射线密度计

非接触式、小放射源、高精度密度计，能用于各种工艺场合在宽泛的温度范围内具有高精度采用小的放射源可以增加安全性并降低成本独特的设计可以满足所有主要工业的防冲击和振动标准一个微处理器控制独立的四路测量的多路复用功能灵活的配置：可选一体式或分体式探测器Thermo Scientific DensityPRO系列的非接触式密度计配置灵活、耐用且精度高。它在宽泛的温度范围内具有高稳定性，从而能提供高精度的测量，改善过程检测和提高产能。工业化的设计非接触式的DensityPRO 密度计安装在管道（或容器）的外部。它采用γ射线透射原理测量密度，射线能量由两种类型的放射源（Cs-137或Co-60）发出。放射源放置在一个注铅的钢制外壳内，并固定在管道（或容器）的一端。闪烁晶体检测器则安装在管道（或容器）的另一端。经过测试和认证的DensityPRO系列的核密度计能承受各种各样的恶劣工况并能满足湿度，温度变化及冲击和振动等要求。工作原理放射源发射出的γ射线能量穿过管壁（或器壁）、工艺物料及其它隔离层。当工艺物料密度发生变化时，抵达检测器的能量也会随之变化。DensityPRO的电子单元将这种能量变化转化为密度测量信号。独特的信号处理与检测器的安装设计的结合允许DensityPRO系列密度计使用更小的放射源并且不影响仪表的精度、响应及稳定性。可最多使用小于原来50%辐射量的放射源（具体取决于应用场合），从而增加了工人的安全，降低了成本且遵守全球ECO要求。 灵活的配置DensityPRO 系列密度计采用检测器/变送器一体化设计或分体化设计。 它具有多路复用功能，一个微处理器最多可控制独立的四路测量，这能降低采用多个变送器的成本。 用户友好型软件包含了多种自诊断和报警功能。系统性能典型工况下，±0.0015g/cc稳定性漂移小于辐射变化量的±0.05%（在6个月内）环境温度漂移每变化一摄氏度相当于辐射量改变± 0.009%响应时间2秒到65535秒放射源类型Cs-137或Co-60，均采用不锈钢双层外壳包裹；活度为1 ~ 10,000 mCi (37 MBq ~ 370 GBq) Cs-137 或1,000 ~ 3,000 mCi (37 GBq ~ 111GBq)Co-60源罐碳钢或不锈钢，注铅，喷涂聚氨酯；两位置开关，锁在“关闭”位置系统结构32位 、60 MHz 微型计算机单元 实时时钟 (RTC) 备用锂电池； RTC和SRAM电路的电压监测器允许在断电的情况下保留系统配置。 就地的I/O 系统包括： 4个模拟输入；一个100欧姆的铂电阻输入 ；两个数字输出；两个数字输入；一个就地串行通信连接端口；一个 RS232/RS485 主机串行通信端口； 可选的本安输入/输出板连接 ；一个 +15 V 供电输出； 一个隔离的 24 V 输出；一个带有ESD保护的10M/100M以太网通信端口 ；一个USB接口。检测方式宽动态的PVT闪烁体，可防震、防潮、防降解。检测器稳定性电子控制，无需恒温控制，即可提供最佳性能一体式/分体式检测器外壳316 不锈钢 或喷涂聚氨酯的碳钢；在高温度场合可选用水冷式检测器变送器不锈钢；Nema 4X and IP65；20个按键的键盘；8行单色LCD显示电源要求115/230 V, ± 10%, 50/60 Hz 交流或24 V直流工作温度-40 oC 到 +75 oC (-40 oF 到 +167 oF)输入两个4 – 20 mA 输入，在工作温度范围内会有满量程输入的± 0.3%的偏差 ； 两个0 – 10 V直流输入，在工作温度范围内会有满量程输入的±0.3%的偏差；两个数字输入：提供带有+5 V直流湿闪电压的触点输入；带有100欧铂电阻的温度补偿电路，三或四线制，在工作温度范围内的偏差为 ± 0.5 oC输出4–20 mA输出；在工作温度范围内会有满量程输出± 0.3%偏差；有本安型可供选择输入/输出4–20 mA 输出，在工作温度范围内会有满量程输出± 0.3%偏差；隔离无源输出，隔离有源输出；满足 NAMUR 标准串行输出RS485 半双工，RS232全双工触点闭合（继电器）输出两个继电器； 单刀单掷常开+单刀单掷常闭，全密封， 8A@250Vac等级和认证正弦振动： IEC 60068-2-6 随机振动: IEC 60068-2-64 抗冲击: IEC 60068-2-27； 温度/湿度组合循环：IEC 60068-2-38

