專利名稱：用于樣品松密度的γ射線的確定方法與裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及松密度的測量，更具體地是涉及使用γ射線測量樣品的松密度。本發(fā)明特別適合于比較小的“有限容積”樣品的松密度測量，同時特別是，諸如芯子樣品或瀝青鋪路材料的旋轉壓實的樣件。
背景技術：
在瀝青路面建設工業(yè)中，圓柱是普通的樣品幾何形狀。在實驗室中，典型地以旋轉的壓實器，來準備圓柱形樣品，同時研究各種材料的性質以確定對路面的最佳混合設計。在該領域中，從試驗棒、新建筑道路，或現(xiàn)有道路鉆取圓柱形樣品。然后用這些樣品的材料性質評估該試驗棒或新的路面是否符合設計規(guī)范以及現(xiàn)有道路是否處于良好的工作狀態(tài)或需要維修。在圓柱形瀝青樣品中研究的這些材料性質之中，材料的松密度或松比重是一個重要性質。
當前，使用幾種方法以測量圓柱形樣品的密度量綱分析，水位移法，石臘油涂覆法以及石臘薄膜涂覆法。在每一情況中，如所定義的，松密度由干燥樣品質量除以估算容積而導出。所有方法要求以0.1克靈敏度的秤來測量樣品的質量。在量綱分析方法中，樣品的容積由半徑和厚度(高度)的測量來確定。此處，樣品的半徑和厚度的許多讀數(shù)使用游標卡尺進行。然后使用半徑和厚度的平均值以計算樣品的容積。其它方法使用阿基米德原理以確定樣品的容積。這些方法要求裝滿清潔水的大容器。水的溫度應該在特定溫度(例如在25℃)下被監(jiān)視與控制。在試驗的第一階段，保持樣品浸沒在水中大約4分鐘同時懸掛在水中記錄樣品的重量。在石臘油涂覆方法中，在確定樣品的干燥重量之后，涂上石臘油的薄涂層覆蓋樣品的整個表面面積。然后，再在空氣中稱樣品重量。最后，浸在水中的同時稱樣品的重量?！笆D薄膜涂覆”法與“石臘油涂覆”法類似，除去使用薄膜包裹樣品外。水位移法需要大約6分鐘，該方法是所有三種阿基米德方法中最快的。水位移法的單一運算數(shù)的精度為0.0124克/厘米3而石臘油涂覆法則小于0.02克/厘米3。對水位移法在標準ASTM2726中以及對石臘油涂覆法在標準ASTM1188中可找到詳細內容。
因為瀝青混合物在性質上是不均勻的和成粒狀的，因此不存在單一密度確定方法以涵蓋所有的混合設計。使用密度確定方法的決策取決于凝結的尺寸以及它是否為開放的或封閉的混合設計。例如，對于使用具有名義凝結尺寸為9.5毫米的凝結混合同時內含孔隙小于大約6％，水位移法提供合適的準確的密度。對于具有較大凝結和較粗顆粒的開放顆粒的混合，水位移法提供高于“真”密度的密度。對于這些樣品，工業(yè)上推薦使用石臘油涂覆或石臘薄膜覆蓋法以確定密度。但是，石臘油涂覆或石臘薄膜法是費時的且它們的密度確定的精度已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在很大程度上取決于使用者。此外，對于許多混合設計，量綱分析法過高估算容積且產(chǎn)生較之其它方法較低的密度值。然而，文獻表明量綱分析提供高滲透性樣件的密度的較好估算。
隨著越來越多的建筑的道路使用大凝結尺寸和/或開放顆粒的混合設計，就需要發(fā)展用以確定圓柱形瀝青樣品的密度的技術。
幾十年以來，γ射線基礎的核測試儀已經(jīng)成功地用于確定瀝青路面的密度。這種測試儀提供非破壞性的試驗方法并提供快速的(例如1至4分鐘以內的)密度測量。
對于γ射線基礎的表面測試儀、深度探針等等的各種設計已在文獻中有所報告并有市售。單一系統(tǒng)的表面測試儀，諸如從申請人的轉讓人(Troxler電子實驗室公司)可獲得的3400型系列表面濕密度測試儀被設計成放在表面，諸如瀝青路面表面上，而且密度的確定從測試相關觀點的領域假設為比較大或“無限容積”的樣品。這種測試儀不是設計成可靠地測量較小的、“有限容積”樣品，諸如瀝青路面混合物圓柱形樣品的松密度。
在美國專利5151601中，通過所描述的一種系統(tǒng)，如Troxler3200系列瀝青含量測試儀的核瀝青含量測試儀可用于確定瀝青路面混合物圓柱形樣品的瀝青含量。但是，目前在市場上還沒有商用核測試儀以確定圓柱形樣件的密度。

發(fā)明內容
本發(fā)明提供一種適合于測量比較小的、“有限容積”樣品的松密度的核密度測試儀和方法，且特別適合于測量圓柱形樣件，諸如圓柱芯樣品或旋轉壓實的瀝青路面混合物的樣件的松密度。
