МЕТРОЛОГИЧЕСКИЙ БЛОК УСТРОЙСТВА РЕНТГЕНОФЛУОРЕСЦЕНТНОГО КОНТРОЛЯ ТОЛЩИНЫ ПОКРЫТИЯ

Полезная модель относится к области измерительной техники и непосредственно касается метрологического обеспечения устройств рентгенофлуоресцентного контроля толщины покрытий при одностороннем доступе к исследуемому изделию со стороны покрытия.
Уровень техники.
ф1
s1
ф2
ф3
s2
ф4
ф5
ф1
s1
ф2
ф3
s2
ф4
Известны метрологические блоки устройства рентгенофлуоресцентного контроля толщины покрытия, содержащие набор эталонов «покрытие-основа» [1]. Эти блоки обеспечивают возможность сравнения результатов контроля реальных изделий с результатами контроля эталонов. Однако, пори случайно изменяющихся параметрах основы в реальных изделиях существенно снижается надежность контроля. Обусловлено это следующим. Как известно, при рентгенофлуоресцентном контроле толщины покрытия в условиях одностороннего доступа к исследуемому изделию со стороны покрытия детектор воспринимает суммарный поток излучения N=+N+N+N+N+N+N, где N - поток рентгенофлуоресцентного излучения покрытия, возбужденного первичным излучением; N - поток рассеянного излучения, образуемого в покрытии; N - поток рентгенофлуоресцентного излучения покрытия, возбужденного рассеянным в этом покрытии излучением; N - поток рентгенофлуоресцентного излучения основы, возбужденного первичным излучением; N - поток рассеянного излучения, образуемого в основе; N - поток рентгенофлуоресцентного излучения основы, возбужденного рассеянным в этой основе излучением;
ф5
N - поток рентгенофлуоресцентного излучения покрытия, возбужденного рассеянным в основе излучением.
ф1
ф2
ф5
ф3
ф4
Энергетические спектры рассеянного и рентгенофлуоресцентного излучения покрытия разнесены. Также разнесены и энергетические спектры потоков рентгенофлуоресцентного излучения покрытия и основы, соответственно N+N+N и N+N, что обеспечивает возможность регистрации лишь рентгенофлуоресцентного излучения покрытия.
ф1
ф2
ф1
ф3
ф5
Потоки N и N являются информативными, и их суммарной значение является однозначной мерой толщины покрытия. Но величина потока Мф5 зависит от параметров основы, причем энергетический спектр этого излучения такой же, как и спектр потоков N и N. Следовательно, при случайных изменениях параметров основы - изменениях плотности ее материала, состава или толщины, величина потока N будет также изменяться случайным образом, что и приводит к снижению надежности контроля.
ф5
s2
s2
ф5
По количеству общих признаков и достигаемому результату наиболее близким к заявляемому техническому решению и в соответствии с этим выбранным в качестве его прототипа является метрологический блок устройства рентгенофлуоресцентного контроля толщины покрытия, содержащий регулятор значения вычитаемой части информативного сигнала, соответствующей рассеянному излучению основы [2]. В связи с тем, что значение N однозначно связано со значением потока N, при использовании такого технического решения надежность контроля повышается. Однако, поскольку упомянутый регулятор для предполагаемых толщин покрытия и основы настраивается по данным теоретического рассмотрения на основе расчета величины потока N и вклада обусловленного этим потоком потока N в суммарный информативный сигнал, не обеспечивается минимально достижимый уровень влияния параметров основы на результат контроля толщины покрытий реальных изделий.
Сущность полезной модели.
Задачей разработки полезной модели является создание такого
метрологического блока устройства рентгенофлуоресцентного контроля толщины покрытия, который бы обеспечивал в максимальной степени уменьшение влияния параметров основы на результат контроля толщины покрытия.
Эта задача решается тем, что метрологический блок устройства рентгенофлуоресцентного контроля толщины покрытия, содержащий регулятор значения вычитаемой части регистрируемого сигнала, соответствующей потоку рассеянного излучения основы, содержит две последовательно установленные пластины, причем, по крайней мере, наружный слой первой пластины выполнен из материала, эквивалентного или аналогичного материалу покрытия подлежащего контролю изделия, например свинецсодержащего покрытия, а вторая пластина имеет неодинаковую толщину и выполнена из материала, эквивалентного или аналогичного материалу основы подлежащего контролю изделия, например плексигласа и, по крайне мере, вторая пластина выполнена с возможностью ее дистанционного перемещения с помощью управляемого механизма возвратно-поступательного или вращательного движения.
Метрологический блок может иметь выполненный с возможностью подключения к выходу устройства рентгенофлуоресцентного контроля толщины покрытия измеритель минимума переменного электрического сигнала, образуемого при перемещении второй пластины, причем выход этого измерителя подключен к регулятору значения вычитаемой части сигнала, соответствующей потоку рассеянного в основе излучения.
Чертеж характеризует пример реализации заявляемой полезной модели. На чертеже позицией 1 обозначен источник первичного излучения; позицией 2 - первая пластина - имитатор покрытия; позицией 3 - вторая пластина -имитатор основы; позицией 4 - детектор; позицией 5 - блок обработки информации; позицией 6 - регулятор значения вычитаемой части сигнала;
ф1
позицией 7 - регистратор; позицией 8 - поток N рентгенофлуоресцентного излучения имитатора покрытия, возбужденного первичным излучением;
s1
ф3
ф3
s2
ф4
ф5
позицией 9 - поток N рассеянного излучения, образуемого в имитаторе покрытия; позицией 10 - поток N рентгенофлуоресцентного излучения имитатора покрытия, возбужденного рассеянным в этом имитаторе излучением; позицией 11 - поток N рентгенофлуоресцентного излучения имитатора основы, возбужденного первичным излучением; позицией 12 -поток N рассеянного излучения, образуемого в имитаторе основы; позицией 13 - поток N рентгенофлуоресцентного излучения имитатора основы, возбужденного рассеянным в этом имитаторе излучением; позицией 14 -поток N - поток рентгенофлуоресцентного излучения имитатора покрытия, возбужденного рассеянным в имитаторе основы излучением.
