ТРАНСМИССИОНЫЙ ГАММА-ТОЛЩИНОМЕР ПОКРЫТИЯ НА ПОДЛОЖКЕ

Область использования.
Полезная модель относится к области измерительной техники, конкретно к трансмиссионным гамма-толщиномерам покрытия на подложке.
Область техники.
Известен трансмиссионный гамма-толщиномер покрытия на подложке, содержащий излучатель гамма-квантов, обеспечивающий на выходе из контролируемого изделия потоков излучения с первой и второй, отличной от первой, энергией их гамма-квантов, детектор, подключенные к выходу детектора измеритель потока гамма-квантов с первой энергией и измеритель потока гамма-квантов со второй энергией, первый делитель, подключенный к выходу первого из упомянутых измерителей, второй делитель, подключенный к выходу второго из упомянутых измерителей, и регистратор [1].
В данном техническом решении путем сопоставления результатов измеренных значений потоков гамма-квантов с первой и второй энергиями определяют значение толщины покрытия вне зависимости от параметров подложки, в частности ее толщины. Однако, при использовании такого технического решения дополнительно требуется выполнение вычислительных операций, что снижает надежность и производительность измерений.
Известен трансмиссионный гамма-толщиномер покрытия на подложке, содержащий излучатель гамма-квантов, обеспечивающий на выходе из контролируемого изделия потоков излучения с первой и второй, отличной от первой, энергией их гамма-квантов, измеритель потока гамма-квантов с первой энергией, измеритель потока гамма-квантов со второй энергией,
первый делитель, подключенный к выходу первого из упомянутых измерителей, второй делитель, подключенный к выходу второго из упомянутых измерителей, логарифматор, двухвходовый блок сопоставления сигналов, третий делитель и подключенный к выходу третьего делителя регистратор [2].
В этом техническом решении между выходом одного из делителей и одним из входов двухвходового блока сопоставления сигналов включен блок возведения в степень, равную отношению коэффициентов ослабления излучения с первой и второй энергией гамма-квантов для материала подложки. Сопоставление двух сигналов - неискаженного и трансформированного, дальнейшее логарифмирование результата сопоставления, в конкретном случае деления, и деление полученного результата на величину, соответствующую по модулю коэффициентам ослабления излучения для материала покрытия, обеспечивает представление результатов измерения в единицах определяемых величин при исключении влияния параметров подложки.
По количеству общих признаков и достигаемому результату данное техническое решение наиболее близко к заявляемому и выбрано в качестве прототипа.
Недостаток технического решения-прототипа проявляется в том, что различие между энергией гамма-квантов первого и второго потоков излучения не может быть значительным, поскольку возведение значения одного из сигналов в степень равную отношению коэффициентов ослабления излучения для материала подложки, например, 10, приведет к значительной погрешности измерения. То есть, область использования прототипа сравнительно мала.
Сущность полезной модели
Задачей разработки полезной модели является создание такого трансмиссионного гамма-толщиномера покрытия на подложке, который бы характеризовался более широкой областью использования.
Эта задача решается тем, что трансмиссионный толщиномер покрытия, содержащий излучатель гамма-квантов, обеспечивающий на выходе из контролируемого изделия потоков излучения с первой и второй, отличной от первой, энергией их гамма-квантов, детектор, подключенные к выходу детектора измеритель потока гамма-квантов с первой энергией и измеритель потока гамма-квантов со второй энергией, первый делитель, подключенный к выходу первого из упомянутых измерителей, второй делитель, подключенный к выходу второго из упомянутых измерителей, логарифматор, двухвходовый блок сопоставления сигналов, третий делитель и подключенный к выходу третьего делителя регистратор, содержит второй логарифматор и блок умножения, при этом вход третьего делителя подключен к выходу двухвходового блока сопоставления сигналов, первый вход которого через один из логарифматоров подключен к выходу первого делителя, а второй его вход подключен к выходу блока умножения, вход которого через второй логарифматор подключен к выходу второго делителя.