在一個實施例中，本發(fā)明的密度測試儀包括多個相互隔開放置的γ射線源以便從多個分隔開的位置發(fā)射γ射線到放在附近的樣品中以及為接受已經(jīng)射入樣品的γ射線而安裝的探測器。結合該探測器設置的裝置用以在由探測器計數(shù)的γ射線的基礎上計算樣品的松密度。在一個實施例中，γ射線源的每一個最好是點源，同時所有的射線源最好安裝在源板上。該射線源最好在數(shù)量上至少是3個并安排在一個公共平面內。在另一特定方面，該測量裝置包括一個構造成夾持圓柱形樣品的樣品夾持器，靠近所述射線源板安裝樣品夾持器以便在相對于圓柱形樣品第一末端的隔開位置上定位射線源。
最好，探測器為一個構造成在預定的能譜內探測γ射線的能量選擇探測器，該預定的能譜希望是在從0.1兆電子伏到2兆電子伏的范圍以內。探測器可以包括閃爍探測器，同時該系統(tǒng)可以包括一個與閃爍探測器連接的分析器以便探測在希望的預定能量能譜內的γ射線。在一個特定的實施例中，射線源的每一個是具有0.662兆電子伏一次電子能量的137Csγ射線源，而且由該測試儀測量的預定能譜處于0.25兆電子伏到0.73兆電子伏的范圍以內。
附圖簡要說明本發(fā)明的某些特征和優(yōu)點已經(jīng)說明了，從隨后參照附圖的詳細描述，其它的特征和優(yōu)點將成為顯而易見，附圖中

圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的測量裝置的示意正視圖；
圖2是該測量裝置的射線源板的俯視平面視圖，示出具有5個10微居里的137Cs源；圖3是表示從5個源位置經(jīng)樣品容積到探測器的γ射線的路徑的射線圖，以實線表示非散射的γ射線路徑以及以虛線表示的散射的γ射線的路徑；圖4是表示穩(wěn)定化能譜的曲線圖；圖5是密度標定曲線圖；圖6是比較由γ射線方法確定的密度與由水位移法獲得的密度的圖；圖7是表示金屬與巖石的測量的瀝青當量歸一化因子。
發(fā)明的詳細說明下面將參照附圖更充分地描述本發(fā)明，附圖中示出本發(fā)明的一些最佳實施例。但是，本發(fā)明可以許多不同的形式來實施，同時不應認為本發(fā)明限于所述實施例；相反，對技術人員來說提供這些實施例使公開更完全和完整，并將充分轉達本發(fā)明的方案。在說明書中類似的元件以類似的標號示出。原理本發(fā)明是基于物體對γ射線的散射與吸收的特性。對于能量小于2兆電子伏的γ射線，有兩個與物體有關的主要相互作用機理。在0.1到2兆電子伏能量范圍內，主要機理是非彈性散射[康氏散射(Compton散射)]。對能量小于0.1兆電子伏，主要機理是光電吸收。在0.1到2.0兆電子伏能量范圍內，γ射線散射的量(能量衰變)是材料的電子密度的函數(shù)并因而是一個基本的測量性質。這就導致每單位長度質量密度的核衰變。因此，人們可以看到均勻樣品的實際容積不如在容積基本系統(tǒng)中那樣關鍵。這導致松密度測量值不那么受表面性質或樣品結構影響。在能量在0.1兆電子伏以下時，γ射線的光電吸收對材料的原子數(shù)是敏感的并因而對材料的化學(基本的)組成是敏感的。因此，在材料附近放置足夠能量的γ射線源時，并使用一種能量選擇的γ射線探測器以探測γ射線時，就可以唯一地計數(shù)主要產(chǎn)生康氏散射的γ射線。采用適當?shù)臉硕ǎ蒙渚€計數(shù)可轉換成絕對密度。同樣，可以計數(shù)也是材料松密度函數(shù)的非散射γ射線。
根據(jù)本發(fā)明的一個特定實施例，采用具有0.622兆電子伏一次電子能量的137Csγ射線源。然而，可以使用具有不同一次電子能量水平的其它γ射線源，諸如60Co。用探測器探測γ射線與樣品的相互作用，該探測器最好是構造成在預定的能量能譜中探測γ射線的能量選擇探測器?？梢杂枚喾N方式構成γ射線探測器以便選擇到希望的能量能譜。例如，可以使用常規(guī)的帶有適當濾波器(諸如鎘)的蓋革-密勒探測管，以便濾去低能量γ射線。此處表示并描述的實施例中，使用一種能量選擇閃爍探測器，特別是安裝在光電倍增管(PMT)上的NaI晶體。特別是當使用137Cs源時，計數(shù)具有在0.25到0.73兆電子伏范圍能量的與樣品相互作用或穿過樣品的γ射線。由于這些γ射線包括康氏散射γ射線和非散射γ射線，由γ射線探測器接受由與材料相互作用合成的計數(shù)是材料松密度的良好指示。該技術使用0.25兆電子伏作為選擇γ射線的能量下限。此能量選擇避免了具有取決于材料化學成份的能量的計數(shù)的γ射線。因此，使化學成份的誤差最小化。選擇0.73兆電子伏的上限以便包括基本上所有的特征的0.662兆電子伏一次電子能量的γ射線。從圖5看出，由于探測器的有限分辨率對0.662兆電子伏峰值的高斯分布具有在大約0.73兆電子伏處的上基點。對于不是137Cs的γ射線源，上限將被以一種類似于取決特殊選擇源的能量分布狀態(tài)選擇。
