چگالي سنج هسته اي

چگالي سنج هسته اي ابزاري است كه در عمليات هاي عمراني، صنعت نفت، معدن، باستان شناسي و غيره  كاربرد دارد. اين دستگاه شامل يك منبع پرتو افشان است كه به طور مستقيم پرتو را خارج كرده و داراي يك حسگر است كه تعداد ذرات رسيده از ماده مورد آزمايش كه از آن  گذر كرده يا بازتاب شده است را شمارش مي كند و بر اساس محاسبه درصد ذرات بازگشتي از حسگر، ميزان چگالي را سنجش و ساختار داخلي ماده مورد نظر را مشخص مي كند.

براي مواد سطحي يا كم عمق همانند ديوارها يا جاده ها، منبع گاما با ساطع كننده سزيوم استفاده مي شود تا امواج گاما توليد كند. اين ذرات در حدود 10 اينچ (25 سانتيمتر ) در ماده نفوذ كرده و دقت بالايي دارند. براي موارد عميق تر، منبعي كه در حدود 328 يارد ( 300 متر) قدرت نفوذ دارد استفاده مي شود.  اين ابزار براي پيدا كردن غارهاي زير زميني يا مشخص كردن مكان هايي با چگالي هاي كمتر كه امكان ساخت تونل درآن مناطق خطرناك است بسيار سودمند واقع مي شود.

چگالي سنج هسته اي همچنين براي اندازه گيري چگالي مايع درون يك لوله نيز مورد استفاده قرار مي گيرد، اگر يك منبع در يك طرف لوله و آشكار ساز آن در طرف ديگر لوله تعبيه شده باشد، مقدار پرتو ديده شده در آشكار ساز بستگي به پوششي دارد كه از طرف آب درون لوله به وجود آمده. شركت انگليسي تريسر (Traceco)  كه فعاليت هايش مربوط به نفت و گاز است در دهه 50 ميلادي پيشرو استفاده از پرتو افشاني براي محاسبه چگالي بود در اين زمينه به نتايجي رسيد و همچنين قانون (Beer–Lambert law ) (1 ) كه در اپتيك استفاده مي شد را براي محاسبه پرتو افشاني  استفاده كرد.

چگالي سنج ارسال مستقيم: در اين نوع چگالي سنج يك ميله جمع شونده درون سوراخي كه قطر سوراخ برابر قطر ميله است قرار داده مي شود. منبع، امواج گاما ساطع مي كند. اين امواج با الكترون هاي ماده متقابلاً  اثر كرده و انرژي از دست داده و پراكنده مي شوند. امواج گامايي كه به اندازه كافي انرژي از دست داده اند يا بيش از اندازه از حسگر فاصله دارند شمارش نمي شوند. سطح چگالتر احتمال برخورد بيشتر و شمارش كمتر حسگر را داراست، بنابراين شمارش حسگر به طور معكوسي به چگالي سطح وابسته است. همچنين‌ يك عامل كاليبراسيون، نسبت شمارش امواج گاما، به چگالي سطح است.

چگالي سنج باز پراكن: در اين نوع چگالي سنج، ميله جمع شونده هنگامي كه به پايين مي آيد در داخل دستگاه مي ماند. منبع، امواج گاما را ساطع كرده كه پس از برخورد با الكترون هاي ماده، انرژي خود را از دست داده و پراكنده مي شوند. امواج گامايي كه در كنار حسگر پراكنده شده اند شمارش مي شوند و شمارش حسگر همانند چگالي سنج ارسال مستقيم به چگالي سطح وابسته است.

مشكلي كه در مورد اين نوع چگالي سنج وجود دارد اين است كه وقتي عمليات باز پراكني بر روي سطوح نازك (كمتر از 3 تا 4 اينچ يا 75 تا 100 ميلي متر) انجام مي شود، امواج گاما نه فقط با الكترون هاي سطح جديد بلكه با الكترون هاي ماده زير سطح نيز برخورد خواهند داشت. براي حل اين مشكل دستگاه هاي باريك تري ساخته شد و حسگر آن نيز تغيير پيدا كرد.

• آنهاي كه جواب را سريع در اختيار ما قرار مي دهند، نسبت به مدلهاي معمولي كه ممكن است جواب را بعد از ساعتها محاسبه تحويل دهند بسيار سريعتر كار ميكنند.

 رطوبت سنج هسته اي

رطوبت سنج هسته اي يك منبع نوتروني مانند بريليوم دارد، منبع انرژي بالايي گسيل كرده نوترونهاي تند كه با نوترونهاي مختلفي از سطح برخورد ميكنند، بر اساس بقاي اندازه حركت، آن نوترون هايي كه با نوترون هاي هيدروژن برخورد كرده نسبت به آنهايي كه با نوترونهاي بزرگتري برخورد مي كنند به نسبت كند تر هستند. حسگر فقط انرژي پايين يا نوترون هاي كند را ثبت مي كند ، بنابراين حسگر تعداد اتم هاي هيدروژن سطح را شمارش خواهد كرد، و چون آب شامل اتم هاي هيدروژن مي باشد، شمارش حسگر با رطوبت نسبت مستقيم خواهد داشت.

منبع: تبيان