[发明专利]用于校准辐射式密度测量装置的方法

说明书

本发明涉及一种用于校准辐射式装置的方法，该辐射式装置用于确定和/或监测位于容器(1)中的介质(6)的密度。该方法包括如下方法步骤：根据公式N/N₀～I/I₀＝c^～μBP1d，且应用当放射性辐射穿过空容器(1)时的半值厚度N/N₀＝0.5，确定空容器(1)的质量衰减系数μ_B，其中μ_B：质量衰减系数，ρ1：容器壁材料的密度，D：辐射传播的距离或容器(1)的内直径，I：测量的辐射强度，I₀：发送的辐射强度，N：测定的计数率，N₀：发送的辐射的计数率；当已知密度(ρ2)的校准介质位于容器(1)中时，基于放射性辐射在穿过容器(1)后的测量的强度或计数率来确定质量衰减系数(μ_M)；基于两个质量衰减系数查明线性吸收系数(μ)与容器(1)的几何尺寸之间的关联性；计算校准曲线，该校准曲线示出介质的密度与穿过容器(1)后的测量的辐射强度或计数之间的关联性。

技术领域

本发明涉及一种用于校准辐射式装置的方法，该装置用于确定和/或监测位于容器中的介质的密度，其中设置了发送单元和接收单元，其中发送单元发送预定强度的放射性辐射，并且其中接收单元接收由发送单元发送的穿过介质后的放射性辐射，并且其中设置了控制/评估单元，该控制/评估单元基于由接收单元查明的测量值确定位于容器中的介质的密度。

背景技术

当通常使用的测量方法无效或者不能再使用时，使用辐射式填充水平或密度测量。辐射式密度测量例如应用在从铝土矿生产铝以及浆液密度测量中，其在海洋或河流中进行挖掘工作的情境中通常包含很多块岩石。通常，辐射式密度测量与流量测量一起发生。

在辐射式密度测量中，通常用伽马放射线照射位于容器(储罐、料仓、管道等)中的介质。从伽马源发出放射线并由接收单元(闪烁体)感测，接收单元被定位成使得其接收由发送单元发送的穿过介质后的伽马放射线。取决于应用，例如将Cs 137或Co 60源用作伽马源。接收单元由塑料或晶体、光电倍增管和接收元件组成。

由发送单元发送的伽马放射线至少通过穿过介质和/或容器而减弱或衰减。伽马放射线的减弱或衰减示出对位于容器中的介质的密度的函数关联性。减弱或衰减的伽马放射线撞击检测器单元的检测器材料，并在那里被转换成光脉冲，该光脉冲由例如光电二极管的检测器进行感测。为了确定密度，对伽马放射线撞击探测器材料时所产生的光脉冲数量进行计数。

伽马射线穿过介质时的衰减Fs可经由Lambert-Beer定律进行描述：

Fs＝N/No＝e^-μi·D

在这种情况下，μi是线性衰减系数，且D是射束传播的距离。例如，在带有夹持式辐射式密度测量设备的管道的情况，射束传播的距离对应于管道的内直径加上容器壁的厚度的两倍。如果管道的内直径远大于管道壁的厚度，则可以忽略管道壁材料对于伽马放射线的减弱或衰减。可替代地，可以在空容器的情况下实验低确定容器壁对于伽马放射线的衰减。由于射线撞击检测器，因此这在实际中是有问题的。类似地，可以计算由于伽马放射线穿过容器壁材料而引起的衰减。

线性衰减系数取决于入射伽马放射线的能量、被照射介质的化学成分以及介质的密度。经由引入由线性衰减系数μi得出的质量衰减常数μ，几乎可以完全消除伽马放射线的衰减对于介质性质的关联性。在理想的条件下，质量衰减是恒定的、与介质的密度和特性无关，并且因此仅取决于入射伽马放射线的能量。这种情况可以通过以下事实进行解释：应用于密度测量的伽马放射线处于从0.5到0.6MeV的能量范围内。在该能量范围内，康普顿效应，因此光子在散射介质的电子上的非弹性散射是主要效应。结果，在与介质相互作用的辐射光子能量恒定的情况下，质量衰减常数μ是恒定的，并且仅取决于介质的密度ρ。因此，μ＝μi/ρ并且N＝N₀e^-μρD。这导致：

In(N/No)＝1/(μ·ρ·D)