根據(jù)本發(fā)明，設計γ射線源-樣品-探測器的構形以給出不均勻的和成粒狀的樣品的最佳密度估算。由這種樣品的點密度表示密度的分布，因此應使用大的樣品容積以估算松密度。由于瀝青混合物的圓柱形樣品是較小的尺寸(或者是“有限容積”)，因此希望在本例中是光子的探測粒子(γ射線)應該通過樣品到最大可能的范圍，因而與有限尺寸樣品的大部分相互作用并對有限尺寸樣品的大部分作抽樣檢查。這樣，使用許多隔開的點γ射線源。在所說明的實施例中，使用5個分開的源同時它們安排在一塊板上因而涵蓋通常對應于樣品尺寸的容積。在所示的實施例中，設計該實施例為測量圓柱形瀝青樣品，這樣安排5個源，即γ射線直接沿幾條路徑穿過樣品容積的大部分。為涵蓋未被直射γ射線通過的剩余容積，探測器以小于0.662兆電子伏的能量計數(shù)γ射線。這些能量γ射線是在樣品多次散射的結果，并因此充滿整個樣品的容積。裝置測試儀的一個實施例如圖1所示。設計此實施例以便以直接傳遞的模式操作。測試儀通常用標號10表示。該測試儀包括基座12，并有許多從其向上凸起的直立支承桿14。圓盤狀的射線源板16由支承桿14支承。構成以接受并夾持試驗樣品20的樣品夾持器18安裝在正處于射線源板16上方的支承桿14上。在所說明的實施例中，由壓實成正圓圓柱構形的瀝青路面混合物構成試驗樣品，和樣品夾持器具有適合于接納并支承圓柱形樣品的一個平圓末端的直徑的圓形凸緣。安裝到支承桿14上的探測器支承板22正在樣品20的上平圓末端的上方懸掛碘化鈉閃爍探測器24。因此，樣品20處在γ射線源與γ探測器之間。
如在圖2和3中很好看到的，射線源板16包含5個處于射線源板中形成的凹槽或井中的10微居里的137Cs源26。137Cs源可以是與裝置整個尺寸相比較小尺寸的圓片形式，同時因此可以認為是“點源”。另外，可以要求這樣制造源，即和它們的厚度相比它們具有相當大的表面面積，因而增加γ射線與樣品的相互作用。不論怎么樣，每個射線源在射線源板上的位置這樣來選擇，γ射線從射線源到探測器的直接路徑通過樣品容積的大部分，如可以從圖3的射線圖看到的。γ射線探測器是安裝在光電倍增管(PMT)28上的碘化鈉晶體。探測器系統(tǒng)由探測器支承板22夾持。所示實施例具有一個能容納150毫米直徑×110毫米厚度的圓柱形樣品以圓柱軸在垂直方向的樣品夾持器。這樣設計裝置，即如果需要，源板與探測器支承板之間的距離是可變化的。該測試儀也具有另一個1微居里的安裝在探測器附近的241Amγ射線源30以便能譜的穩(wěn)定化。
從俄亥俄州，比奇伍德的Rexon元件公司可購到碘化鈉/PMT探測器系統(tǒng)?？梢詮闹圃焐讨T如Canberra Industries，Inc.，Meriden，CT，和EG & GORTEC，Oak Ridge，TN，購得高壓電源、前置放大器、放大器、模數(shù)轉換器、數(shù)字式能譜穩(wěn)定器和多路分析器(MCA)以接受并處理來自探測器系統(tǒng)的信號。MCA是一個計算卡，該卡可安裝在運行微軟操作系統(tǒng)的通用個人計算機中。能譜穩(wěn)定化閃爍探測器對溫度波動是敏感的。在由MCA(見圖4)產(chǎn)生的數(shù)字能譜中，X軸代表γ射線的能量，而Y軸代表對應于特定γ射線能量的計數(shù)。當溫度波動時，能譜在X方向波動。因此，一旦峰值集中于一個通路，則可以終止于集中在不同通路。如果想要得到具有E低和E高之間能量的γ射線數(shù)，因為這些波動，則從使用“標準”能譜獲得的計數(shù)將具有大的不確定性。此不確定性由于溫度的敏感性。使用數(shù)字能譜穩(wěn)定器以穩(wěn)定由碘化鈉探測器中溫度波動導致的能譜飄移。使用2個γ射線峰值以便能譜的穩(wěn)定化—來自放置于探測器附近的1微居里241Am的0.056兆電子伏峰值和在源板中的來自50微居里137Cs源的0.662兆電子伏峰值。
