СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТОЛЩИНЫ СЛОЕВ Российский патент 2003 года по МПК G01B15/02 

Описание патента на изобретение RU2204115C2

Изобретение относится к области радиационной техники и может быть применено в различных разделах данной области.

На практике часто возникает необходимость определить линейные размеры какого-либо объекта. Это можно осуществить разными способами. В простейшем случае линейные размеры объекта можно определить, используя измерительную линейку. Недостатком указанного способа является то, что он применим к объектам простой формы [1].

Известен способ измерения толщины с использованием бета-излучения (патент 2011164 РФ от 15.04.1994), при котором регистрируется отраженное излучение. Из-за малой проникающей способности бета-излучения этот способ может быть применен только для измерения толщины однослойного покрытия. Способ не применим для исследования многослойных объектов из-за поглощения отраженного излучения первыми слоями.

Известен способ определения толщины слоев многослойной полимерной пленки (патент США 4243882 от 06.06.81), при котором многослойная полимерная пленка многократно просвечивается инфракрасным излучением. Все длины волн при каждом просвечивании различны. Число просвечивании должно быть не меньше, чем число слоев. После проведения численного расчета находят толщину каждого слоя. Этот способ может быть применен только для исследования многослойных пленок при условии, что каждый слой прозрачен для инфракрасного излучения. Способ основан на подборе длин волн излучений таким образом, чтобы в одном случае излучение сильно ослаблялось первым слоем и слабо ослаблялось вторым. Реализация этого способа сложна для двухслойного образца и практически невозможна для многослойного образца, на что обращают внимание сами авторы (см. стр.2, п.50-55).

Авторы поставили задачу обеспечить измерение толщин слоев многослойного объекта при условии, что слои имеют значительную толщину и не прозрачны для оптического и инфракрасного излучения.

Эту задачу в настоящее время можно выполнить при просвечивании объекта различными видами радиационного излучения, например рентгеновским излучением, гамма-излучением и нейтронным излучением.

В качестве прототипа был выбран способ определения толщины однородного однослойного объекта, основанный на просвечивании объекта узким пучком коллимированного радиационного излучения, в частности, рентгеновского или гамма-излучения [2]. Этот способ наиболее близок к заявленному по назначению и по совокупности существенных признаков.

При реализации указанного метода для проведения просвечивании применяют рентгеновское излучение или гамма-излучение в силу того, что данные виды излучения обладают высокой проникающей способностью (для различных материалов слой десятичного ослабления для гамма-квантов, энергия которых равна 1 МэВ, колеблется в пределах от нескольких сантиметров до нескольких десятков сантиметров [3]). Измеряется интенсивность излучения, прошедшего через объект, интенсивность падающего излучения находится расчетным путем или в результате измерений. После проведения численного расчета определяется толщина слоя [2].

Методы регистрации рентгеновского излучения и гамма-излучения разработаны достаточно хорошо и они достаточно эффективны и надежны [4].

Недостатком данного метода является то, что он применим к определению толщины слоя в случае, когда исследуемый объект однороден.

Целью настоящего изобретения является устранение указанного недостатка прототипа и расширение области его применения на случай, когда исследуемый объект состоит из нескольких слоев различных материалов, коэффициенты линейных ослаблений излучения которых различны.

Указанная цель достигается следующим образом.

Вдоль одной прямой производят больше чем одно просвечивание радиационными излучениями разного вида, определяют интенсивность падающего на объект излучения и излучения, прошедшего через объект, составляют систему уравнений относительно толщин слоев, решают систему уравнений, в результате находят толщину каждого слоя.

Если используются монохроматические источники излучения разных энергий, то число источников должно быть не меньше числа слоев исследуемого объекта. Если источники имеют спектр излучений, то их число можно уменьшить, регистрируя интенсивность каждой линии источника отдельно.

Рассмотрим пример конкретного исполнения. При просвечивании объекта, состоящего из n слоев различных материалов, узким пучком монохроматического излучения интенсивность излучения, прошедшего через объект, определяется по формуле

где I0 - интенсивность падающего излучения, Е - энергия излучения, I(Е) - интенсивность излучения, прошедшего через исследуемый объект, μi(Е) - коэффициент линейного ослабления излучения для i-го слоя, li - толщина i-ro слоя (l≤i≤n).

Значение I(E) находят из измерений, I0 определяют расчетным путем или находят из измерений.

По известным значениям I(E) и I0 можно найти сумму

Пусть исследуемый объект состоит из нескольких слоев, число слоев обозначим через n. Производят просвечивания исследуемого объекта излучениями с энергиями E1, E2, En (N≥n), все энергии отличны друг от друга, составляют систему уравнений



здесь N - число просвечиваний, Ii,o - интенсивность падающего на объект излучения с энергией Ei,
Ii(Ei) - интенсивность прошедшего через объект излучения с энергией Ei,
μi (Ei) - коэффициент линейного ослабления для j-ro слоя излучения с энергией Ei
(i изменяются от 1 до N), значения находят из справочника [3].

Систему решают относительно l1, l2... ln, в результате находят толщину каждого слоя.

