Пристрій для реєстрації підгрунтового радону

Пристрій для реєстрації підґрунтового радону, що містить камеру опромінювання, трековий детектор, камеру реєстрації, що сполучається з камерою опромінювання за допомогою вікна і забезпе чена стрічкопротяжним механізмом, який відрізняє ться тим, що як стрічкопротяжний механізм використано вантаж, який сполучений ниткою через нерухомий блок із трековим детектором і має можливість переміщення по вертикалі вниз на довжину трекового детектора, при цьому відстань зміщення детектора L за час t визначається за формулою Передбачувана корисна модель відноситься до ядерної геології і геофізики і може бути використана в системах радіаційного моніторингу навколишнього середовища, для геологічного картування гірських порід і зон тектонічних порушень, при пошуках р удних родовищ, парагенетично пов'язаних з радіоактивними мінералами. Відомий еманаційний трековий метод (ЕТМ) і пристрій для його здійснення [1]. Пристрій містить спеціальну чутливу до а-випромінювання плівку у вимірювальній камері, що поміщається в ґрунт на глибину 0,6-1,0м або в свердловину вище за рівень ґрунтових вод. Після експонування протягом 25-30 діб пристрій витягують на поверхню, а плівку обробляють хімічними реактивами з метою протравлення треків (слідів) а-часток, що містяться в ґрунтовому повітрі, яке надходить у вимірювальну камеру внаслідок природних процесів перенесення. Недоліками даного пристрою є: відсутність можливості реєстрації тимчасових варіацій щільності треків α-часток еманацій радону, оскільки частота зміни детекторів недостатня для об'єктивного виявлення цих закономірностей; великий об'єм (250см 3) вимірювальних камер, що виключає їх установку в шпура х малого діаметру і вимагає проведення трудомістких робіт по приготуванню копух завглибшки до 0,8-1,0м на кожній точці спостереження. Найбільш близьким до передбачуваної моделі по технічній суті і результату, що досягається, є пристрій для реєстрації підґрунтового радону [2], котрий включає камеру опромінювання, трековий детектор, камеру реєстрації, що сполучається з камерою опромінювання за допомогою вікна і забезпечену стрічкопротяжним механізмом у вигляді електродвигуна з редуктором, і керуючих електромагнітних пристроїв і автоматів. Пристрій працює в такій спосіб. Радон, що надходить в камеру опромінювання, розпадається, і його α-частки, потрапляючи у вікно, опромінюють експонований детектор, закріплений на перфорованій стрічці. Після заданої експозиції часу «Т» (6, 12, 24 і 48 годин) стрічка зміщується на відстань L, при цьому новий неопромінений детектор займає місце над вікном для експозиції. Недоліки цього технічного рішення - висока вартість пристрою і його конструктивна складність, скорочення часу експозиції. Скорочення часу експозиції до 48 годин знижує ста тистичну достовірність результатів вимірювань щільності α-треків. Висока вартість пристрою, через конструктивну складність, не дозволяє розраховувати на його застосування в профільному варіанті пошукових робіт, в якому потрібні сотні таких пристроїв тільки на один профіль спостережень. В основу передбачуваної моделі поставлене завдання створення пристрою для реєстрації під t2 , 2 де ω - постійне прискорення. (19) UA (11) 24787 (13) U L= w 3 24787 ґрунтового радону, в якому за рахунок використання як стрічкопротяжний механізм вантажу, сполученого ниткою через нерухомий блок з трековим детектором і такого що має можливість переміщення вниз по вертикалі на довжину трекового детектора, що забезпечує безперервну реєстрацію а-треків, досягається технічний результат - зниження вартості пристрою і підвищення інформативності і достовірності вимірювань. Поставлене завдання розв'язується тим, що в пристрої для реєстрації підґрунтового радону, котрий містить камеру опромінювання, трековий детектор, камеру реєстрації, що сполучається з камерою опромінювання за допомогою вікна і забезпечена стрічкопротяжним механізмом, відповідно до корисної моделі, як стрічкопротяжний механізм використано вантаж, сполучений ниткою через нерухомий блок з трековим детектором і такий що має можливість переміщення по вертикалі вниз на довжину трекового детектора, при цьому відстань зміщення детектора L за час t визначається за формулою t2 , 2 де w - постійне прискорення. У прототипі як стрічкопротяжний механізм використано електродвигун з редуктором, передавальною шестерінкою, подавальною і приймальною котушками і напрямною рамкою, причому стрічкопротяжна шестерінка забезпечена постійними магнітами, таймером і керуючим герконом. У пристрої, що заявляється, як стрічкопротяжний механізм використовують вантаж, сполучений з трековим детектором