Чертеж иллюстрирует сущность полезной модели. На чертеже позицией 1 обозначен излучатель; позицией 2 - покрытие; позицией 3 - подложка; позицией 4 - детектор; позицией 5 - счетчик импульсов, соответствующих гамма-квантам с первой энергией; позицией 6 - счетчик импульсов, соответствующих гамма-квантам со второй энергией; позицией 7 - первый делитель; позицией 8 - второй делитель; позицией 9 - первый логарифматор; позицией 10 - второй логарифматор; позицией 11 - блок умножения; позицией 12 - двухвходовый блок сопоставления сигналов; позицией 13 - третий делитель; позицией 14 - регистратор.
Пример 1.
241
57
В качестве излучателя 1 использован совмещенный радионуклидный излучатель Am+Со. Этот излучатель обеспечивает на выходе из контролируемого изделия поток излучения с энергией гамма-квантов 60 кэВ и поток излучения с энергией гамма-квантов 122 кэВ. В качестве детектора 4 взят спектрометрический сцинтилляционный счетчик. В сочетании со
241
57
-1
-1
-1
-1
n1
n2
01
02
01
1
01
1
счетчиком 5 он образует измеритель потока гамма-квантов с первой энергией - гамма-квантов радионуклида Am, а в сочетании со счетчиком 6 - измеритель потока гамма-квантов со второй энергией - энергией гамма-квантов радионуклида Со. Контролю подлежит изделие, состоящее из золотого покрытия, нанесенного на алюминиевую подложку. Соответственно для энергии 60 кэВ значение μ линейного коэффициента ослабления излучения для золота составляет 48,25 см, а для энергии 122 кэВ значение μ=68,8 см. Для алюминия значения μ и μ линейных коэффициентов ослабления излучения составляют соответственно 0,729 см для энергии 60 кэВ и 0,411 см для энергии 122 кэВ. Работает трансмиссионный толщиномер покрытия следующим образом. Открывают выходное окно излучателя. Процесс измерения производят в течении интервала времени, необходимого для обеспечения заданного значения статистического компонента погрешности измерения. Делитель 7 настраивают на получение результата N/N, где N - число зарегистрированных гамма-квантов с энергией 60 кэВ при отсутствии контролируемого изделия, N - число зарегистрированных гамма-квантов с энергией 122 кэВ при наличии изделия.
В соответствии с этим после окончания процесса измерения на выходе логарифматора 9 будет действовать сигнал
n
0
h - толщина покрытия, в данном примере золота; h - толщина подложки, в данном примере алюминия.
02
2
02
2
Делитель 8 настраивают на получение результата N/N, где N - число зарегистрированных гамма-квантов с энергией 122 кэВ при отсутствии контролируемого изделия, N - число зарегистрированных гамма-квантов с энергией 122 кэВ при наличии изделия.
В соответствии с этим после окончания процесса измерения на выходе
логарифматора 10 будет действовать сигнал
01
02
Блок 11 настраивают на умножение значения сигнала с выхода логарифматора 10 на величину μ/μ. В соответствии с этим на выходе блока 11 действует сигнал
Блок 12 настраивают на вычитание сигнала, действующего на выходе логарифматора 9, из сигнала, действующего на выходе умножителя 11. В соответствии с этим на выходе блока 12 действует сигнал
n
Делитель 13 настраивают на получение результата , что обеспечивает на его выходе непосредственное значение определяемой величины h, которое фиксируется регистратором 14.
В случае необходимости аналогичный процесс повторяется для следующего участка контролируемого изделия.
Промышленная реализуемость.
Данное техническое решение может быть реализовано на основе существующей элементной номенклатуры радиоэлектронной промышленности с использованием известных технологических решений.
Эксперимент подтвердил целесообразность использования заявляемой полезной модели.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ, ПРИНЯТЫЕ ВО ВНИМАНИЕ ПРИ СОСТАВЛЕНИИ ЗАЯВКИ:
1. Недавний О.И., Осипов С.П., Сидуленко О.А. Оценка возможностей гамма-абсорбционного способа измерения толщины слоев многослойных изделий. - Дефектоскопия, 1995, №11, С.74-78.
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.5. (прототип)