Пример 1. Согласно чертежу источник 1 и детектор 4 расположены со стороны пластины 2, за которой расположена пластина 3. Пластина 3 выполнена с возможностью ее дистанционного перемещения (иллюстрируется стрелками). В своей совокупности пластина 2 и пластина 3 образуют совокупность, имитирующую совокупность «покрытие-подложка», то есть реальное изделие, в котором основа с изменяющимися параметрами, конкретно с изменяющейся толщиной. Выход детектора 4 подключен к информационному входу блока 5, причем управляющий вход этого блока связан с регулятором 6, а его выход - с регистратором 7. В этом конкретном примере пластина 2 толщиной 1 мм выполнена из алюминия, на которой с наружной стороны нанесена свинцовая пленка толщиной 50 микрометров. Эта пленка эквивалентна свинецсодержащему покрытию одного из возможных реальных изделий. Пластина 3 выполнена из плексигласа и имеет неодинаковую толщину, соответственно 4, 8 и 16 мм. Эта пластина имитирует основу реального изделия, выполненную из легкого, вплоть до алюминия и его сплавов, материала. Работает метрологический блок следующим образом. В направлении детектора 4 распространяются потоки 8, 9, 10, 11, 12, 13 и 14. Блок 5 обеспечивает выделение сигнала, соответствующего потокам 8+10+14 и сигнала, соответствующего потоку 12, энергетический спектр которого лежит вне спектра
рентгенофлуоресцентного излучения имитатора покрытия. Рентгенофлуоресцентное излучение основы (потоки 11 и 13) в силу его малой проникающей способности на вход детектора практически не поступает. Сигнал, соответствующий потоку 9, пренебрежительно мал, поскольку свинец «плохой» рассеиватель и его толщина мала. Соответственно пренебрежительно мал и сигнал, соответствующий потоку 10. Величина потока 14 зависит от значений толщины пластины 3 и, следовательно, от этих значений зависит и сигнал, поступающий на вход регистратора 7, если регулятор 6 не настроен должным образом. Перемещая в соответствии со стрелками на чертеже пластину 3 с помощью не показанного на чертеже управляемого механизма возвратно-поступательного движения, регулятор 6 настраивают так, чтобы изменения регистрируемого сигнала были минимальными за счет вычитания из сигнала, соответствующего сумме потоков 8, 10 и 14 части этого сигнала, соответствующего потоку 12. алюминиевая подложка, служащая для обеспечения устойчивости пластины 2, не влияет на получаемый результат.
Пример 2. В этой форме реализации пластина 2 и пластина 3 выполнены в виде дисков. Соответственно, пластина 3 имеет радиально расположенные ребра, а управляемый механизм перемещения выполнен обеспечивающим возможность ее вращения. Сущность полезной модели в зависимости от того, использован ли управляемый механизм возвратно-поступательного или вращательного движения не изменится - достигаемый технический результат одинаков.
Пример 3. В этой форме реализации пластина 2 скреплена с пластиной 3. При этом, однако, для достижения максимально возможной точности настройки регулятора требуется одинаковость по площади параметров слоя, выполненного из материала, эквивалентного или аналогичного материалу покрытия, подлежащего контролю изделия. Осуществлено это может быть, например, посредством наклеивания на пластину 2 свинцовой фольги.
Пример 4. В этом примере реализации полезной модели метрологический блок отличается тем, что он имеет выполненный с возможностью подключения к выходу устройства рентгенофлуоресцентного контроля толщины покрытия измеритель минимума переменного электрического сигнала, образуемого при перемещении пластины 3, причем выход этого измерителя подключен к регулятору значения вычитаемой части сигнала, соответствующей потоку рассеянного в основе излучения. Такое выполнение этого метрологического блока обеспечивает автоматическую настройку его регулятора 6.
Возможны и другие примеры реализации полезной модели. В частности, пластина 2 может иметь секции с разной толщиной слоя, имитирующего покрытие реальных изделий. При использовании такой формы реализации можно построить зависимость оптимального значения вычитаемой части регистрируемого сигнала, соответствующей потоку 12 от значения толщины покрытия.
Промышленная реализуемость.
Данное техническое решение может быть реализовано на основе существующей элементной номенклатуры радиоэлектронной промышленности с использованием известных технологических решений.
Эксперимент на модели подтвердил целесообразность использования заявляемого метрологического блока.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ ПРИНЯТЫЕ ВО ВНИМАНИЕ ПРИ СОСТАВЛЕНИИ ЗАЯВКИ:
1. Лекция №3 профессора О.И. Недавнего «Радиационная плотнометрия и толщинометрия» в рамках курса «Неразрушающие методы контроля» для механического факультета Томского государственного архитектурно-строительного университета, - Томск, ТГАСУ, 2005 г., 8 С., С. 6.
2. Лекция №3 профессора О.И. Недавнего «Радиационная плотнометрия и толщинометрия» в рамках курса «Неразрушающие методы контроля» для
механического факультета Томского государственного архитектурно-строительного университета, - Томск, ТГАСУ, 2005 г., 8 С., С. 7. - прототип.