Радиоизотопные уровнемеры, разработанные компанией «КОНВЕЛС Автоматизация», построены на технологии измерения степени поглощения гамма-излучения, испускаемого радионуклидами типа Na-22, Co-60 или Cs-137 и проходящего через емкость с веществом, уровень которого необходимо измерить.
В процессе измерения уровня гамма-излучение проходит через стенки емкости, контролируемое вещество и пространство над ним, прежде чем достигнет детектора, расположенного с противоположной стороны емкости.
Установка блока излучателя, содержащего источник, и блока детектирования производится вне емкости, что предусматривает возможность бесконтактного измерения уровня контролируемого вещества.
Гамма-кванты, проходящие через вещество и свободное пространство, поглощаются в разной степени, причем количество прошедших гамма-квантов зависит как от плотности среды, так и от длины пути и энергии падающих гамма-квантов (разные вещества поглощают гамма-кванты разных энергий с разной эффективностью).
Для узкого пучка справедлив экспоненциальный закон ослабления гамма-излучения веществом:
(1)
где, I0 – интенсивность испускаемого излучения, Il – интенсивность излучения, прошедшего слой вещества толщиной l, плотностью ρ и коэффициентом массового поглощения µ. Коэффициент массового поглощения зависит от мощности гамма-излучения и абсорбционных свойств контролируемого вещества.
Стоит обратить особое внимание, что формула (1) действительна только для монохроматического излучения (потока гамма-квантов с одной энергией). Поглощение излучения не всегда происходит полностью, в ряде случаев (порядок сравним с точностью измерений) гамма-квант «переотражается» с меньшей энергией (комптоновское рассеяние), попадает в детектор и учитывается в общей интенсивности излучения.
Исходя из протяженной геометрии детектора, будет иметь место значительное количество рассеянных гамма-квантов, зарегистрированных детектором. Причем количество прошедших гамма-квантов будет изменяться в зависимости от изменения уровня рассеивающего их вещества: при повышении уровня – интенсивность излучения снижается. Микропроцессорная электроника, разработанная инженерами «КОНВЕЛС Автоматизация», преобразует это изменение интенсивности энергии в изменение уровня.
Благодаря особому алгоритму обработки сигнала уровнемеры производства «КОНВЕЛС Автоматизация» способны различать гамма-кванты различных энергий и определять уровень вещества не из общего количество зарегистрированных детектором квантов, а по степени ослабления спектральной линии изотопа при прохождении через емкость с веществом, уровень которого необходимо контролировать.
Электроника уровнемеров, построенная на современной элементной базе, обрабатывает индивидуальные импульсы тока, вызванные попаданием гамма-кванта в детектор, при этом период измерения уровня составляет 100 мс и более – в зависимости от выбранного типа источника и требований технологического процесса.
