166702. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés beatonok cementtartalmának, meghatározására
3 166702 4 sugárzást érzékeljük és energia szerint szétválasztva intenzitását az első és a második energiatartományban külön-külön mérjük és a beton kalciumtartalmára jellemző első intenzitásértéket a beton tömörségére jellemző második intenzitásértékkel korrigáljuk. A találmány szerinti eljárás egy célszerű foganatosítási módjánál a két különböző energiatartományba eső besugárzást egyidejűleg, két egymástól árnyékolt sugárforrás felhasználásával végezzük él. A találmány szerint berendezést is létrehozunk betonok cementtartalmának meghatározására, amellyel a kalciumtartalom és a tömörség egyszerre mérhető, és ez a berendezés legalább 50 keV átlagos sugárzási energiájú nukleáris sugárforrást, ettől árnyékoltan és 0,1 méternél kisebb távolságra elhelyezett nukleáris érzékelőt, célszerűen szcintillációs detektort, az érzékelő kimenetével összekötött bemenetű fotomultipliert, ez utóbbival vezérelt analizátort, az analizátor kapubemenetéhez csatlakozó időkapcsolót és az analizátor kimenetével összekötött számlálót tartalmaz, amelyre jellemző, hogy az említett első sugárforráson kívül attól sugárzás szempontjából leárnyékolt és legalább 0,3 méter távolságban elhelyezett második sugárforrást is tartalmaz, amelynek átlagos sugárzási energiája legalább 200 keV, és a második sugárforrás átlagos sugárzási energiája legalább 100 keV-tal nagyobb az első sugárforrás átlagos energiájánál. A két sugárforrás sugárzási energiájának csak az alsó határát, valamint az egymáshoz viszonyított különbségét adtuk meg, mivel a tényleges sugárzási energia függ a sugárforrás és a beton között fennálló tényleges távolságtól, valamint a közbenső közegek minőségétől és vastagságától. Az eljárás végrehajtásánál csak a betonnal reagáló sugárzás energiájára adtunk megkötést, amely a sugárforrás energiájára csak alsó korlátot jelent. Mélyalapok készítésénél az alaptestbe célszerűen beépíthetünk egy függőleges helyzetű, a mérőszonda fogadására alkalmas csövet. Méréskor a szondát a csőbe helyezzük, és a cementtartalmat a kívánt magasságban meghatározhatjuk. A találmány szerinti eljárás előnye a roncsolásmentes és gyors mérés. A fenti cső segítségével a résalapok cementtartalma tetszőleges magasságú keresztmetszetnél is meghatározható. Csőben végzett mérés esetén az ismert cementtartalmú betonnal való hitelesítéskor is hasonló méretű csőbe helyezett szondával kell dolgoznunk. A találmányt a továbbiakban rajz alapján ismertetjük részletesebben, amelyen a találmány szerinti berendezés egy példakénti kiviteli alakját tüntettük fel. A rajzon: Az 1. ábra a mérőszonda vázlatos felépítése. A 2. ábra a találmány szerinti berendezés tömbvázlata. A 3. ábra impulzusszám változása a cementtartalom függvényében. A diagramon p a beton tömörségének paramétere. A 4. ábra jellegzetes visszaverődési impulzus-energia diagram. Az 1. ábrán feltüntetett célszerűen hengeres alakú, hosszúkás I mérőszonda végén 13 sugárforrás, célszerűen 137Cs (Cézium) sugárforrás van elhelyezve. A 13 sugárforrás és egy 11 sugárforrás, célszerűen 241 Am (Amerícium) sugárforrás között 12 árnyékolás van. Ali sugárforrást 10 árnyékolás választja el egy 9 érzékelőtől. A 9 érzékelő a példakénti kiviteli alaknál szcintillációs detektor (NaJ kristály). A 9 