РАДИОИОНИЗАЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ МЕТАЛЛОВ

РАДИОИОНИЗАЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ МЕТАЛЛОВ
Полезная модель относится к области контроля металлов и сплавов, а именно, к устройствам для определения толщины и состава изделий.
Известно радиоионизационное устройство для контроля металлов, содержащее ионизационную камеру, снабженную окном, обращенным в сторону поверхности контролируемого металла, источник радиоактивного излучения, высоковольтный источник постоянного тока и электрометр (Штейнбок Н.И. Применение радиоактивных излучений в измерительной техники. М.-Л.: Мащгиз, 1960. С.240-243).
Контроль металлов этим устройством основывается на просвечивании образца контролируемого металла радиоактивным излучением и измерении с помощью ионизационной камеры интенсивности излучения, прощедщего через контролируемый металл.
Недостатком такого устройства является необходимость использования радиоактивных источников со значительной интенсивностью излучения и высоковольтного источника постоянного тока для питания ионизационной камеры.
Известно радиоактивное устройство для контроля металлов (Штейнбок Н.И. Применение радиоактивных излучений в измерительной техники. М.-Л.: МащГИЗ, 1960. С.269-277), содержащее металлический корпус, снабженный окном, обращенным в сторону поверхности контролируемого металла, во внутренней полости которого расположен источник |3-частиц, электрод, и электрометр, подключенный к корпусу и электроду. Контроль металлов этим устройством основывается на измерении интенсивности потока р-частиц.
GOl N23/00
отраженных от поверхности металла, которая определяется значением ионного тока, протекающего между электродом и корпусом.
Недостатком такого устройства является высокая погрешность измерений толщины металлических пленок в тех случаях, когда состав пленки изменяется, а также узкие функциональные возможности, а именно, способность определения состава только бинарных сплавов.
Задачей изобретения является расширение функциональных возможностей радиоионизационных устройств для контроля металлов и сплавов.
Технический результат - создание простого радиоионизационного устройства, способного измерять толщину металлических двухкомпонентных пленок при изменяющемся их составе и определять состав трехкомпонентных сплавов.
Технический результат достигается тем, что радиоионизационное устройство для контроля металлов, содержащее металлический корпус, снабженный окном, обращенным в сторону поверхности контролируемого металла, во внутренней полости которого расположен источник |3-частиц и электрод, и электрометр, подключенный к корпусу и электроду, дополнительно снабжено вторым электродом, расположенным во внутренней полости корпуса, и вторым электрометром, причем, источник |3-частиц размещен на поверхности второго электрода, установленного под острым углом к поверхности контролируемого металла, а первый электрод расположен с возможностью сбора отраженных от поверхности металла Рчастиц, при этом второй электрометр подключен к корпусу и второму электроду.
Такая конструкция обеспечивает возможность одновременного измерения контактной разности потенциалов между вторым электродом, снабженным источником р-частиц, и контролируемым металлом (сплавом), и интенсивности потока отраженных Р-частиц, собираемых первым
электродом. При этом выходной сигнал первого электрометра онределяется потенциалом поверхности контролируемого металла (сплава), а сигнал второго электрометра - способностью этого металла (сплава) отражать |3частицы, которая увеличивается с увеличением атомной массы элемента (Штейнбок Н.И. Применение радиоактивных излучений в измерительной техники. М.-Л.: Машгиз, 1960. С.273). Наличие двух различных по природе сигналов обеспечивает расширение функциональных возможностей радиоионизационного устройства для контроля металлов.
По сравнению с прототипом заявляемая конструкция имеет отличительную особенность в совокупности элементов, их конструктивном исполнении и взаимном расположении.
Схема радиоионизационного устройства для контроля металлов изображена на фиг. 1.
Устройство содержит металлический корпус 1 с окном 2, обращенным в сторону поверхности контролируемого металла (сплава), источник Ризлучений 3, первый электрод 4, первый электрометр 5, подключенный к электроду 4 и корпусу 1, второй электрод 6, второй электрометр 7, подключенный к электроду 6 и корпусу 1. Электрод 6 расположен под острым углом а к поверхности контролируемого металла, причем, источник (З-частиц 3, которым служит тритиевый ионизатор, размещен на электроде 6 и электрически связан с последним. Электрод 4 размещен с возможностью сбора отраженных от поверхности металла (З-частиц.
Работа устройства происходит следующим образом. На плоскую поверхность контролируемого металла (сплава) устанавливается корпус 1 устройства так, чтобы окно 2 было обращено к поверхности контролируемого металла. При этом образуются два измерительных канала. Первый канал включает в себя электрод 6 с источником р-частиц 3, поверхность контролируемого металла, корпус 1 и электрометр 7. Второй
канал содержит эле1строд 4, источник р-частиц 3, поверхность контролируемого металла, корпус 1 и электрометр 5.
Сигнал первого канала формируется за счет того, что в промежутке между электродом 6 и поверхностью контролируемого металла под действием р-частиц, вылетающих из источника 3, происходит ионизация газа. Это вызывает появление ионного тока между электродом 6 и контролируемым металлом, причем, значение этого тока зависит от контактной разности потенциалов между электродом 6 и контролируемым металлом, которая, в свою очередь, зависит от работы выхода электронов электрода 6 и контролируемого металла. Так как работа выхода электронов электрода 6 постоянна, то названная контактная разность потенциалов зависит только от работы выхода контролируемого металла, которая определяется его составом.
Сигнал второго канала формируется потоком {З-частиц, которые отражаются от поверхности контролируемого металла и собираются электродом 4 за счет электрического поля между электродом 4 и корпусом 1. Интенсивность потока отраженных (З-частиц зависит как от состава контролируемого металла (сплава), так и от толщины пленки, нанесенной на контролируемое изделие (в случае измерения толщины пленки).
Использование в устройстве двух указанных сигналов позволяет составить систему из трех линейных и нетождественных уравнений, из решения которой можно определить толщину и состав (при необходимости) пленки (в случае контроля бинарных по составу пленок) или состав трехкомпонентного сплава.
Преимуществом данного технического решения является:
-безынерционность;
-простота реализации;
Устройство может быть реализовано на базе элементов и блоков, выпускаемых промышленностью, и во многих случаях позволит заменить в машиностроении и металлургии сложные и дорогостоящие устройства, используемые для оперативного контроля состава изделий, состава и толш;ины покрытий.
( 1 -- -