从采石场，矿山，筒仓，或粧中萃取，典型粉碎，然后使用PGNAA设备进行分析。
[0030]早期的PGNAA设备使用的是一种图1中相关技术100所示的下落斜槽型分析仪，其具有检测器120和在相对侧的源极140。这个系统的一个例子在美国专利号为4482992，标题为“自包含的，在线的，实时的散装材料分析仪”，作者为阿特韦尔等的专利中描述。这些类型的分析仪是有用的，但价格昂贵，而且难以安装在工厂上。这个问题随着在线传送带PGNAA分析仪的发展被解决。一个相关技术的交叉皮带分析器系统200的透视图和剖视图分别被图2A和图2B示出。这样一种系统的机制在美国专利号为5296071，标题为“散装材料分析仪的模块化装配”，作者为阿特韦尔等的专利中描述。这些交叉带系统对于非常好地安装和装配进厂的操作来说显然更容易，然而，需要在源240上装配检测器220A和220B。随着第一 PGNAA上带分析仪的发展，这些设计已经发展，主要是易于安装和易于制造的焦点。现代PGNAA装置通常安装在传送带的导轨或跨越导轨安装到两侧。该设备不需要切割输送带，并可以在几天内安装和校准。
[0031]用于在线和离线分析的其他PGNAA分析仪已经制定出来。例如，材料的分析，可以通过管道380与外装源340和检测器320完成，如图3中相关技术300所示，以及如在美国专利号谓7778783，标题为“散装物质中元素的分析方法和装置”，作者为凌人等的专利中所描述。该专利包括PGNAA系统的普通类型的描述，例如静态分析器，浆液分析仪，机械取样分析仪，输送机分析仪，和钻头尾矿分析仪。
[0032]当今在服务PGNAA分析仪仍具有性能问题。例如，在交叉带PGNAA分析仪，材料的分层可能会发生，这会影响分析的准确性。为弥补这一点，技术已被开发。例如，美国专利号为6657189，标题为“维护瞬发伽马(γ)中子活化分析仪的测量精度通过可变材料流量或料床深度”，作者为阿特韦尔等的专利，开发了一种纠错技术，以弥补分层。
[0033]可能出现在PGNAA分析中的另一个问题是由于不同水分含量。材料中不同量的水分有可能改变作为材料深度函数的热中子密度，并因此可能影响瞬发伽玛射线产生和作为材料深度的函数的发射光谱。PGNAA分析仪通常具有水分仪以测定水分含量，而该信息可以用于允许补偿不同的水分量。但是，这种补偿的修正通常减少PGNAA设备的精度。
[0034]散装物料通过各种方法输送，但大量的材料是通过传送带运输。其结果是，绝大多数最新的PGNAA分析仪是皮带输送机类型，并提供一种在传送带上的材料的元素分析。
[0035]在一些情况下，“添加剂”的材料可被添加到输送带分析仪的制造工艺下游。例如，在水泥工厂，飞灰、矿渣、集尘室的灰尘或其它材料可被添加到所述交叉带束分析仪之后的制造过程中，这将对窑进料的组成产生更大的不确定性。
[0036]在水泥行业和其他行业，材料通过传送带转移，当摇滚产品与矿石从采石场到达其被研磨的过程点。为了制备用于在水泥窑使用的原料，原料被碾磨，使其具有粉末状稠度，类似于粉末如面粉。为了输送这种材料，该材料通常是由斗式提升机和气动滑板输送，而不是在传送带上。气动滑板使用空气和重力的组合来运送材料。一种使用空气和重力的相关技术的气动滑板如图4所示。空气从散装材料下方的空气室吹入。空气穿过多孔膜织物，并进入包含该材料的隧道。空气使材料流化态。通过调整气动滑板使其向下滑动几度，则流化材料沿着气动滑板行进，并伴随所需的小摩擦或压缩能量。然而，PGNAA测量系统在气动滑板系统中的应用从未完成，这是因为该材料的低密度，和在实现准确和及时测量的困难。
[0037]PGNAA技术，如上带分析仪，通常需要许多原子的曝光以完成一项精确的分析。在传送带或楽式分析仪上，该材料可以是堆积密度范围为1.5-1.7g/cc的矿物矿石或岩石/砂产物骨料，密度为0.8-0.9g/cc但氢百分比为3.5% -6%的粉碎煤-，或密度为1.1?1.35g/CC和氢含量为8-10%的矿物-水浆。样品中的氢可以缓和中子下降到一定能量，其中，该材料的原子具有吸收中子和在其中产生Y射线发射的显著更大的概率。
[0038]假设检测系统不受信号速率的限制，PGNAA测量精度主要是一个函数，所述函数关于在被检测材料中感应捕获的中子的数量(其正比于测量区的材料的总质量和样品中氢的百分比，其增加材料中子俘获的概率)，或关于检测装置的组合几何立体角的乘积，探测器的内在伽马射线效率，以及一个关于检测器和信号处理电子产品的能量分辨率(光谱清晰度或尖锐)的函数。在气动滑板，该材料是干粉形式:堆积密度可能较低(0.75?0.85克/立方厘米)；水分和氢可基本上为零；和在气动滑板的材料水平通常只是气动滑板容量的25-50%和在底部的空气室可以是空的材料构成，这可能导致在气动滑板可用于分析的原子显著更少。
