γ射线煤灰分测量仪简称γ射线测灰仪。选煤产品的灰分是选煤厂最重要的技术指标。常规测量煤灰分的方法是人工采样、制样、烧灰、称重，不但工序繁杂，而且所需时间很长，不能及时指导生产。目前，γ射线测灰仪可实现煤灰分自动检测。

1.利用放射性同位素测量煤灰分的基本原理

把待测煤灰分的煤做成厚度为D、密度为ρ 的煤样，然后用强度为I0的γ实射线照射，如图5-53所示。γ射线和物质相作用产生的光电效应、康普顿效应和电子偶效应的吸收系数之中，以光电效应的吸收系数对煤灰分的变化最敏感。因为煤灰分是由铝、硅、钙、铁、锰、镁等元素的氧化物组成的，它们的原子序数比煤中碳元素的原子序数大得多，而光电效应的吸收系数和原子序数的4次方成正比，所以煤灰分的变化会影响光电效应的吸收系数也随之显著变化，从而引起质量吸收系数μ的显著变化。煤灰分高时，质量吸收系数μ值大，射线强度衰减也大，穿过和散射（包括反射）射线强度都变小，利用探测器探测出散射γ射线的强度，就可测定煤灰分的含量。

低能γ射线在照射煤样时，其射线强度的衰减除了与煤灰分含量有关外，还和煤样的水分、粒度组成、松散度等有关。只要合理设计探头尺寸，采用散射法，就能在很大程度上消除煤的松散度和水分的影响，从而提高测量灵敏度。

2.LB3700AS型测灰仪的原理

LB3700AS型测灰仪是利用散射法测灰分原理制成的，由探测器（射源、闪烁计数器）和二次显示仪表组成，如图5-54所示。

被测物料经采样装置采入，再由电动机将被测物料拖动到螺旋挤压运输机来推进叶轮，向前挤压，使被测物料具有一定的松散度。内装叶轮的挤压段全部是金属制成的，而测量段是塑料制成的，管壁厚度是受到严格控制的，一般按射源的半衰减层厚度设计（即射源放出的γ射线经过半衰减时只能有一半射线通过），这完全是为了使射线强度计算变得容易。测量段的一侧安装1个平台，平台与测量段管子轴线是平行的，并且在丝杆和调节手轮的作用下，平台可以平行靠近测量段管子轴线。这种结构完全是为了满足测量叶轮对装置本身的要求，因为平台上安装有辐射源及探测器，探测器的轴线和辐射源辐射轴线要与测量段管子轴线在一个平面上，这样才能保证辐射接收效率，保证在被测物料厚度一定的情况下（测量管直径不变）测量煤灰分时，松散度对煤灰分值没有影响。

图5-53　γ射线测灰原理(www.daowen.com)

图5-54 LB3700AS型测灰仪原理示意

3.STH-1型测灰仪的原理

STH-1型测灰仪是依据反散射法测灰分原理制成的，其由探测器（射源、闪烁计数器）和二次显示仪表组成，如图5-55所示。

根据反散射法测灰分原理，STH-1型测灰仪把射源和闪烁计数器制成组合式，放射源装在探测器的左部，6个镅射源均匀分布在360°的圆周上；闪烁计数器密封在铝铸探头右面的空心铝圆柱体内，以防外界电磁场干扰。闪烁计数器由碘化钠闪烁晶体、光电倍增管和射极跟随器组成。闪烁晶体的作用是接收反散射低能γ射线，把它转换成可见光并投射到后面光电倍增管的光阴极上，光电倍增管的光阴极接收闪烁晶体投来的可见光，同时被打出光电子；光电子又入射到第一倍增阳极上，产生一定数量的二次电子；二次电子又投射到第二倍增阳极上打出更多的二次电子，如此倍增下去，一直到电子被阳极收集，使阳极电位瞬时下降，产生一个负脉冲电压，经射极跟随器送往二次显示仪表。射极跟随器起阻抗变换作用，以保证二次显示仪表有足够的信号输入。

图5-55　STH-1型测灰仪原理示意

当煤灰分在一定范围内时，γ射线照射到煤样上，一部分反射回来被探测器回收，同时转换成脉冲电压输出，输出脉冲电压数与煤灰分呈线性关系。灰分越高，吸收能力越强，反射得越少，探测器输出负脉冲频率越低；反之，煤灰分越低，负脉冲频率越高。

二次显示仪表用来把探测器输出的毫伏级负脉冲放大，消除噪声信号，并形成具有一定幅度和宽度的矩形脉冲，然后送往数字电路，经数字处理显示出煤灰分的数值。