SU1135286A1 - Электронный плотномер - Google Patents

Abstract

ЭЛЕКТРОННЫЙ ПЛОТНОМЕР, содержащий источник электронов, канал дл  проводки электронов, детектор электронов, выполненный fl виде совокупности дeтeкт pyюIЦИx секций, межсекционных экранов и узлов суммировани  выходных сигналов детектирующих секций, измеритель разности узлов суммировани  выходных сигналов детектирующих секций, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности измерени  плотности, детектирующие секции разделены на две группы, детектирующие секции первой группы соединены с первым узлом суммировани  выходных сигналов секций , а детектирующие секции второй группы соединены со вторым узлом сум мировани  выходных сигналов секций, перед входньми апертурами детектирующих секций первой группы расположены поглотители электронов, а перед i входными апертурами детектирующих сек (Л ций второй группы расположены поглотители электронов, выполненные с возможностью перемещени  за пределы входных апертур з азанной второй группы, а выходы узлов суммировани  соединены с входами измерител  разности . Од ел INS оо О5

Description

Изобретение относитс  к области измерени  плотности материалов радиационными методами, в частности, к устройствам дл  контрол  плотности материалов по обратному рассе нию:/ электронов.

Известен электронный плотномер, содержащий источник электронов, коллиматор , имеюппш канал дл  проводки электронов от источника и внутренний канал регистрации, ограниченный коническими поверхност ми, соосными с каналом дл  проводки электронов от источника и пересекающими его поверхность , детекторы электронов, расположенные , как и источник, по одну сторону от опорного дл  контролируемого объекта торца коллиматора, имею щего радиус пересечени  с внешней по верхностью коллиматора, выбираемый в зависимости от энергии электронов от источника и контролируемого объекта , причем один из детекторов, расположенный во внутреннем канале регистрации коллиматора, имеет телесный угол регистрации, ограниченный внутренним каналом регистрации, и второй детектор - на внешней поверхности коллиматора - имеет телесный угол регистрации, ограниченный внешней поверхностью коллиматора, измеритель отношени , входы которого соединены с детекторами.

Выходные сигналы детекторов этого плотномера, каждый из которых благодар  регистрации обратно рассе нных электронов чувствителен к изменени м плотности объекта, имеют компоненты, соответствующие регистрации тормозного излучени  от источника электронов, из канала коллиматора дл  проводки электронов от источника и возникающего в объекте, интенсивность которого определ етс  как материалом объекта, так и его толщиной, особенно если она не превышает пробега электронов в материале объекта. Вследствие йрактической нечувствительности компонентов сигналов, соответствукнцих тормозному излучению из объекта, к его плотности и различной чувствительности разных детекторов к изменени м тол1ДИНЫ вследствие различных телесных углов регистрации детекторов, этот электронный плотномер имеет ограниченную точность из-за погрещности, обусловленной флуктуаци ми толщины

32862

контролируемых объектов, и завис щей от толщины объекта чувствительности сигналов детекторов к изменени м плотности.

5 Из известных технических ращений ближайшим к изобретению по своей технической сущности  вл етс  электронный плотномер, содержащий источник электронов, канал дл  проводки электронов, детектор электронов, вьшолненный в виде совокупности детектирующих секций, межсекционных экранов и двух узлов суммировани  выходных сигналов детектирующих сек- 15 ций.

Однако вследствие меньшего различи  в телесных углах регистрации секций детектора, расположенных против вырезов и секцией детектора, 20 расположенных между вырезами коллиматора , чувствительности компонентов сигналов детекторов, соответст- вуюшрих регистрации тормозного излучени  к изменени м толпщны объекта, 5 различаютс  мало, однако чувствительности выходных сигналов в целом к изменени м толшд ны различаютс  сильно , так как компонент сигнала, соответствующий регистрации тормозного Q излучени  дл  секций детектора, расположенных против вырезов, составл ет гораздо меньшую долю сигнала, чем дл  секций детектора, расположенных между вырезами. Поэтому наличие компонентов сигналов секций детекторов, Соответстйуюшд1х регистрации тормозного излучени , при меньшей чувствительности к изменени м плотности из-за практической нечувствительности к ним секций, расположенных против вырезов, определ ет низкую точность известного плотномера.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерени  плотности.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в электронном плотномере, содержащем источник электронов, канал дл  проводки электронов, детектор электронов , выполненный в виде совокупности детектирующих секций, межсекционных экранов и двух узлов суммировани  выходных сигналов детектирукг щих секций, дополнительно содержит измеритель разности, детектирующие 5 секции первой группы соединены с первым узлом суммировани  выходных сиг-, налов секций, а детектирутощие секции группы соединены со вторым

31

узлом суммировани  выходных сигнаийов секций, перед входными апертурами детектирующих секций первой группы расположены поглотители электронов, а перед входными апертурами .детектирующих секций второй группы расположены поглотители электронов, выполненные с возможностью перемещени  за пределы входных апертур указанной второй группы, а выходы узлов суммировани  соединены со входами измерител  разности.

