灰分仪基础知识1资料

《灰分仪基础知识1资料》由会员分享，可在线阅读，更多相关《灰分仪基础知识1资料（52页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、灰分仪基础知识 一、放射性及其测量基本知识 介绍什么是放射性和怎样测量它 。本知识提供给那些对放射性不熟悉的 用户，这对于他们去理解该仪器是怎样 工作和仪器读数的可靠性是有用的。 基础知识：误差 物理实验离不开对物理量的测量，测量有 直接 的，也有间接的。由于仪器、实验条 件、环境等因素的限制，测量不可能无限 精确，物理量的测量值与客观存在的真实 值之间总会存在着一定的差异，这种差异 就是测量误差。 一、误差的产生 根据误差产生的原因及性质可分为系统误差与偶然误差两类。 1系统误差 由于仪器结构上不够完善或仪器未经很好校准等原因会产生误差。例如 ，各种刻度尺的热胀冷缩，温度计、表盘的刻度不准确

2、等都会造成误差。 由于实验本身所依据的理论、公式的近似性，或者对实验条件、测量方 法的考虑不周也会造成误差。例如，热学实验中常常没有考虑散热的影响， 用伏安法测电阻时没有考虑电表内阻的影响等。 由于测量者的生理特点，例如反应速度，分辨能力，甚至固有习惯等也 会在测量中造成误差。 以上都是造成系统误差的原因。系统误差的特点是测量结果向一个方向 偏离，其数值按一定规律变化。我们应根据具体的实验条件，系统误差的特 点，找出产生系统误差的主要原因，采取适当措施降低它的影响。 2偶然误差 在相同条件下，对同一物理量进行多次测量，由于各种偶然因素，会出 现测量值时而偏大，时而偏小的误差现象，这种类型的误差

3、叫做偶然误差。 产生偶然误差的原因很多，例如读数时，视线的位置不正确，测量点的 位置不准确，实验仪器由于环境温度、湿度、电源电压不稳定、振动等因素 的影响而产生微小变化，等等，这些因素的影响一般是微小的，而且难以确 定某个因素产生的具体影响的大小，因此偶然误差难以找出原因加以排除。 但是实验表明，大量次数的测量所得到的一系列数据的偶然误差都服从 一定的统计规律，这些规律有： （1）绝对值相等的正的与负的误差出现机会相同； （2）绝对值小的误差比绝对值大的误差出现的机会多； （2）误差不会超出一定的范围。 实验结果还表明，在确定的测量条件下，对同一物理量进行多次测量， 并且用它的算术平均值作为该

4、物理量的测量结果，能够比较好地减少偶然误 差。 四、西格玛统计学上的标准差 1西格玛概率大概是68% ，3西格玛到达 99% 1西格玛表示的是-1到+1西格玛之间，正态 概率分布曲线与x轴之间的面积，通过对正 态概率函数进行积分得到，同样3西格玛表 示的是-3到+3西格玛之间，正态概率分布 曲线与x轴之间的面积.手工计算很困难，通 常采用软件或者查表可以算出。 五、相关系数 相关系数用希腊字母R表示，R值的范围在-1和+1 之间。 R0为正相关，R0为负相关。R0表示 不相关； R的绝对值越大，相关程度越高。 相关系数用于判断线性拟合状态，相关系数越 接近1,对灰分仪而言曲线可靠性越高，通常|

5、r|大 于0.75时，认为两个变量有很强的线性相关性。 六、稳定性 对仪器考核指标之一 CS-137计数稳定性 计数平均值与任意值之 间差值在0.5% 样品稳定性，仪器测试平均值与任意值之 间差值在0.5% 辐射发现 约在100年前，科学家发现某些物质能放出三种 射线：阿尔法射线、贝塔射线和伽玛射线。以后 证明阿尔法射线是氦原子核流，贝塔射线是电子 流，类似的还有宇宙射线、中子射线等，统称粒 子辐射。伽玛射线是波长很短的电磁波，类似的 还有X射线等，统称电磁辐射。 辐射在无色无味，无声无臭，看不见，摸不 着。不过辐射却可用仪器来探测和量度。度量辐 射剂量的单位是希沃特。简称希。1毫希等于千分