在4分鐘的計數(shù)時間中，MCA采集1分鐘增加量的計數(shù)。每1分鐘的能譜用信號幅值波動來修正并存儲在緩沖器中。在計數(shù)結束時，MCA給出2個能譜—標準能譜，該能譜是無信號幅值調節(jié)采集的，和穩(wěn)定化的能譜，該能譜是使用修正的在緩沖器中的1分鐘能譜。圖4表示鎂圓柱的標準能譜和穩(wěn)定化能譜的一個例子。要注意到，在標準能譜中0.056兆電子伏峰值的重心是在23號通路而在穩(wěn)定化能譜中的0.056兆電子伏峰值的重心是在19號通路。在標準能譜中，取決于環(huán)境溫度，重心會從一個通路飄移到另一通路。但是，當使用數(shù)字能譜穩(wěn)定器時，重心將常常移到19號通路。此修正跨過整個能譜作用。在48小時試驗期間，穩(wěn)定器保持0.662兆電子伏137Cs峰值在±0.075(1-σ)號通路。標定方法當使用其它核測試儀時，測試儀必須標定以便將γ射線的計數(shù)轉換成材料松密度。使用鎂和鋁金屬圓柱體和瀝青圓柱體進行初步的標定。當從能譜獲得計數(shù)時，具有0.250到0.730兆電子伏能量的γ射線被計數(shù)。對一個10分鐘的計數(shù)，得到密度測量值的精度在2.35克/厘米3(1-σ)處為0.0015克/厘米3。對于一個4分鐘的計數(shù)，在相同密度處精度降低到大約0.0045克/厘米3(1-σ)。要注意，1磅/英尺3(PCF)＝0.01602克/厘米3。由該方法確定的密度被發(fā)現(xiàn)與樣品的方位無關。此方位是(1)繞垂直軸通過樣品夾持器中心旋轉，以及(2)放置樣品在樣品夾持器上以一面向上或向下。
該測試儀用于確定幾個樣品的密度。樣品以隨機的方位放置在夾持器上以圓柱體的軸線靠近通過樣品夾持器中心的垂直線。對于每個樣品，幾乎測量值在不同的日子完成。使用相同的標定，以10分鐘的計數(shù)(表1)確定密度。對于10分鐘計數(shù)的測量值的重復性大約是0.002克/厘米3(1-σ)。
使用12個瀝青圓柱體(表2，樣品序號1-12)標定樣機測試儀。所有的樣品為150毫米直徑×115毫米高的圓柱形樣品用北卡羅來納花崗巖制成作為總體形式具有尺寸9.5毫米和12.5毫米。由水位移法(Gmb)確定所有樣品的密度。使用游標卡尺測量樣品的高度。當5個點137Csγ射線源不在源夾持器上時通過取計數(shù)值測量來自樣品及其周圍的背景輻射。使用從0.25到0.73兆電子伏的能量間隔的背景平均值以確定來自5個點137Cs源的在探測器上的真實γ射線計數(shù)。樣品的某些特性給在表2中。每個樣品的計數(shù)比(CR)用下式確定CR=(Cnt-Bgd)Std]]>式中Cnt＝10分鐘γ射線的計數(shù)，Bgd＝10分鐘平均背景計數(shù)，以及Std＝對鎂圓柱體的減去平均背景計數(shù)值的10分鐘γ射線計數(shù)值。
圖5表示對所有樣品的計數(shù)比(CR)為面積密度(D′)的函數(shù)。此處D′＝Gmbh式中，h是圓柱體的高度。圖5中的曲線是很好地符合以下形式的數(shù)據(jù)CR＝Ae-BD′-C式中A、B和C是擬合系數(shù)或標定常數(shù)。最佳擬合對3個標定常數(shù)給出以下值。
A＝2.6750B＝0.04790厘米2/克，以及C＝6.36E-10。對擬合確定的系數(shù)R2，是0.996。
使用密度標定，測量21個未知的瀝青圓柱體松密度(表2，樣品序號13至33)。使用標定常數(shù)A、B和C，標準計數(shù)Std、平均背景計數(shù)Bgd、圓柱體的高度h，以及計數(shù)比。由下式給出密度D=-1BhLn(CR+CA)]]>然后，所有樣品的密度由水位移法(Gmb)確定。
圖6表示由水位移法確定的未知瀝青樣品的密度與由γ射線法確定的密度之間的比較。該圖中的線是具有0.988的R2的回歸線。所有樣品的密度差(列在標有Gmb-D的列中)如表3所示。瀝青樣品的密度差為-0.006±0.011克/厘米3(1-σ)具有-0.015克/厘米3的最小差與0.033克/厘米3的最大差。
然后使用所有的瀝青圓柱體，用于標定的圓柱體與用作未知的圓柱體，以確定制成花崗巖型式組件的瀝青混合物的標定系數(shù)(圖7)?；诖俗罴亚€，計算用重力密度轉換成金屬與巖石樣品的“瀝青等效”密度的歸一化因子進行。這些因子與Troxler核表面測試儀常用的歸一化因子一起在表4中給出。
當標定測試儀時，于是人們可以使用具有“瀝青等效值”密度的3個金屬或巖石圓柱體代替用真實瀝青混合物制成的大量圓柱體。