Выходные сигналы секций первой группы, перед входными апертурами которых расположены поглотители электронов , соответствуют регистрации тормозного излучени . Выходные сигналы секций второй группы, перед входными апертурами которых расположены поглотители электронов, перемещаемые за пределы входных апертур секций, в положении поглотител  за пределами апертур секций соответствзпот регистрации как обратно рассе нных электронов , так и тормозного излучени , а в положении поглотител  перед входными апертурами секций - выходные сигналы секций равны компонентам выходньЬс сигналов этих секций,соответствующим регистрации тормозного излучени  в положении поглотител  за пределами апертур. Выходной сигнал устройства суммировани  выходных сигналов секций первой группы изменением коэффициентов передачи секций или устройства суммировани  устанавливаетс  равным выходному сигналу устройства с5лммИровани  выходных сигналов секций второй группы при расположении перемещаемых поглотителей перед апертурами секций второй группы, что соответствует нулевому выходному сигналу измерител  разности . Выходной же сигнал измерител  разности в положении перемещаемого поглотител  за пределами апертур секций второй группы, при котором ведетс  контроль плотности, в этом случае вследствие чередовани  секций разных групп пропорционален сзгммарному компоненту выходных сигналов секций второй группы, соответствующему регистрации только обратно рассе нных электронов независимо от объекта контрол  источника электронов и т.д.

Чувствительность выходного сигнала измерител  разности к изменени м

5286

плотности равна чувствительности компонента сигнала детектора, соответствующего регистрации только обратно рассе нных электронов, т.е. 5 вьше, чем чувствительность выходного сигнала детектора известного плотномера.

Независимость выходного сигнала измерител  разности от интенсивности

0 тормозного излучени  обеспечивает также и отсутствие погрешности, обусловленной зависимостью интенсивности тормозного излучени  от толщины объекта . Этим достигаетс  более высо-

5 ка  точность контрол  плотности.

На фиг. 1 изображена схема плотномера; на фиг. 2 - разрезы А-А, Б-Б, В-В, Г-Г на фиг. 1; на фиг. 3 - график зависимости чувствительности вы-

0 ,ходного сигнала измерител  разности к изменени м плотности контролируемого объекта от соотношени  между выходным сигналом устройства суммировани , выходных сигналов секций пер-

5 вой группы и компонентом выходного сигнала устройства суммировани  выходных сигналов секций второй группы , соответствующим регистрации тормозного излучени ; на фиг. 4 - гра-

0 Фики зависимости выходных сигналов устройства суммировани  выходных сигналов секций второй группы и из мерител  разности при выходном сигнале устройства суммировани  секций первой группы, равном компоненту вы5 ходного сигнала устройства суммировани  выходных сигналов секций второй группы, соответствующему регистрации тормозного излучени .

Предлагаемый электронный плотномер содержит (фиг. 1 и 2) коллиматор с каналом 1 диаметром 2гд дл  проводки электронов от источника 2 на контролируемый объект 3, устанавливаемый на торец коллиматора 4, имеющий радиус торца Eg . Детектор, охватывающий коллиматор, выполнен из двенадцати секций 5, представл ющих собой секторы кольцевого пластмассового сцинтилл -

тора. Секции разделены поглощающими электроны экранами 6. Нечетные секции детектора, составл ющие первую группу, оптически соединены с устройством суммировани  выход-

5 ных сигналов секций первой группы, выполненного в виде кольцевого световода 7 -с оптически соединенным с ним фотоумножителем 8. Четные сек-

J

ции детектора, составл ющие вторую группу, оптически соединены с уст ройством суммировани  выходных сигналов секций второй группы, выполненного в виде кольцевого свето вода 9 с оптически соединенном-с ни фотоумножителем 10. Выходы фотоумножителей 8 и ,10 соединены с измерителем 11 разности выходных сигналов устройств суммировани . Перед входными апертурами секций второй группы расположены поглотители 12 электронов , выполненные в виде пластин из материала с низким атомным номером , например из графита, толщиной, превышающей пробег обратно рассе н- ньк электронов в.материале поглотител . Такие же поглотители 13, но перемещаемые за пределы входных апертур секций, расположены перед входными апертурами секций первой группы

Детектор во внутреннем канале и регистрации коллиматора выполнен аналогично описанному детектору, охватывающему коллиматор.

Выходы измерителей разности, соответствующих детектору, охватываю- щему коллиматор, и детектору во , внутреннем канале регистрации, соединеьш со входами измерител  отношений , выходной сигнал которого  вл етс  мерой плотности объекта.

Перед проведением контрол  плот- ности объектов перемещаемые поглотители секций первой группы устанавливаютс  в положение перед апертурами секций.