6、之一希。 各种射线的穿透能力 日常生活中的辐射 辐射无处不在，我们吃的食物、住的房屋 、天空大地、山月草木，乃至人的身体都 存在着放射性。我国某些高本底地区3.7毫 希/年；砖房0.75毫希/年；宇宙射线0.45毫 希/年；水、粮食、蔬菜、空气0.25毫希/年 ；土壤0.15毫希/年；北京-欧洲往返一次 0.04毫希；胸部透视一次0.02毫希。灰分仪 为低剂量辐射何况还是密封源，安全的使 用可以说微乎其微。 电磁辐射 电磁辐射是由空间共同移送的电能量和磁能量所 组成，而该能量是由电荷移动所产生；频率极高 的X光和伽玛射线可产生较大的能量，能够破坏 合成人体组织的分子。事实上，X光和伽玛射线 的

7、能量之巨，足以令原子和分子电离化，故被列 为“电离”辐射。这两种射线虽具医学用途，但照 射过量将会损害健康。电磁辐射的来源有多种。 人体内外均布满由天然和人造辐射源所发出的电 能量和磁能量；闪电便是天然辐射源的例子之一 。至于人造辐射源，则包括微波炉、收音机、电 视广播发射机和卫星通讯装置等。 1.2 放射性测量单位 为测量放射性和由它产生的照射量与剂量，使用几种不同的测量单位 ： （1）伦琴（R）：伦琴是照射量的量度单位，它是在0和760mm汞柱 下1Cm3干燥空气中产生1静电单位电荷的X射线 或射线的数量。 （2）拉德（rad）：rad是吸收剂量的单位，它是指每1克受照材料在 数值上吸10

8、0克能量时所相应的照射量。1rad=1.07R （3）雷姆（rem）：rem是剂量当量的常用单位，在数值上它等于吸 收剂量乘上射线类型的品质因子Q，对于X、和射线Q=1，这时 1rem=1rad。 （4）西伏特（Sv）：Sv是剂量当量的国际标准单位，在数值上 1Sv=100rem。本检测仪以Sv=1106Sv。 （5）贝克（Bq）：Bq是放射性活度的国际单位，它表示每秒钟产生 一次放射性衰变。 （6）居里（Ci）：Ci是放射性活度的常用单位，数值上 1Ci=3.71010Bq，约等于1克镭的衰变率。微居（mCi）和微微居（ Pci）也常用作放射性酌测量单位。 半衰期 在物理学上，一个放射性同位

9、素的半衰期是指一个样本内，其放射性 原子的衰变至原来数量的一半所需的时间。半衰期越短，代表其原子 越不稳定，每颗原子发生衰变的机会率也越高。 由于一个原子的衰变 是自然地发生，即不能预知何时会发生，因此会以机会率来表示。每 颗原子衰变的机率大致相同，做实验的时候，会使用千千万万的原子 。 当原子开始发生衰变，其数量会越来越少，衰变的速度也会因而 减慢。例如一种原子的半衰期为一小时，一小时后其未衰变的原子会 剩下原来的二分一，两小时后会是四分一，三小时后会是八分一。 原 子的衰变会产生出另一种元素，并会放出阿尔法、贝塔粒子或中微子 ，在发生衰变后，该原子也会释出伽傌射线。根据爱因斯坦的质能守 恒

10、公式E = mc2，衰变是其中一个把质量转为能量的方式。通常衰变 所产生的产物多也是带放射性，因此会有一连串的衰变过程，直至该 原子衰变至一稳定的同位素。 灰分仪用同位素的半衰期低能AM-241 433a 中能CS-137 30.7a 射线的防护 射线有很强的贯穿本领，在操作放射 性物质时，一般需要进行屏蔽，以减小对 人身的损伤。常用的屏蔽材料有铁、铅、 混凝土等重材料。 灰分仪选择用6cm铅（或贫铀）屏蔽。 灰分仪准直孔为20mm的铅罐 二、快速煤质检测仪（灰分仪） 煤的灰分是煤在一个确定的温度下充分完 全灼烧后氧化物残渣的百分比.它与煤的发 量相关密切,是主要的煤质评价标准之一.所 以控制

11、煤碳灰分稳定是企业重要的经济利 益. 利用核辐射测量技术结合计算机技术可以 实现煤灰分的在线快速测量.并根据灰分与 发热量的相关关系推测出煤的发热量值. 三、灰分仪发展历史 在线煤质分析仪应用于煤炭业已有20多年的历史，其 稳定的销量足以证明其价值。在线分 析仪通过提供实时 信息为煤厂各煤种的质量控制和生产管理提供了极大的帮 助， 如果依赖化验室，这些数据只能在采样后的数小时 甚至数天后才能得到。 近年来， 随着生产优化和料堆控制变得尤为重要。煤 炭业关注 煤炭质量管理，从而提高客户满意度最终增加 煤炭销量。同时也提高矿区资源的有效利用， 使原先认 为煤质不达标的资源可以有选择地开采。 三、