Сопоставительный анализ показал, что заявляемое устройство не имеет идентичного в данной области техники. Сравнение заявляемого устройства не только с прототипом, но и с другими решениями в данной области и в смежных областях позволяет заключить, что предложенный способ по совокупности признаков обладает новизной и обеспечивает решение задачи в рамках поставленной цели.

Источники информации
1. БСЭ, т.14. - М.: Советская Энциклопедия, 1973, с.456.

2. Таточенко Л.К. Радиоактивные изотопы в приборостроении. - М.: изд-во Главного управления по использованию атомной энергии при Совете Министров СССР, 1960, с.226.

3. Машкович В. П. Справочник. Защита от ионизирующих излучений. - М.: Энергоатомиздат, 1982, с.87-98, 154-161.

4. Иванов В.И. Дозиметрия ионизирующих излучений. - М.: Атомиздат, 1964, с.88-100.

Похожие патенты RU2204115C2

название год авторы номер документа
СПОСОБ КОЛИЧЕСТВЕННОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ В ОРГАНАХ И ТКАНЯХ ЧЕЛОВЕКА 2001
  • Томашевский И.О.
  • Сошин Л.Д.
  • Березкин В.В.
  • Завелев В.З.
  • Кузелев Н.Р.
  • Колосков С.А.
  • Родионов В.Ю.
  • Щекин К.И.
RU2206266C2
ГАММА-ДЕФЕКТОСКОП 2000
  • Хорошев В.Н.
  • Юшкин А.И.
  • Жуковский Е.А.
RU2172485C1
СПОСОБ РАДИАЦИОННОЙ ДЕФЕКТОСКОПИИ ПОЛЫХ ТЕЛ 2010
  • Коровкин Дмитрий Юрьевич
  • Юмашев Вячеслав Михайлович
RU2436075C1
Способ и схема устройства радиографического контроля макроструктуры осесимметричных кольцевых сварных стыков вварных трубчатых элементов 2018
  • Декопов Андрей Семенович
  • Михайлов Сергей Владимирович
  • Лобжанидзе Тенгиз Константинович
RU2700364C1
РАДИАЦИОННЫЙ ИНТРОСКОП 1998
  • Золотарев Э.И.
RU2144662C1
УСТРОЙСТВО РЕГИСТРАЦИИ НАВЕДЕННОЙ АКТИВНОСТИ 2000
  • Галстян И.Л.
  • Николаенко О.К.
  • Столбов Ю.М.
RU2176785C1
УСТРОЙСТВО РЕГИСТРАЦИИ НАВЕДЕННОЙ АКТИВНОСТИ 1998
  • Галстян И.Л.
  • Николаенко О.К.
  • Столбов Ю.М.
RU2153663C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТОМОГРАФИЧЕСКОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ С НЕТОЧЕЧНЫМ ИСТОЧНИКОМ 2006
  • Юмашев Вячеслав Михайлович
RU2313780C1
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ГАДОЛИНИЯ В ТВЭЛе 2001
  • Межуев В.А.
  • Варварица В.П.
  • Быстровзоров С.В.
  • Шульман Ю.С.
  • Бродский С.М.
  • Сульженко П.С.
  • Черевик В.М.
RU2194271C2
СПОСОБ МОДЕЛИРОВАНИЯ НЕСТАЦИОНАРНОГО ТЕЧЕНИЯ ВЕЩЕСТВА 1996
  • Степанюк В.С.
RU2107329C1

Реферат патента 2003 года СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТОЛЩИНЫ СЛОЕВ

Изобретение относится к радиационной технике. Способ заключается в просвечивании исследуемого объекта каким-либо видом радиационного излучения, определении интенсивности падающего на объект излучения и излучения, прошедшего через объект, при этом проводят вдоль одной прямой больше чем одно просвечивание излучениями разного вида, составляют систему уравнений относительно толщин слоев, решают систему уравнений, в результате находят толщину каждого слоя. Технический результат: расширение области применения.

Формула изобретения RU 2 204 115 C2

Способ определения толщины слоев с различными коэффициентами ослабления излучения, заключающийся в просвечивании исследуемого объекта каким-либо видом радиационного излучения, определении интенсивности падающего на объект излучения и интенсивности излучения, прошедшего через объект, отличающийся тем, что проводят вдоль одной прямой больше чем одно просвечивание излучениями разного вида, составляют систему уравнений относительно толщин слоев, решают систему уравнений, в результате находят толщину каждого слоя.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2003 года RU2204115C2

УМАНСКИЙ Ю.А
и др
Кристаллография, рентгенография и электронная микроскопия
- М.: Металлургия, 1982, с.148
ТАТОЧЕНКО Л.К
Радиоактивные изотопы в приборостроении
- М.: изд
Главного управления по использованию атомной энергии при Совете Министров СССР, 1960, с.226
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ТОЛЩИНЫ ПОКРЫТИЯ 1991
  • Ольховко Э.Л.
  • Парнасов В.С.
  • Тумулькан А.Д.
RU2011164C1
US 4243882 A, 06.06.1981.

RU 2 204 115 C2

Авторы

Липатов Н.П.

Юмашев В.М.

Даты

2003-05-10Публикация

2001-01-15Подача