矿浆密度计是一种用于测量矿浆密度的仪器。它在矿业领域有着重要的应用。矿浆密度计的精准测量对于矿山的选矿、浮选等工艺过程的优化控制、提高生产效率和产品质量具有关键作用。 矿浆密度计的工作原理通常基于多种技术，如放射性测量、声阻抗衰减法，浮力法、压力差法等。不同类型的矿浆密度计具有各自的特点和适用场景。放射性密度计利用射线穿过矿浆时的衰减程度来测量密度，但使用时需要严格遵循安全规范。浮力法通过测量物体在矿浆中受到的浮力来推算密度。压力差法则是根据不同深度处的压力差异来计算矿浆密度。

L边界密度计（一）测量原理X 射线荧光测量的原理是，当一束高能粒子与待测元素的原子发生相互作用时，若高能粒子的能量大于原子某壳层上电子的结合能，则该壳层电子将被逐出，形成空穴，该原子处于激发状态。在原子退激恢复到基态的过程中，外层电子向内层跃迁填补空穴，将多余的能量以特征X 射线的形式放出。除以特征X 射线的形式放出能量外，电子跃迁产生的多余能量也可能给壳层上的一个电子，使它获得能量成为自由电子，该电子称为俄歇电子。产生特征X 射线和俄歇电子的过程如图1-1 所示。1-1特征X 射线和俄歇电子产生原理特征X 射线的能量E 等于两个能级间的能量差，由莫塞莱定量可知 （1-2）其中，n1、n2 分别为壳层电子跃迁前后所处壳层的主量子数；R 为里德伯常数，R=1.097×107m-1；h 为普朗克常数，h=6.626×10-34Js；c 为真空中光的速度，c=3.0×108m/s；an 为常数，与内壳层的电子数目有关；Z 为原子序数。由式（1-2）可以看出，特征X 射线的能量与Z2 成正比。因此，由特征X 射线的能量就可以确定元素，而通过测量特征X 射线的强度就可以确定元素的含量。根据量子理论，X 射线的能量可以表示为式（1-3），其中λ 表示波长。由式（1-2）和（1-3）可知，特征X 射线的波长与原子序数平方的倒数成正比，因此也可以通过测量特征X 射线的波长确定元素的种类。 （1-3）L 边界测量原理与K 边界测量原理类似。K 边界测量原理是某元素原子内层电子克服原子核的束缚所需要的最小能量称为该元素在该能级的吸收限，如U 的K 吸收限为115.6keV。入射光子与物质发生相互作用时，若入射光子的能量恰好等于该物质原子K 吸收限，则K 层电子更易获得能量脱离原子核的束缚，形成自由电子，此时发生光电效应的几率剧增，使得该物质的质量吸收系数μm 陡然增加。这种由于入射光子能量等于电子壳层束缚能引起的μm 陡然变化的现象称为K 边界吸收。L 边界吸收过程与K 边界吸收过程类似，不同的是入射光子能量等于该物质原子的L吸收限，逐出了L 层上的电子。由于吸收过程发生在原子的内层轨道上，因此L边界测量与元素的化学状态无关。不同元素的μm 在L 吸收限的变化量Δμm 也不同，Δμm 是元素的“指纹”。通过测量入射光子穿过样品后在待测元素L 吸收限两侧透射率的变化就可以计算出待测元素的浓度。强度为I0(E)射线穿过厚度为dx 的物质后，强度衰减了dI(E)。dI(E)与被穿过物质的厚度、线衰减系数有关，即 （1-4）线衰减系数μ 与质量吸收系数μm、样品密度ρ 之间的关系为μ=μmρ，则式（1-4）可表示为 （1-5）对于厚度为d 的样品，对上式积分得 （1-6）射线经过样品后的透射率T 为 （1-7）在一定能量范围内有μm=aE-b，a、b 为常数，对上式取对数得 （1-8）（二）测量系统测量系统主要由X射线测量系统、数字多道谱仪和上位机软件三部分组成。X射线测量系统主要包括X光管、样品池和探测器。X光管选用银靶，额定管压为50kV，额定管流为5mA；样品池开模铸塑，体积为2mL；探测器选用FAST-SDD探测器，能量分辨率为125eV@55Fe。多道脉冲幅度分析器实现能谱测量，其结构如图2-1所示。探测器输出信号经前端电路初步放大后进入高速ADC转化为数字信号，然后进行数字脉冲成形，完成幅度甄别，形成多道能谱数据。同时，采用快成形、慢成形双通道并行处理技术，校正漏计数，提高测量精度。能谱数据通过微控制器（MCU）上传至上位机软件。图2-1 数字多道谱仪框图图2-2 L边密度计结构示意图上位机软件采用C语言在Visual C++ 6.0平台上开发，包括串口通信、谱图显示、命令控制、能量刻度、数据库管理等功能。实测20g/L水相铀溶液实测吸收谱如图2-3所示。图2-3 水相铀溶液参考谱和透射谱