УСТРОЙСТВО РАДИАЦИОННОГО КОНТРОЛЯ

УСТРОЙСТВО РАДИАЦИОННОГО КОНТРОЛЯ
Область техники
Полезная модель относится к области технической физики и непосредственно касается радиационного контроля материалов и изделий.
Уровень техники
Известны устройства радиационного контроля, содержащие источник ионизирующего излучения, механизм перемещения контролируемого изделия, детектор ионизирующего излучения, интегратор, подключенный к выходу упомянутого детектора, и регистратор, подключенный к выходу управляемого интегратора. Недостатком таких устройств является то, что при контроле изделий с изменяющейся геометрией скорость перемещения остается постоянной для всех зон контролируемого изделия 1.
Наиболее близким к заявляемому техническому рещению яв.11яется устройство радиационного контроля, содержащее источник ионизирующего излучения, управляемый механизм перемещения контролируемого изделия, детектор ионизирующего излучения, управляемый интегратор, подключенный к выходу зшомянутого детектора, и регистратор, подключенный к выходу управляемого интегратора 2. Недостаток такого устройства состоит в том, что скорость перемещения изделия устанавливается оператором и то лишь при наличии зон, толщина которых изменяется скачкообразно, что не обеспечивает максимально возможную производительность контроля изделий с переменной толщиной.
Сущность полезной модели
Задачей полезной модели является разработка устройства радиационного контроля, в котором скорость перемещения изделия при задаваемом значении относительной статистической погрешности
измерения, изменялась бы автоматически в зависимости от толщины зон изделия, соответствующих анертуре детектора. Эта задача рещается тем, что устройство радиационного контроля, содержащее источник ионизирующего излучения, управляемый механизм перемещения контролируемого изделия, детектор ионизирующего излучения, управляемый интегратор, подключенный к выходу упомянутого детектора и регистратор, подключенный к выходу управляемого интегратора, дополнительно содержит двухвходовой компаратор и источник опорного напряжения, причем первый вход компаратора подключен к выходу управляемого интегратора, второй его вход - к источнику опорного напряжения, а выход компаратора подключен как к управляющему входу управляемого интегратора, так и к управляющему входу управляемого механизма перемещения.
В устройстве, выбранном в качестве прототипа, используется принцип регистрации уровня напряжения установивщегося на выходе интегратора за заданный промежуток времени. Это напряжение пропорционально суммарной энергии фотонов или частиц ионизирзтощего излучения воспринимаемой детектором и является мерой поглощающей способности контролируемого участка изделия. Принцип работы предлагаемого устройства состоит в определении промежутка времени, за которое напряжение на выходе интегратора совпадет с опорным напряжением, соответствз ощим заданной величине относительной статистической погрещности измерения. Это обстоятельство обеспечивает автоматический выбор промежутка времени для обеспечения заданно: относительной статистической погрещности измерения и автоматическое управление механизмом перемещения, что позволяет получить максимально возможную производительность контроля изделий с переменной толщиной.
На чертеже изображена структурная схема устройства радиационного контроля, поясняющая сущность полезной модели, где позицией 1 обозначен источник ионизирующего излучения, позицией 2 - контролируемое изделие.
JD&/f0y y2
позицией 3 - детектор ионизирующего излучения, позицией 4 - управляемый интегратор, позицией 5 - компаратор, позицией 6 - источник опорного напряжения, позицией 7 - регистратор, а позицией 8 - управляемый механизм перемещения. При этом, первый вход блока 4 подключен к выходу блока 3, а второй вход - к первому управляющему выходу блока 5, первый вход блока 5 подключен к первому выходу блока 4, а второй вход - к выходу блока 6, вход блока 7 подключен ко второму выходу блока 4, а вход блока 8 подключен ко второму управляющему выходу блока 5.
