elmozdulást megengedő csővezetékkel kapcsolt mérőedénye, s ez alatt egy ettől is független elhelyezésű detektora, a mérlegkarok egyikén pedig még egy, a teherrel ellenkező irányban ható rugalmas eleme van. Az eljárás alkalmazását és a készülék felépítését és működését részletesen a rajzok kapcsán ismertetjük. Az 1. ábra a találmányunk szerinti készülék vázlata, a 2. ábra egy alkalmazási példa kapcsán a kiegyenlítést előírt értékhatáron belül megvalósító készülék viselkedését jellemző görbesorozat. A készülék felépítését feltüntető 1. ábrán a kétkarú M mérleg un, táramérleg bal oldali ágán az E szabályozó edény, jobb oldali ágán pedig az S serpenyő függ. Az E szabályozó edény olyan zárt hengeres test, amelynek hossztengelyével körkörös menetes C csőben van az alkalmasan megválasztott F sugárforrás elhelyezve. Az E szabályozó edény alatt folyadékkal töltött A mérőedény, ez alatt pedig D detektor van elhelyezve. Az E szabályozó edény és az A mérőedény közötti súrlódásmentes öszszeköttetést és az esetleges gázbuborékok szabad eltávozását két egymásba nyúló csőből kiképzett B összeköt'őcsővezeték beépítésével biztosítjuk. Az így kialakított csőrendszer befolyónyílása az E szabályozó-, kifolyónyílása pedig az A mérőedényben van, amint azt a rajzban nyilakkal ábrázoltuk. A menetes C cső túlnyúlik az E szabályozó edényen és alsó vége a szabályozási tartományon belüli bármely sűrűségnél az A mérőedényben levő folyadék szintje alá merül. A menetes C cső alsó vége sugárzást átbocsátó anyagból készült Z zárólemezzel, ún. ablakkal légmentesen van lezárva. Ugyanebből az anyagból készül az A mérőedény fenéklapja is. Az F sugárforrásból kiinduló radioaktív sugárzás az A mérőedényben levő folyadékon keresztül éri el az alkalmasan megválasztott D detektort. Az M mérleg bal ága megfelelően méretezett R csavarrugóval a mérlegtől független P pontra van erősítve. A készülék alább részletezett működésének megvilágításához előbb az elvi megértéshez szükséges összefüggéseket ismertetjük. A radioaktív sugárabszorpció törvényszerűségeit kvantitatív formában kifejező egyenlet szerint: T n log — = Q .1 2 aiWj, I i = l ahol I0 a sugárzás intenzitása az abszorbeáló rétegen való áthaladás előtt; I a fenti sugárzásintenzitás a réteg után; Q az abszorbeáló réteg sűrűsége g/ml-ben; 1 az abszorbeáló réteg vastagsága cm-ben; a, az abszorbeáló réteg i-edik komponensének tömegabszorpciós együtthatója cm2 /g-ban; w; az abszorbeáló réteg i-edik komponensének súlytörtje és Q.l felületi sűrűség g/cm--ben. A szabályozó ideális működése esetén o.l = K, ahol K a mérési feladat természete és az elemzéshez használt sugárzás minősége által meghatározott állandó. Ez az összefüggés hiperbolikus, amelynek megfelelő mérési eljárás kidolgozása igen körülményes lenne. Ezért a kitűzött feladat megoldására kielégítő pontosságot adó közelítő módszert alkalmazunk. Eljárásunk azon a felismerésen alapszik, hogy mivel a kívánt pontosság minden mérési módszernél előre meghatározható, a szabályozótól kívánt hiperbolakarakterisztikát lineárissal helyettesíthetjük az abszorbeáló réteg Q~ átlagos sűrűségének minden olyan ±AQ környezetében, amelyen belül a hiperbola és a lineáris karakterisztika közti eltérést az egyéb hibaforrásokból eredő ÁQm értéknél kisebb vagy legfeljebb azt elérő értéken tudjuk tartani. Az 1. ábrán vázolt szabályozó esetében a rétegszabályozást ilyen lineárisra egyszerűsített karakterisztikával valósítjuk meg. Az M mérleg az abszorbeáló réteg valamely QI sűrűségénél, ahol QÍ <,~g ± AQ, kiegyensúlyozott állapotban van. Ebben az esetben a "jö ±AQ sűrűségintervallumon belüli bármely Q sűrűségnél az R rugóra o—Qi-el arányos nyújtóerő hat, melynek hatására a rugó az erővel arányos megnyúlást szenved és ennék eredményeképpen az A mérőedényben levő átsugárzott folyadék rétegvastagsága végeredményben a Q—Q± sűrűségkülönbséggel arányos mértékben csökken. A rugóállandó érétkét és a rugó támadáspontját a mérlegkaron helyesen megválasztva az 1. ábrán vázolt szerkezet eleget tesz a fentiekben kifejtett, pontosságra vonatkozó feltételnek. A szabályozó működése közben az F sugárforrás és D detektor közti r távolság megvál-10 15 20 25 SO £5 40 45 50 55 60 2