表1樣品計數(shù)值與密度的重復性

NA-不可能表2樣品樣品 直徑 Height M/V水位移法尺寸 AC Gmm序號I.D. (in) (in) (g/cc) (g/cc) (％) (g/cc)1RT-01-015.911 4.575 2.3422.357RI-2 9.5mm 6.3 2.4092RT-01-025.911 4.573 2.3432.359RI-2 9.5mm 6.3 2.4093RT-02-015.913 4.549 2.2342.259RI-2 9.5mm 6.3 2.4094RT-02-025.906 4.550 2.2382.261RI-2 9.5mm 6.3 2.4095RT-03-015.914 4.551 2.1132.141RI-2 9.5mm 6.3 2.4096RT-03-025.916 4.544 2.1152.143RI-2 9.5mm 6.3 2.4097BAZ-01-01 5.908 4.496 2.4542.487SP 9.5mm 5.4 2.5318BAZ-02-01 5.906 4.497 2.3572.401SP 9.5mm 5.4 2.5319BAZ-03-02 5.907 4.528 2.2402.303SP 9.5mm 5.4 2.53110 BAZ-04-01 5.930 4.486 2.1462.218SP 9.5mm 5.4 2.53111 H-1 5.910 4.534 2.4762.527SP 12.5mm5.2 2.59312 H-2 5.912 4.537 2.4712.525SP 12.5mm5.2 2.59313 CAY-08-04 5.914 4.584 2.3522.448CCM 9.5mm 5.4 2.53114 CAY-08-05 5.912 4.582 2.3542.451CCM 9.5mm 5.4 2.53115 CAY-08-06 5.901 4.501 2.4082.445CCM 9.5mm 5.4 2.53116 CAY-09-01 5.913 4.546 2.4452.504CCM 19.0mm4.5 2.59717 CAY-09-02 不可能 4.558 不可能2.502CCM 19.0mm4.5 2.59718 CAY-09-03 不可能 4.576 不可能2.498CCM 19.0mm4.5 2.59719759-05不可能 4.599 不可能2.302RI-2 9.5mm 6.3 2.40920759-07不可能 4.606 不可能2.292RI-2 9.5mm 6.3 2.40921759-08不可能 4.583 不可能2.303RI-2 9.5mm 6.3 2.40922771-01不可能 4.512 不可能2.441CCM 9.5mm 5.4 2.53123771-03不可能 4.490 不可能2.445CCM 9.5mm 5.4 2.53124771-04不可能 4.514 不可能2.438CCM 9.5mm 5.4 2.53125772-01不可能 4.508 不可能2.437CCM 9.5mm 5.4 2.53126772-02不可能 4.489 不可能2.444CCM 9.5mm 5.4 2.53127772-03不可能 4.503 不可能2.438CCM 9.5mm 5.4 2.53128223-02不可能 4.598 不可能2.396CCM 9.5mm 5.4 2.53129223-03不可能 4.617 不可能2.384CCM 9.5mm 5.4 2.53130223-04不可能 4.558 不可能2.409CCM 9.5mm 5.4 2.53131746-01不可能 4.582 不可能2.309RI-2 9.5mm 6.3 2.40932746-02 6.011 4.576 1.7622.309RI-2 9.5mm 6.3 2.40933746-03不可能 4.570 不可能2.310RI-2 9.5mm 6.3 2.409NA-不可能表3由本發(fā)明確定的與由水位移法確定的密度的比較樣品樣品 水位移法 高度 計數(shù)值 背景凈計數(shù)值 比 D 水位移法序號I.D.