Пример реализации
В соответствии с чертежом в качестве источника 1 ионизирующего излучения взят рентгеновский аппарат РАП 150/300 излучающий фотоны с граничной энергией Е - 300 КЭв, а в качестве детектора 3 сцинтилляционный счетчик, состоящий из оптически сочлененных монокристалла NaJ(Tl} и фотоэлектронного умножителя ФЭУ 12. Между
источником 1 и детектором 3 расположено контролируемое изделие 2 из
полимера плотностью р  1,6 у з и с диаметром, плавно изменяющейся по
высоте изделия от ЮОмм до ЗООло. В качестве источника 6 опорного
напряжения взят высокостабильный источник низковольтного напряжения, выполненный с возможностью плавного изменения величины этого напряжения.
Работает устройство следующим образом. После установки контролируемого изделия 2 в момент времени /о включают рентгеновский аппарат 1, а на второй вход компаратора 5 с выхода блока 6 подают опорное напряжение , соответствующее заданной относительной статистической
погрепшости измерения. Фотоны ионизирующего излучения, прошедшего через изделие 2 поступают на вход детектора 3 и преобразуются в нем в электрические импульсы. С выхода блока 3 электрические импульсы поступают на вход управляемого интегратора 4. Таким образом, на выходе блока 4 будет действовать напряжение, уровень которого будет равен и   , где Af - интервал времени, k - коэффициент
преобразования энергии фотона рентгеновского излучения в импульсное напряжение, Е, - энергия фотона в спектре рентгеновского излучения, NQ количество регистрируемых фотонов с энергией EJ в единицу времени при отсутствии изделия, //, - массовый коэффициент ослабления i - той энергетической линии, puh - соответственно плотность и толщина зоны
изделия соответствующей апертуре детектора 3. С выхода управляемого интегратора 4 напряжение поступает на первый вход компаратора 5. В момент времени ,, когда значение напряжения U достигнет значения
опорного напряжения UQ, сработает компаратор 5. При этом с выхода блока 5 поступает управляющий сигнал на вход блока 4, который переводит интегратор в исходное состояние, когда t/  О. Этот же сигнал подается на управляемый механизм перемещения 8, который опускает изделие вниз или поднимает вверх. С приходом управляющего сигнапа с выхода компаратора 5 на вход интегратора 4 с выхода последнего значение величины промежутка времени  подается на вход регистратора 7. Далее процесс
контроля повторяется. Регистрируемое значение  мерой радиационной толщины  проконтролированной зоны изделия. В частности, если
известна линейная толщина контролируемого изделия и ранее определено значение //, то по этому значению судят о плотности изделия.
Поскольку для любого цикла измерения средние значения  энергий зарегистрированных фотонов ионизирующего излучения имеют одинаковые значения, следовательно, относительная статистическая погрещность измерения, обусловленная квантовой природой излучения, остается постоянной, соответств)Щ)щей заданному значению UQ. При этом производительность контроля максимальна, так как при з еньщении радиационной толщины промежуток времени  соответственно Зменьщается.
Возможны и .другие примеры реализации полезной модели, не выходящие за объем признаков ограничительной и отличительной частей ее . В качестве источника ионизирующего излучения может быть взят цсточник импульсного действия, например бетатрон. Новое потребительское качество полезной модели, состоящее в повышении производительности контроля изделий с переменной толщиной, будет иметь место и тогда, когда в качестве источника ионизирующего излучения будет взят
моноэнергетический источник излучения, например изотоп Ат или , а перепад по толщине у контролируемых изделий такой, что при меньших толщинах детектор не обеспечивает временное разрешение поступающих фотонов и соответственно счетный метод регистрации не может быть осуществлен 3.
Промышленная реализация
Заявляемое техническое решение может быть реализовано на основе существующей элементной базы и методологии проведения радиационного контроля. В настоящее время готовится техническая документация для изготовления опытного образца и испытания его в исследовательской лаборатории ГНУ «НИИ интроскопии при ТПУ.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ ПРИНЯТЫЕ ВО ВНИМАНИЕ ПРИ СОСТАВЛЕНИИ ЗАЯВЮИ:
1.Неразрушающий контроль и диагностика. Справочник. / Под ред. В.В.Клюева. - М.: Машиностроение, 2003. с. 103-113.
2.Недавний О.И. Лекция: Способы регистрации радиометрической информации., читаемая по курсу: Неразрушающие методы контроля, студентам механического факультета Томского государственного архитектурно-строительного университета.