[0039]这些考虑说明了 PGNAA技术的准确性的问题，当其被施加与气动滑板。得到一种在气动滑板的材料的高精度元素分析，这是很有利的。例如，在水泥制造中，分析随后将包括任何材料，如粉煤灰，添加到研磨阶段之后的气动滑板。当熟料被研磨成粉后，气动滑板分析仪中可利用的另一个位置在水泥生产过程中，当添加剂如石膏或石灰石被加入。气动滑板分析仪将提供有用的过程反馈，以允许运营商验证和优化制造过程。另外，由于气动滑板运输的材料必须足够干以在气动滑板上正确的移动，因此气动滑板分析仪将部分解决材料的不同水分含量问题。
[0040]—种解决上述问题的尝试在美国专利号为7924414，标题为“非危险散装材料分析系统”的专利中找到，这是利用光源和分光计测量在气动滑板的材料的组分的方法。然而，光源和分光计可能仅仅是表面测量，而不能进行材料的100%分析。此外，数据的偏差可能会产生由于该技术是基于该材料的光谱反射率，并且不是直接测量材料的元素组分。另一个问题是，有轻和更重的物料在该混合物中，所以隔离和分层的可能性高，使得一个表面测量将不能代表分析仪中的整个材料。
[0041]概述
[0042]如上所述，上述的各种实施例呈现了流线分析仪测量在气动滑板上输送的材料的元素组成。分析仪组分的机械设置与在分析区域前、中、后的气动滑板的附加和修饰组分一起，如此设计以相对于传统的设计安装于传送带或浆料管附近的PGNAA分析仪具有显著的高性能。这种PGNAA系统的几何配置(分析器有一个改性气动滑板)的结构将优化从系统中得到的信号。通过使用一种新的独特的系统设计，能够大大增加PGNAA装置的灵敏度。因此，输送在气动滑板上的材料可以被高精度元素分析，使得其可用于监测、过程控制和其他用途。
[0043]为了测量所有在气动滑板上的材料，称为瞬发伽马中子活化分析(PGNAA)的技术被使用。在该技术中，中子介入待分析材料，并通过材料与中子的相互作用，材料发射y射线。通过对中子激发的材料发射的伽马射线进行分析，以确定该材料的元素组合物。本文所描述的实施例不限于PGNAA，但也可以使用快中子或热中子，或二者的组合。常用术语为PGNAA,热中子分析(TNA)，脉冲快中子分析(PFNA)，快中子分析(FNA)，以及其他那些本领域众所周知的专业知识。该方法可以是连续或者脉冲工作模式。中子源可以来自一个同位素源，或可替代地来自中子发生器或两者的组合。在各种实施方案中，该系统包括气动滑板输送机构、中子源和放射线检测器。该材料进入气动滑板分析器，同时中子扩散进入材料。材料捕获或无弹性散射中子，而且是在第二发射γ射线的一个非常小的部分内。辐射量(Y射线的频谱)被分析以确定元素组成。
[0044]在各种实施方案中，系统包括提供更多的物质用于分析的方法，可以提高分析的准确度。例如，更多的材料被限制或配置在限制区内进行材料流动，使得材料在分析区域内积累。在一些下游的区域材料可被允许返回到其定类尺度和流动特性。
[0045]由于暴露具有不同化学性质不同密度的颗粒的共混物会导致运行于气动滑板上的混合物的空间非均匀性，并根据不同的质量流动速率，空间非均匀性会不希望地波动。并根据示例性分析装置的设置(来源，检测器)相对于所述材料，该材料的不均匀性可导致测量误差。为了缓解这一潜在问题，各种实施例可以包括将所述材料混合进入分析仪“中”或在进入材料分析仪“之前”的选项。为确保该分析并不由于给定化学性质的部分材料而又偏见，也因为诸如密度或缺乏流态化的特性，系统可以进一步包括确保任何物理性质的材料保持流动性以及无阻塞地通过分析仪的方法。
[0046]由于在空动滑板内部的材料可能相当热，如在生料，所述示例性实施例可结合能够确保探测器和系统的温度一致，并且不会损坏系统装置的方法。各种实施例可进一步设计，通过使用许多不同的方法来优化系统的测量。第一个例子是，所述来源、检测器、材料、气动滑板机构的物理位置被布置，以提供最佳的测量性能，同时确保系统继续提供一致的流动特性。在正常的气动滑板结构元件(管道或通道)通常是金属的，一般是钢。来自大多数金属的强烈信号，会降低分析仪的性能。因此，在各种实施方案中，中子辐射的分析器气动滑板设备的设计和制造是由能让分析器具有较好的测量性能的材料制成。结构材料可以是独特性质材料或掺杂能够提供γ射线性质的材料，与被测材料的性质区分开来。材料也可以是具有较小的横截面，从而吸收一些中子，例如，碳或低剖面锆等材料。
[0047]在其他实施方案中，所述系统可以是模块化的，使得它可以根据气动滑板的不同尺寸而容易地调节和设置。模块化件可大可小。小模块被设计成很容易地用手携带，使得该分析器可安装在地点能够可以是使用起重机或其它提升机构不可能或非常困难才能实现的地方。
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