Анализатор элементного состава радиоизотопный NITA II

Назначение

Анализатор элементного состава радиоизотопный NITA II (далее - анализатор) предназначен для непрерывного измерения массовой доли оксидов в горно-химическом сырье, транспортируемом на конвейере.

Описание

Принцип действия анализатора основан на гамма-нейтронном методе анализа.

При столкновении быстрых нейтронов, испускаемых источником излучения, с ядрами элементов, составляющих анализируемый продукт, часть энергии быстрых нейтронов передается ядрам атомов, что переводит их в возбужденное состояние. При переходе атомов в нормальное состояние избыток энергии, переданной ядру атома, компенсируется испусканием избыточной энергии в виде гамма излучения.

После того, как быстрые нейтроны теряют большую часть энергии при взаимодействии с материалом, они становятся медленными (или термальными) с энергией порядка 0,0025 эВ. Такие нейтроны могут быть захвачены атомами анализируемого продукта. В процессе захвата нейтронов атомы также переходят в возбужденное состояние, которое компенсируется последующим испусканием более мощного гамма излучения по сравнению с испускаемой энергией после упругого столкновения быстрых нейтронов и атомов материала.

Оба процесса взаимодействия нейтронов с ядрами атомов создают характеристическое гамма излучение, которое напрямую зависит от массы ядер атомов материала. Регистрация гамма излучения от двух видов взаимодействия нейтронов с атомами, вследствие соударения быстрых нейтронов с ядрами атомов и захвата термальных нейтронов ядрами атомов, позволяет определить содержание отдельных элементов в анализируемом продукте.

Анализатор состоит из источника быстрых нейтронов и трех детекторов гамма-излучения, размещенных на единой раме непосредственно над и под конвейерной лентой, а также шкафа управления с программным обеспечением, позволяющего конфигурировать режимы работы, диагностировать основные узлы анализатора, передавать результаты измерений на периферийные устройства, осуществлять градуировку по различным оксидам (фосфора, алюминия (III), титана, натрия, калия, железа (III), кремния и кальция), обработку выходной измерительной информации, включая интегрирование (усреднение) по заданным параметрам, формат выдачи результатов и их архивирование.

В качестве источника быстрых нейтронов применяется источник ионизирующего излучения на основе 241Am и Be.

Детекторы гамма излучения оснащены системой поддержания температуры для обеспечения стабильности работы анализатора.

Анализаторы применяются для горно-химического сырья со следующими физическими и физико-химическими свойствами: крупность частиц не более 300 мм, влажность не более 10 %, рабочая толщина слоя от 300 до 350 мм, скорость движения по конвейерной ленте не более 2,5 м/с.

Анализатор имеет следующие встроенные интерфейсы: четыре токовых выхода (от 4 до 20 мА), Ethernet, Modbus/Profibus.

Общий вид анализатора представлен на рисунке 1.

Рисунок 1 - Общий вид анализатора элементного состава радиоизотопного NITA II

Программное обеспечение

Программное обеспечение анализатора (далее - ПО) является разделенным, предусмотрено два уровня доступа - пользовательский и сервисный.

Основные функции метрологически значимой части ПО анализатора: сохранение данных градуировки, самотестирование целостности измерительной системы анализатора и сигнализация неисправностей, в том числе аварийное отключение, расчет активности применяемых источников ионизирующего излучения, формирование вывода данных для передачи на дисплей и на внешние электронные устройства.

Обращение к метрологически незначимой части ПО из пользовательского уровня доступа - настройки дисплея, формата представления результатов измерений, просмотр информации о результатах самотестирования анализатора.

Метрологически значимая часть ПО заложена в процессе производства и защищена от доступа и изменения, обновления ПО в процессе эксплуатации не предусмотрено.

Идентификационное наименование ПО высвечивается постоянно при включенном ПО, номер версии - при обращении к специальному подпункту меню.

Таблица 1 - Идентификационные данные ПО

Изменение ПО невозможно без применения специализированного оборудования производителя. Уровень защиты всего программного обеспечения от непреднамеренных и преднамеренных изменений соответствует уровню «высокий» по Р 50.2.077-2014.

Технические характеристики

Таблица 2 - Метрологические характеристики

Продолжение таблицы 2

Таблица 3 - Основные технические характеристики

Знак утверждения типа

наносится на титульный лист Руководства по эксплуатации типографским способом.

Комплектность

Таблица 4 - Комплектность

Поверка

осуществляется по документу МП 33-241-2018 «ГСИ. Анализатор элементного состава радиоизотопный NITA II. Методика поверки», утвержденному ФГУП «УНИИМ» 26 июня 2018 г.

Основные средства поверки:

Рабочие эталоны первого разряда по ГОСТ 8.021-2015 - весы неавтоматического действия I (специального) класса точности по ГОСТ OIML R 76-1-2011.

Рабочие пробы, подготовленные и проанализированные в соответствии с аттестованными методиками: методика измерений Р2О5 в апатитонефелиновых рудах титриметрическим висмутатным методом (массовая доля Р2О5 от 7,00 до 28,00 %, абс. погрешность ±0,32 %), ФР.1.31.2015.21304; МР 06-04. Методика выполнения измерений массовой доли А12О3 в апатито-нефелиновых рудах титриметрическим трилонометрическим методом (массовая доля А12О3 от 5,50 до 21,90 %, абс. погрешность ±0,21 %), ФР.1.31.2013.15723.

Допускается применение аналогичных средств поверки, обеспечивающих определение метрологических характеристик поверяемых СИ с требуемой точностью.

Знак поверки наносится на свидетельство о поверке.

Сведения о методиках (методах) измерений приведены в эксплуатационном документе.

Нормативные документы

Техническая документация фирмы «Scanmin Africa (Pty) Ltd», ЮАР