через нерухомий блок невагомою і нерозтяжною ниткою, що забезпечує простоту пристроюю і різке зниження його вартості. У прототипі час експозиції дискретний і складає 6, 12, 24 або 48 годин максимально. У пристрої, що заявляється, експозиція здійснюється безперервно зі 100% контролем трекового детектора в будь-якому тимчасовому інтервалі від 0 до 30 діб, що підвищує достовірність і надійність вимірювань щільності α-треків. Порівняльний аналіз рішення, що заявляється, з прототипом дозволяє зробити висновок, що пристрій, який заявляється, відрізняється від відомого використанням як стрічкопротяжний механізм вантажу, сполученого ниткою через нерухомий блок із трековим детектором, який зміщується безперервно і рівноприскорено протягом 30 діб, причому друга неопромінена частина трекового детектора (дублююча) послідовно займає місце над вікном для експозиції, забезпечуючи 100% контроль вимірювань щільності треків в будь-якому тимчасовому інтервалі від 0 до 30 діб. Таким чином, пристрій, що заявляється, відповідає критерію «новизна». На Фіг.1 зображено загальний вид пристрою. Пропонований пристрій містить камеру опромінювання 1, камеру реєстрації 2, корпус 3, вікно 4, напрямну рамку 5, притискний пристрій 6, трековий детектор 7, нерухомий блок 8, нитку 9, вантаж 10, контрольні детектори 11. Пристрій працює в такий спосіб. L=w 4 Перед запуском роботи пристрою встановлюють стрічкопротяжний механізм - вантаж 10, сполучений через блок 8 із детектором 7, за допомогою притискного пристрою 6 вибирають зусилля притиску, що забезпечує виконання вимог за часом експозиції Т. Трековий детектор 7 протягом заданого часу експозиції t здійснює поступальний рух з постійним прискоренням w під дією ваги Р і сил інерції І1 і І2 над відкритим вікном 4 розміром l /2, де l - довжина детектора. Пристрій опускають в свердловину або копуху і герметизують в установленому порядку. Радон, що надходить в камеру опромінювання 1, розпадається, і його α-частки, потрапляючи у вікно 4, опромінюють експонований детектор 7, рухомий в напрямній рамці 5 з постійним прискоренням w , що визначається за формулою 2l w= T2 де l - довжина детектора, Т- час експозиції - 30 діб. Причому при заданому часі експозиції t, детектор 7 зміщується на відстань L, що визначається за формулою t2 , 2 де t - заданий час експозиції, L - відстань зміщення детектора за час t. Нові неопромінені частки детектора, послідовно займають місце над вікном 4 для експозиції. Процес переміщення детектора під дією вантажу триває 30 діб, після чого пристрій витягується зі свердловини (копухи) і детектор відправляється на обробку. Наведемо приклад розрахунку ваги вантажу на фізичній моделі (Фіг.2). Хай l - довжина плівкового детектора, Р - вага вантажу, m - маса плівки детектора, f - коефіцієнт тертя плівки детектора об. напрямну рамку, Т час руху (експозиції) плівкового детектора (30діб), блок 8 - нерухомий, нитка 9 - невагома і нерозтяжна, тертя нитки об блок рівне нулю, N - притискне зусилля. До вантажу Р і плівкового детектора, що здійснюють поступальний рух із прискоренням w , прикладемо рівнодіючі сили інерції, направивши їх протилежно прискоренню. Дамо вантажу Р можливе переміщення d r по вертикалі вниз. Прирівняємо нулю суму робіт сил, що задаються, і сил інерції I1 і I2 на можливих переміщеннях точок системи: R × dr + I1 × dr - Fmp × d r + I 2 × d r = 0; L=w R w; g I 2 = -mw. Оскільки сила тертя Fmp=f(N+mg), одержуємо умову динаміки для вантажу Р æR ö R - Fmp = ç + m ÷ w. çg ÷ è ø I1 = 5 24787 Задамо притискне зусилля N=10-6Н. ТОД І за маси плівки m=10г, коефіцієнта тертя f=0,01, довжини плівки l =70мм і Т=30 діб, прискорення руху плівки 2l w= = 2 × 10-14 м / с 2 , T2 і вага необхідного вантажу -1 æ wö R = ç l - ÷ [m w + fN] » 10 -8 H. ç g÷ è ø Передбачуваний пристрій забезпечує зниження вартості робіт і підвищення інформативності і достовірності вимірювань завдяки тому, що: 1. Як стрічкопротяжний механізм використано вантаж, сполучений через блок із детектором, що Комп’ютерна в ерстка Н. Лисенко 6 забезпечує простоту пристрою і різке зниження його вартості. 2. Безперервна реєстрація α-треків забезпечує 100% контроль вимірювань в будь-якому тимчасовому інтервалі від 0 до 30 діб. Джерела інформації: 1. Экспозиционные эманационные методы поисков месторождений полезных ископаемых // В.К. Титов, В.А.Венков, Т.Л.Авдеева, Е.И.Кувшинникова. - Л.: Недра, 1985. -132с. 2. Пат. 1796066 СССР, МПК G01V5/00. Устройство для регистрации подпочвенного радона / Д.Ишанкулиев, И.В.Матвеев, В.А.Паномаренко (СССР), - №4947389/25, Заявл. 24.06.91, Опубл. 15.02.93. - Бюл. №6.-8с. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601