Пучок электронов от источника 2 проходит по каналу 1 дл  проводки электронов от источника 2 на контролируемый объект 3. Обратно рассе нные контролируемым объектом 3 электроны, возникающее в объекте тормозное излучение, а также тормозное излучение, прошедшее через элементы конструкции плотномера от канала 1 дл  проводки электронов от источника 2 на контролируемый объект 3 и нейосредственно от источника 2 падают на поглотители перед апертурами секций обоих групп. При этом ввиду низкого атомного номера материала поглотителей обратно рассе нные . электроны полностью поглощаютс  поглотител ми перед апертурами практически без генерировани  тормозного излучени  в нем, а тормозное из-

52866

лучение проходит через поглотители практически без поглощени .

Световое излучение секций, пропорциональное интенсивности падающего на них тормозного излучени , поступает от секций первой группы в кольцевой световод 7, а от секций второй группы в кольцевой световод 9. Выходные сигналы фотоумножи-

to тел  8 и фотоумножител  10, пропорциональные интенсивности тормозного излучени , регистрируемой секци ми соответственно первой и второй групп, поступают на измеритель раз-

15 ности и путем подбора коэффициентов передачи фотоумножителей на выходе измерител  разности оператор устанавливает нулевой сигнал. Благодар  чередованию секций первой и вто-

20 рой групп изменение интенсивности тормозного излучени  из объекта, канала коллиматора и от источника практически не измен ет нулевой выходной сигнал измерител  разности.

После этого поглотители перед (а пертурами секций первой группы перемещают в положение вне пределов входной апертуры секций и в таком положении перемещаемых поглотителей провод т контроль плотности объектов . При этом секции первой группы облучаютс  как тормозным излучением, так и обратно рассе нными электронами , а на выходе измерител  разности сигнал пропорционален резуль- тату регистрации только обратно рассе нных электронов секци ми первой группы, так как компонент выходного сигнала фотоумножител  8, соответствующии регистрации тормозного излучени  и , равен выходному сигналу фотоумножител  10 U, (U, /U 2 1) Это соответствует Тфиг. З) наибольшему значению чувствительности 5

выходного сигнала измерител  разности к изменени м плотности. При неполной компенсации компонента U-f2 сигналом фотоумножител  lOU,(u,) за счет уменьшени  коэффициента пе- 0 редачи фотоумножител  U , что соответствует моделированию известного плотномера, чувствительность поступающего на измеритель отношений сигнала к изменени м плотности уменьшаетс  в зависимости от радиуса торца коллиматора в 3-20 раз, а значит чувствительность предлагаемого плотномера к изменени м плотности пре- восходит чувствительность известного плотномера соответственно более, чем в 3-20 раз. Выходной сигнал измерител  I 1 разности (фиг. 1) Uj-U, при толщинах объек- трв, больших глубины контрол  d, не зависит от толщины объектов см, крива  15, фиг. А) и, значит предлагаемьй плотномер не имеет погрешности. обусловленной изменением толщины. Выходной же сигнал устройства суммиров НИН выходных сигналов секций первой группы, которые аналогичны детектору известного плотномера, зависит за счет компоненты U от толщины объектов при всех толщинах (см. крива  1 б) и, следовательно, известный плотно- мер имеет погрешность, обусловленную флуктуаци ми толщины объектов при всех толщинах объектов. Меньша  погрешность, обусловленна  флуктуаци ми неконтролируемых свойств объектов, и более высока  чувствительность к изменени м конт-

и  113

Фаг/ 68 ролируемого параметра - плотности, определ ет более высокую точность предлагаемого плотномера по сравнению с известными. Предлагаемый плотномер обеспечивает высокопроизводительный неразруша. ющий контроль распределени  плотности в материалах порошковой металлур- гии например в порошковом прокате с точностью не худшей, чем точность используемого в порошковой металлургии гидростатического взвешивани , применение которого дл  этих целей однако не требует разрушени  контро- лируемого объекта. Оценка ожидаемого экономического эффекта без учета качественно новых возможностей предлагаемого плотномера при замене гид- ростатического взвешивани , которое быть прин то за базовый объект, дает более 100 тыс. руб. дл  лаборатории , производ щей 40000 измерений в год.

Claims (1)

1. ЭЛЕКТРОННЫЙ ПЛОТНОМЕР, содержащий источник электронов, канал для проводки электронов, детектор электронов, выполненный В виде совокупности детектирующих секций, межсекционных экранов и двух узлов суммирования выходных сигналов детек· тирующих секций, измеритель разности узлов суммирования выходных сигналов детектирующих секций, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения плотности, детектирующие секции разделены на две группы, детектирующие секции первой группы соединены с первым узлом суммирования выходных сигналов секций, а детектирующие секции второй группы соединены со вторым узлом суммирования выходных сигналов секций, перед входными апертурами детектирующих секций первой группы расположены поглотители электронов, а перед входными апертурами детектирующих секций второй группы расположены поглотители электронов, выполненные с возможностью перемещения за пределы’' входных апертур указанной второй группы, а выходы узлов суммирования соединены с входами измерителя разности.