érzékelő kimeneti jele 8 fotomultiplier bemenetére kerül. A 8 fotomultiplier kimenete 7 impulzuserősítő bemenetével van összekötve. A 7 impulzuserősítő kimenete vízzáró 6 5 elektromos csatlakozáson át 3 analizátor bemenetével van összekötve (2. ábra). Az 1 mérőszonda a működéshez szükséges nagyfeszültséget a 6 elektromos csatlakozáson át egy nagyfeszültségű 2 tápegységtől kapja. A 3 analizátor kimenete 4 számláló bemenetével van 10 összekötve. A 4 számláló 5 időkapcsolóval van összekötve. A berendezéssel a mérést a következőképpen végezhetjük el: Az 1 mérőszondát a vizsgálandó betonhoz illesztjük. A 11 és 13 sugárforrások különböző energiájú 15 gamma sugárzást bocsátanak ki. A betonból visszavert sugárzás egy részét a 9 érzékelő felfogja. A 11 és 13 sugárforrásoknak különböző energiájú spektruma van. Ezek jellegzetes eloszlását a 4. ábrán tüntettük fel. Az ábrán a vízszintes tengelyen a sugárzás E energiáját, 20 a függőleges tengelyen pedig az adott energiájú sugárzáshoz tartozó detektált impulzusok időegység alatti I számát tüntettük fel. A 11 sugárforrás spektruma az ábra kisebb energiájú tartományába esik. Ebben az energiatartományban a visszavert sugárzást nagy való-25 színűséggel a betonban levő kalciummal a fotóeffektus tartományában reagáló reflektált sugárzás okozza. A 13 sugárforrás hatására kis valószínűséggel ebben az energiatartományban is keletkezik reflektált sugárzás, de ez a sugárzás a 9 érzékelőhöz csak nagy csillapítás 30 után jut el, és a vett jelet nem befolyásolja, mert a 9 érzékelő és a 13 sugárforrás között legalább 0,3 méter távolság van, és a fotóeffektus tartományában reagáló reflektált sugárzás szabad úthossza ennél a hossznál lényegesen kisebb. 35 A 13 sugárforrással a beton tömörségét határozzuk meg. A 9 érzékelőben a kalciumról reflektált sugárzás intenzitása azért nem határozza meg egyértelműen a beton kalciumtartalmát, mert az az intenzitás a beton tömörségének (koncentrációjának) is függvénye. A 3. 40 ábrán a beton c koncentrációja és a reflektált sugárzás időegység alatt detektált impulzusok I száma közötti kapcsolat jellegét tüntettük fel. A 13 sugárforrás sugárzási spektruma a 4. ábrán a magasabb energiatartományú szakaszra esik. Ebben az energiatartományban 45 a sugárzás a betonnal a Compton szórás tartományában reagál. A visszavert sugárzás intenzitása pedig a beton tömörségének függvénye. Ennek a nagyobb energiájú reflektált sugárzásnak a szabad úthossza az előbbi sugárzásénál nagyobb, ezért ez a sugárzás a 9 érzékelőben 50 a nagyobb energiájú tartományban jeleket hoz létre. A kalciumtartalomra jellemző kisebb energiájú, és a tömörségre jellemző nagyobb energiájú impulzusok már a 9 érzékelőben megjelennek. Kellő detektáláshoz ezeket az impulzusokat ismert berendezéseken át 55 (8 fotomultiplier, 7 impulzuserősítő) felerősítjük, és a 3 analizátorral összekapcsolt 4 számlálóval kijelezzük. A 3 analizátor alkalmas a sugárzással arányos impulzusok energia szerinti szétválasztására is, tehát a 4 számláló kimenetén megjelenik a beton kalciumtartalmára, 60 azaz a cementtartalmára jellemző kisebb energiájú impulzusok, és a beton tömörségére jellemző nagyobb energiájú impulzusok száma. Megjegyezzük, hogy mérés előtt ismert összetételű és tömörségű betonon a méréssel azonos körülmények 65 között hitelesítő méréseket kell végezni, és az ismeretlen 2