(g/cc)(in)(10min) (10min) (10min) (g/cc) (kg/m3)1RT-01-01 2.355 4.5751743280640001679280 0.720 2.358-2.62RT-01-02 2.35 4.5731743317640001679317 0.720 2.359-8.63RT-02-01 2.26 4.5491843631640001779631 0.763 2.266-6.24RT-02-02 2.257 4.55 1840810640001776810 0.762 2.269-11.55RT-03-01 2.141 4.5511973188640001909188 0.819 2.138 2.76RT-03-02 2.147 4.5441963662640001899662 0.815 2.151-3.67BAZ-01-01 2.487 4.4961669048640001605048 0.688 2.482 5.48BAZ-02-02 2.401 4.4971738411640001674441 0.718 2.404-2.79BAZ-03-02 2.303 4.5281836585640001772585 0.760 2.284 19.110 BAZ-04-01 2.218 4.4861930013640001866013 0.800 2.211 6.811 H-1 2.527 4.5341610913640001546913 0.663 2.528-0.712 H-2 2.525 4.5371613565640001549565 0.664 2.523 2.113 CAY-08-04 2.448 4.4781720589640001656589 0.710 2.434 14.414 CAY-08-05 2.451 4.4741720816640001656816 0.710 2.436 15.515 CAY-08-06 2.445 4.5011700748640001636748 0.702 2.443 1.816 CAY-09-01 2.504 4.5461645141640001581141 0.678 2.481 22.517 CAY-09-02 2.502 4.5581650293640001586293 0.680 2.469 32.918 CAY-09-03 2.498 4.5761628947640001564947 0.671 2.484 14.319759-052.302 4.5991784293640001720293 0.738 2.302-0.120759-072.292 4.6061788908640001724908 0.740 2.294-1.921759-082.303 4.5831787279640001723279 0.739 2.307-4.122771-012.441 4.5121699848640001635848 0.701 2.438 2.823771-032.445 4.49 1710575640001646575 0.706 2.438 6.824771-042.438 4.5141700193640001636193 0.702 2.437 1.225772-012.437 4.5081709851640001645851 0.706 2.429 7.726772-022.444 4.4891709257640001645257 0.705 2.440 3.827772-032.438 4.5031709436640001645436 0.706 2.432 5.628223-022.396 4.5981710967640001646967 0.706 2.381 15.529223-032.384 4.6171694632640001630632 0.699 2.388-4.530223-042.409 4.5581716174640001652174 0.708 2.396 13.331746-012.309 4.5821782925640001718925 0.737 2.312-3.132746-022.309 4.5761781946640001717946 0.737 2.316-7.233746-032.31 4.57 1776317640001712317 0.734 2.325-15.134 鎂 1.784 4.531239321161148233206311.762 21.635 碳石 2.2 4.5411877033594811817552 0.779 2.229-29.536花崗巖2.625 4.56 1536033815641454469 0.624 2.639-14.537 鋁 2.713 4.5281536514585801477934 0.634 2.628 85.2Bgd-背景表4 瀝青等效密度歸一化因子

