УСТРОЙСТВО ТРАНСМИССИОННОГО ГАММА-КОНТРОЛЯ ТОЛЩИНЫ ПОКРЫТИЯ НА ПОДЛОЖКЕ

Область техники
Полезная модель относится к области измерительной техники, конкретно к устройству трансмиссионного гамма-контроля толщины покрытия на подложке.
Известны устройства трансмиссионного гамма-контроля толщины покрытия на подложке, содержащие соосно закрепленные на скобе находящийся в контейнере излучатель и блок детектирования, выполненный в виде измерителя потока гамма-квантов излучателя, и регистратор [1].
Недостатком таких устройств является снижение надежности контроля при случайных изменениях параметров подложки контролируемого изделия, на которую нанесено покрытие. Обусловлено это законом переноса излучения через двухслойный объект:
0
П
0
0
П
где N - поток фотонов, поступающих на вход детектора; N - поток гамма-квантов, поступающих на вход детектора при отсутствии контролируемого изделия; μ - коэффициент ослабления излучения для материала прокрытая; μ - коэффициент ослабления излучения для материала подложки; h - толщина подложки, h - толщина покрытия.
Известно устройство трансмиссионного гамма-контроля толщины покрытия на подложке, содержащее соосно закрепленные на скобе находящийся в контейнере излучатель и блок детектирования, выполненный в виде измерителя потока гамма-квантов излучателя и измерителя потока гамма-квантов ренгенофлуоресцентного излучения покрытия, двухвходовый блок сопоставления сигналов и регистратор, подключенный к выходу блока сопоставления сигналов [2]. По количеству общих признаков и достигаемому
1
0
0
2
рф0
0
рф0
результату данное техническое решение наиболее близко к заявляемому и выбрано в качестве его прототипа. Использование двух измерителей и блока сопоставления сигналов устраняет влияние параметров подложки на результат контроля толщины покрытия. Однако, практическая реализация устройства-пратотипа затруднена вследствии того, что функция переноса излучения через подложку для случая измерения потока гамма-квантов излучателя имеет вид F=ехр(-μh), а функция переноса излучателя через подложку для случая измерения потока гамма-квантов ренгенофлуоресцентного излучения покрытия имеет вид F=ехр(-μh), где μ - коэффициент ослабления ренгенофлуоресцентного излучения покрытия для материала подложки. Это обстоятельство приводит к снижению надежности контроля толщины покрытия.
Сущность полезной модели
Задачей разработки полезной модели является создание такого устройства трансмиссионного гамма-контроля покрытия на подложке, которое бы обеспечивало высокую надежность контроля толщины покрытия при случайных изменениях параметров подложки. Эта задача решается тем, что в устройстве трансмиссионного гамма-контроля толщины покрытия на подложке, содержащем соосно закрепленные на скобе находящийся в контейнере излучатель и блок детектирования, выполненный в виде измерителя потока гамма-квантов излучателя и измерителя потока гамма-квантов ренгенофлуоресцентного излучения покрытия, двухвходовый блок сопоставления сигналов и регистратор, подключенный к выходу двухвходового блока сопоставления сигналов, этот блок выполнен в виде блока вычитания, причем между каждым его входом и выходом соответствующего из упомянутых измерителей включен логарифматор, а скоба выполнена с возможностью расположения излучателя со стороны подложки.
Чертеж поясняет сущность полезной модели, где позицией 1 обозначен излучатель; позицией 2 - контейнер; позицией 3 - подложка; позицией 4 -
покрытие; позицией 5 - детектор; позицией 6 - скоба; позицией 7 - счетчик электрических импульсов, соответствующих гамма-квантам источника; позицией 8 - счетчик электрических импульсов соответствующих гамма-квантам ренгенофлуоресцентного излучения покрытия; позицией 9 - первый логарифматор; позицией 10 - второй логарифматор; позицией 11 - блок вычитания; позицией 12 - регистратор.
57
0
Пример. В качестве излучателя 1 использован радионуклид Со, испускающий гамма-кванты с энергией Е=122 кэВ. Материал подложки 3 - алюминий. Материал покрытия 4 - золото. Детектор 5 состоит из сцитилизирующего монокристалла Na(Tl) и оптически сочлененного с ним фотоумножителя ФЭУ-12. Счетчик 7 выполнен с интегральным амплитудным дискриминатором на входе, что обеспечивает счет электрических импульсов, соответствующих гамма-квантам излучателя 1. Счетчик 8 выполнен с дифференциальным амплитудным дискриминатором на входе, что обеспечивает счет электрических импульсов, соответствующих гамма-квантам ренгенофлуоресцентного излучения покрытия 4.
Таким образом, детектор 5 и счетчики 7 и 8 образуют блок детектирования, выполненный в виде измерителя потока гамма-квантов излучателя и измерителя потока ренгенофлуоресцентного излучения покрытия. Блок 11 вычитания выполняет функцию сопоставления двух сигналов после логарифмирования их значений. Как видно из чертежа, скоба 6 выполнена с возможностью расположения излучателя 1 со стороны подложки.
Работает толщиномер следующим образом.
После позиционирования исследуемого изделия и прогрева аппаратуры открывают выходное окно контейнера 2 на время Δt, необходимое для обеспечения заданного значения статистического компонента погрешности измерения, обусловленного случайным характером излучения гамма-квантов. В соответствии с (1) на выходе логарифматора 9 действует сигнал
В соответствии с закономерностями образования рентгенофлуоресцентного излучения на выходе логарифматора 10 действует сигнал
pф
рф
где N - поток гамма-квантов ренгенофлуоресцентного излучения покрытия; с - константа; μ - коэффициент ослабления ренгенофлуоресцентного излучения покрытия для материала этого покрытия.
На выходе блока 11 действует сигнал
то есть сигнал, не зависящий от параметров подложки, но являющийся мерой толщины покрытия.
3
рф
Полученное значение F регистрируется. Условие разделения электрических импульсов N и N обеспечено за счет того, что энергия гамма-квантов ренгенофлуоресцентного излучения покрытия составляет от 67 до 80,2 кэВ [3], в то время как энергия гамма-квантов излучателя 1 составляет 122 кэВ.
Промышленная реализация
При реализации заявленной полезной модели используются обычные технологии и технические средства.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ ПРИНЯТЫЕ ВО ВНИМАНИЕ ПРИ СОСТАВЛЕНИИ ЗАЯВКИ:
1. Устройство для измерения толщины покрытия, А.С. СССР №1036147, кл. G 01 В 15/02 (прототип)
2. Лекция профессора Б.И.Капранова «Методы и средства измерения толщины покрытий», читаемая для студентов электрофизического факультета Томского политехнического университета. Томск, ТПУ, 2005 г., 8 С., С.6. (прототип).
3. Стародубцев С.В. Том I «Ядерная физика». Книга I. Превращение ядер и атомная оболочка. Ташкент, 1969, 472, С.440.