СПОСОБ ИДЕНТИФИКАЦИИ ОБЪЕКТА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 1996 года по МПК G21H5/00 

Изобретение относится к экспериментальным методам ядерной физики, а точнее к спектрометрии ионизирующих излучений и может быть использовано в различных задачах технической физики.

Известен способ мечения моллюсков (а.с. N 642890), состоящий в нанесении на поверхность раковины моллюска радиоактивного изотопа с последующей регистрацией его излучения.

Наиболее близким, принятым за прототип, является способ идентификации объекта, заключающийся в том, что в него вводят опознавательный знак в виде нерадиоактивного элемента, один или несколько изотопов которого обладают аномально высоким сечением. Идентификацию объекта осуществляют, облучая его потоком медленных нейтронов, по измеренной величине поглощения нейтронов объектом (а.с. СССР N 507265, кл. G 21 H 5/00, 1976).

Прототипом устройства является решение, описанное в патенте США N 3818226, кл. 250 302, 1974. Данное устройство содержит источник излучения, детектор, регистрирующий вторичное излучение, анализатор импульсов и ЭВМ. Идентификация осуществляется по излучению нейтронов.

Недостатком прототипа является невозможность идентификации знака по структуре (толщине, распределению толщины по площади и др.).

Предлагаемый способ радиационного контроля объектов заключается в том, что на контролируемый объект наносят опознавательный знак, состоящий из затвердевающей в течение нескольких десятков минут эмульсии или суспензии, содержащей элементы с атомным номером больше 10, и с целью получения индивидуального кода облучают его частицами и квантами с энергиями 10³ 10⁶ эВ и фиксируют энергетический спектр вторичных частиц или квантов.

В ряде случаев, например, при контроле произведений живописи, в качестве опознавательного знака может служить заранее выбранный участок поверхности объекта. Это обусловлено тем, что масляные краски содержат элементы с атомным номером больше 10 и, кроме того, толщина слоя краски существенно изменяется по площади картины. При облучении опознавательного знака электронами энергетический спектр вторичных рассеянных электронов будет зависеть от структуры опознавательного знака и от его состава. Поэтому облучение электронами позволяет получить неограниченное количество отличающихся между собой спектров, характеризующих контролируемый объект.

В ряде случаев нанесение масляных красок на поверхность объекта нежелательно. В этих случаях целесообразно применять бесцветные лаки, которые используют для покрытия поверхностей произведений живописи с введенными в них примесями элементов с атомными номерами более 10.

При облучении опознавательного знака гамма-квантами помимо рассеянного излучения возникает флуоресценция, линейчатые спектры которой используют для идентификации опознавательных знаков. С целью расширения возможностей способа опознавательный знак наносят на объект в виде фольги из сплавов, содержащих элементы с атомным номером больше 10. Фольга площадью от 4 до 800 мм² закрепляется на объекте и служит опознавательным знаком. Толщина фольги варьирует от 1,0 до 900 мкм. Сплавы для фольг, наносимых на различные объекты, имеют различный состав, поэтому спектры флуоресценции от различных фольг также будут различны. Это позволяет существенно расширить ассортимент контролируемых объектов.

Для осуществления предлагаемого способа было реализовано устройство, схематически изображенное на чертеже. На контролируемом объекте 1 находится опознавательный знак 2. Кольцевой источник бета-частиц цезий 137 3, полупроводниковый детектор 4, регистрирующий вторичные электроны, вмонтированы в блок детектирования 5. Анализатор амплитуд импульсов 6 и ЭВМ 7 электрически соединены с блоком детектирования.

Электроны от источника 3 рассеиваются опознавательным знаком 2 и регистрируются ППД 4. Амплитудный спектр регистрируют анализатором 6. Полученные спектры поступают в ЭВМ для хранения и идентификации.

Источник электронов может быть размещен на противоположной стороне объекта. В этом случае спектp измеряемого излучения будет зависеть от толщины объекта и толщины опознавательного знака. Толщина опознавательного знака непостоянна по площади и является его свойством, поэтому регистрируемые амплитудные спектры являются свойством объекта, что позволяет осуществлять его контроль. Вместо ППД может быть использован сцинтилляционный. Положение детекторного блока, источника излучения фиксированы относительно опознавательного знака с помощью шаблонов. В качестве источника излучения был применен бета-источник. Аналогичные результаты получены с гамма-источником. Отличие состоит в том, что гамма-источник возбуждает флуоресценцию, которая дает линейчатые спектры рентгеновского излучения. Эти спектры существенно зависят от природы вещества, из которого состоит опознавательный знак. Применяя опознавательные знаки различного элементарного состава, можно получить большое разнообразие спектров, каждый из которых является кодом контролируемого объекта. В качестве источника были использованы также источники альфа-частиц. Толщину опознавательного знака выбирали больше пробега альфа-частиц, а сечение пучка альфа-частиц меньше площади опознавательного знака. В этом случае спектр рассеянного излучения определяется элементарным составом опознавательного знака, который можно варьировать в широких пределах. Измененные спектры рассеянного альфа-излучения являются кодом и характеризуют контролируемый объект.

Использование: в ядерной физике. Сущность изобретения: на контролируемый объект помещают опознавательный знак, состоящий из затвердевающей суспензии, содержащей элементы с атомным номером более 10, облучают его заряженными частицами или квантами и фиксируют энергетический спектр вторичных частиц, который является кодом контролируемого объекта. 2 с. и 3 з. п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ идентификации объекта, содержащего опознавательный знак, заключающийся в том, что облучают опознавательный знак и регистрируют спектр вторичного излучения, возбуждаемого в результате облучения, по которому осуществляют идентификацию объекта, отличающийся тем, что облучение опознавательного знака осуществляют заряженными частицами или квантами с энергией 10³ 10⁶ эВ и регистрируют спектр вторичных частиц или квантов. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что опознавательным знаком является заранее выбранный участок поверхности объекта площадью 4 200 мм². 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что опознавательный знак предварительно наносят на поверхность в виде быстрозатвердевающей эмульсии или суспензии или фольги переменной толщины. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что опознавательный знак наносят на поверхность в виде тонкого слоя лака с примесью элементов с атомным номером больше 10. 5. Устройство идентификации объекта, состоящее из источника, облучающего опознавательный знак, детектора, регистрирующего вторичные частицы и кванты, анализатора импульсов и ЭВМ, отличающееся тем, что в качестве источника излучений используют бета- и гамма- источники, жестко соединенные с полупроводниковым или сцинтилляционным детектором.