本發(fā)明的許多修改和其它實施例將由技術人員想起，對該技術人員本發(fā)明在以上說明及附圖中出現(xiàn)的指導是有益的。因此，應該理解本發(fā)明不局限于公開的特定實施例同時修改和其它實施例將包括在所附權利要求的范圍內。雖然此處使用了特定術語，但是它們僅僅是一般的和為了說明使用，不是限制本發(fā)明。
權利要求
1.一種測量樣品松密度的裝置，包括多個彼此相互隔開放置的γ射線源，用于從許多隔開的位置發(fā)射γ射線到放在附近的樣品中；一個探測器，安裝成用于接受已經(jīng)深入樣品的γ射線；以及與所述探測器結合的裝置以便在由所述探測器計數(shù)的γ射線的基礎上計算樣品的松密度值。
2.根據(jù)權利要求1的裝置，其特征在于所述γ射線源的每一個是點源。
3.根據(jù)權利要求1的裝置，其特征在于包括射線源板，所述射線源安裝在所述源板上。
4.根據(jù)權利要求3的裝置，其特征在于所述源在數(shù)量上至少是3個，并安裝在公共平面內。
5.根據(jù)權利要求4的裝置，其特征在于還包括構成得以夾持圓柱形樣品的樣品夾持器，所述樣品夾持器鄰近所述射線源板安裝以便定位所述射線源在隔開位置對著圓柱形樣品的第一表面。
6.根據(jù)權利要求5的裝置，其特征在于所述的探測器安裝成定向在試樣與所述的第一表面相對的一側。
7.根據(jù)權利要求1的裝置，其特征在于所述探測器被構造成在預定的能譜中探測γ射線。
8.根據(jù)權利要求7的裝置，其特征在于所述探測器包括一個閃爍探測器，同時其中為計算樣品的松密度的裝置包括與所述閃爍探測器連接的裝置包括一個分析器以便在預定的能譜范圍內探測γ射線。
9.根據(jù)權利要求7的裝置，其特征在于所述預定能譜處在從0.1兆電子伏到2兆電子伏的范圍以內。
10.根據(jù)權利要求9的裝置，其特征在于所述預定能譜處在從0.1兆電子伏到最大值的范圍內選擇成包括基本上所有具有所述射線源的特征的一次電子能量的所有γ射線。
11.根據(jù)權利要求9的裝置，其特征在于所述射線源的每一個包括具有0.662兆電子伏一次電子能量的137Csγ射線源。
12.根據(jù)權利要求11的裝置，其特征在于所述預定能譜處在0.25兆電子伏到0.73兆電子伏的范圍以內。
13.一種測量樣品松密度的裝置，包括樣品夾持器裝置；靠近所述樣品夾持器安裝的板；在所述板中鄰近所述樣品夾持器放置的多個γ射線源，所述射線源彼此相互分隔開放置以便從多個隔開的位置放射γ射線到放置在樣品夾持器中的樣品中，所述射線源的每一個包括具有特征一次電子能量的一個同位素；安裝的探測器以便接受已經(jīng)深入到樣品的γ射線；以及與所述探測器結合的裝置為在由所述探測器計數(shù)的γ射線的基礎上計算樣品的松密度。
14.根據(jù)權利要求13的裝置，其特征在于所述樣品夾持器是板狀的，通常為圓構形以便接受圓柱形樣品的第一末端。
15.根據(jù)權利要求14的裝置，其特征在于所述板通常是圓構形并且鄰近帶所述隔開的射線源的所述樣品夾持器安裝從而對著樣品的所述第一末端放置。
16.根據(jù)權利要求15的裝置，其特征在于安裝所述探測器從而被定向對著所述圓柱形樣品的第二末端。
17.一種測量圓柱形樣品的松密度的裝置，包括基座；由所述基座支承的樣品夾持器并具有表面構形以接受并夾持圓柱形樣品的通常的第一平面末端；靠近所述樣品夾持器安裝的板；鄰近所述樣品夾持器在所述板中放置的至少3個γ射線源，所述射線源彼此相互隔開放置以便從至少3個隔開的位置發(fā)射γ射線到所述樣品的一端中；所述射線源的每一個包括具有特征一次電子能的一個同位素；鄰近對著所述第一末端的圓柱形樣品的通常的第二平末端放置的探測器以便接受已經(jīng)深入樣品的γ射線；以及與所述探測器結合的裝置為在由所述探測器計數(shù)的γ射線基礎上計算樣品的松密度。
18.根據(jù)權利要求17的裝置，其特征在于所述探測器包括一個閃爍探測器，其中所述為計算樣品松密度的裝置包括與所述閃爍探測器連接的分析器以便在預定的能譜內探測γ射線。