12、在线煤质分析技术与设备 1.1 双能量伽玛传输技术 仪器自20世纪80年代早期上市以来，已成为在线煤质 监测设备家族中的重要一员。 该设备价格相对低廉，安 装便捷，可以直接在皮带上进行在线煤质分析，只要是分 析固定煤 种，分析仪测定煤质灰分就可以达到相当的精 度。它利用两个射线源贯穿煤层而测量 灰分。对给定的 煤种，该设备的测定精度为：一个标准偏差下0.5%1% 。该设备的主要缺点 是其标定与煤种有关，特别是在灰 中的铁和钙元素变动很大的情况下。 该设备的用途包括：监测运送到选煤厂的原煤；监测 洗净的精煤；给选煤厂提供反馈信息； 通过混煤优化资 源利用，使之达到一定的质量目标；监测送往用户的煤

13、质 是否达到合同要求 的质量。 1.2 自然伽玛射线技术 另一种广泛使用的简单的分析仪能够测定煤中的自 然放射性大小，并将其与灰分联系起来。 这种煤质分析 仪不需要放射源，对影响DUET系统的铁和钙元素的变化 不敏感。 然而，作为一种“被动”的系统，该分析仪的精度大约 只为1%2%，其理想应用是测量厚煤 层的灰分，例如原 煤输送机或选煤厂入料输送机上的煤质，在煤层很厚时， 这仍然是测定灰 分的唯一技术。然而，该分析仪同样与 煤种有关，因为它依赖与灰分相关的自然伽玛放射素 的 存在(如钾)。 1.3 快速伽玛中子活化分析技术 (PGNAA) 为满足市场上对具有高精度却与煤种无关的灰分仪的需求，上

14、世 纪80年代中期开发了首 台PGNAA旁线分析仪。该分析仪最常用于电 厂配煤控制，以及选煤厂控制和煤的分选和销售 煤的质量控制。除了 测定人们通常感兴趣的灰分，水分，发热量以外，还可以测定灰分中 的 硫分，美国清洁空气法案要求电厂对SO 2的排放进行控制。 这种旁线分析仪需要采样设备把煤从皮带上采初样。煤样通过垂直溜 槽进行中子照射分析 。在几分之一秒的时间内，吸收的能量以伽玛辐 射的形式释放出来。由于每一元素具有特定 的伽玛射线光谱，光谱可 以拆解成组成元素的光谱，从而确定煤中的元素成分。 。该技术与煤 种无关，所以很有吸引力。 元素分析通过计算组合，可以得出灰分，发热量和挥发分。该分 析

15、仪对灰分的分析精度0.25 %0.4%。 该分析仪本身价值数十万美金，而且配套的采样和传输系统也价 格不菲，这就限制了分析仪 的广泛使用。 各种在线煤质检测仪的对比分析表 项目对比中子活化 技术 双能射线 衰减技术 洗精煤在线 采、制、检 一体化技术 设备 价格及 维护 成本 高 低 低 放射源防护 等级 高 低 低 温度是否影 响 是 是 否 煤炭粒度是 否影响 是 是 否 煤炭厚度是 否影响 是 是 否 煤炭松散度 是否影响 否 是 否 探测范围皮带中间 20mm煤样 皮带中间 20mm煤样 皮带上横截 面上煤炭样 品 皮带跑偏是 否影响 否 是 否 什么是约定真值，选择什么样的约 定真值

16、为基准比较好 约定真值就是用灼烧法得到的基准灰分值，至于选什么灰 分值作为基准灰分，那要视具体情况而定，例如，可以用 一天生产中采得的许多个实际煤样的综合煤样的灰分作为 基准；也可以用周综合煤样的灰分；还可以采用全月的销 售煤灰分平均值或外销每列火车的销售灰分作为基准。取 定的原则有以下几条：首先，这种灰分值是足以信赖的， 例如生产中单个快灰样的灰分值作为比对的基准灰分是不 合适的，因为快灰样的灰分本身往往有相当大的随机误差 ，而综合样的灰分往往能比较客观地反映相应时间段内的 灰分值；第二，时间间隔不能太长，从而保证对辐射煤 灰分仪的“零点校准”是及时的，例如用月综合煤样灰分化 验值作为基准，在被测煤的煤质发生变