19.根據(jù)權利要求18的裝置，其特征在于所述預定能譜處在0.1兆電子伏到2兆電子伏的范圍以內。
20.根據(jù)權利要求19的裝置，其特征在于所述射線源的每一個包括具有0.662兆電子伏一次電子能的137Csγ射線源。
21.根據(jù)權利要求20的裝置，其特征在于所述預定能譜處在0.25兆電子伏到0.73兆電子伏的范圍以內。
22.根據(jù)權利要求18的裝置，其特征在于所述射線源的每一個具有不大于20微居里的放射性。
23.根據(jù)權利要求18的裝置，其特征在于所述射線源的全部的總放射性不超過10微居里。
24.根據(jù)權利要求18的裝置，其特征在于還包括一個可操作的數(shù)字式能譜分析器以便補償在所述閃爍探測器中能譜的飄移。
25.根據(jù)權利要求24的裝置，其特征在于所述數(shù)字式能譜穩(wěn)定器包括具有不同于所述射線源的特征并在所述預定能譜的外面的一次電子能量的γ射線參照源。
26.一種測量樣品松密度的方法，包括從多個分隔開的γ射線源位置向樣品發(fā)射γ射線；探測已滲入樣品的γ射線；以及在由上述探測器計數(shù)的γ射線的基礎之上計算樣品的松密度。
27.根據(jù)權利要求26的方法，其特征在于所述發(fā)射射線的步驟包括從多個射線源發(fā)射γ射線。
28.根據(jù)權利要求27的方法，其特征在于所述射線源在數(shù)量上至少是3個，并安排在一公共平面內。
29.根據(jù)權利要求28的方法，其特征在于所述發(fā)射射線的步驟包括將γ射線射入圓柱形樣品的第一末端，同時所述探測步驟包括在所述圓柱形樣品的相對一端探測射線。
30.根據(jù)權利要求26的方法，其特征在于所述探測步驟用閃爍探測器來完成，同時其中所述計算樣品松密度的步驟由在預定的能譜內探測γ射線來完成。
31.根據(jù)權利要求30的方法，其特征在于所述計算松密度的步驟包括基于在預定能譜中計數(shù)的γ射線計算樣品的松密度，該預定能譜處在從0.1兆電子伏到對應所述射線源的特征一次電子能量的基點的最大值的范圍以內。
32.根據(jù)權利要求31的方法，其特征在于所述射線源的每一個包括具有0.662兆電子伏一次電子能量的137Csγ射線源。
33.根據(jù)權利要求32的方法，其特征在于所述預定的能譜處在0.25到0.73兆電子伏的范圍以內。
34.根據(jù)權利要求31的方法，其特征在于所述射線源的每一個具有不大于20微居理的放射性。
35.根據(jù)權利要求31的方法，其特征在于所述射線源的全部的總放射性不超過10微居里。
36.測量圓柱形樣品的松密度的方法，包括提供具有平的、通常的圓形相對的兩末端的圓柱形樣品，放置樣品的一端靠近至少3個γ射線源，所述射線源相互隔開放置以便從至少3個隔開的位置發(fā)射γ射線到樣品的所述一端中，所述源的每一個包括具有一特征一次電子能量的同位素；放置樣品的相對端靠近探測器以便接受已經(jīng)滲入樣品的γ射線；以及在由探測器計數(shù)的γ射線的基礎上計算樣品的松密度。
37.根據(jù)權利要求36的方法，其特征在于所述計算樣品松密度的步驟包括探測在預定的0.1兆電子伏到2兆電子伏范圍內的能譜中的γ射線。
全文摘要
一種核的松密度測量裝置和測試方法用于測量松密度，特別是圓柱形樣品諸如瀝青鋪路材料的松密度。該測量裝置包括基座；由基座支承的并具有表面構形以接納并夾持圓柱形樣品的通常的第一平面端的樣品夾持器；靠近所述樣品夾持器安裝的平板以及處在樣品夾持器附近的所述板中的至少三個γ放射源。該三個放射源彼此相互隔開放置以便從至少三個隔開的位置向所述樣品的一端發(fā)射γ射線。三個放射源的每一個包括一個具有特征的一次電子能量的同位素。探測器安裝在基座上并放置在圓柱形樣品的相對的一端以便接受已經(jīng)射入樣品的γ射線。與探測器結合設置一裝置以便在由探測器計數(shù)的γ射線的基礎上計算樣品的松密度。最好探測器包括閃爍探測器，同時計算樣品松密度的裝置包括一個與閃爍探測器連接的以便在預定的能譜中探測γ射線的分析器，該能譜最好處于0.1兆電子伏特到2兆電子伏特的范圍以內。
文檔編號G01N23/02GK1439097SQ01811949
公開日2003年8月27日 申請日期2001年6月1日 優(yōu)先權日2000年6月29日
發(fā)明者W·L·德普, 羅伯特·E·特羅克斯勒 申請人:特羅克斯勒電子實驗有限公司