ЛАЗЕРНЫЙ ЦЕНТРАТОР ДЛЯ РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧАТЕЛЯ Российский патент 2008 года по МПК H05G1/00 

Изобретение относится к неразрушающему контролю с помощью рентгеновского излучения и может быть использовано для контроля материалов и изделий в авиакосмической и оборонной отраслях промышленности.

Известен лазерный центратор для рентгеновского излучателя [I]. Устройство включает в себя лазер, телевизионную систему, отражатель, установленный на пересечении осей объектива телевизионной системы и рентгеновского пучка. Особенностью устройства является наличие дополнительных двух микролазеров, оптические оси которых параллельны друг другу и оси рентгеновского пучка и расположены на определенном расстоянии друг от друга. Фокусное расстояние объектива телевизионной системы связано с размером растра ПЗС-матрицы телевизионной системы определенным соотношением. Техническим результатом изобретения является повышение точности измерения, устранение субъективных ошибок при считывании расстояния, улучшение эргономических характеристик устройства.

Недостатки устройства - невозможность определения зоны объекта, просвечиваемой рентгеновским излучением, а также центра этой зоны.

Цель изобретения - устранение этих недостатков. Для этого в лазерный центратор для рентгеновского излучателя, содержащий корпус с расположенной в нем телевизионной системой, включающей объектив, ПЗС-матрицу, монитор, вычислитель для определения расстояния до объекта, оптическая ось объектива которой параллельна продольной оси рентгеновского излучателя, отражатель из оргстекла, установленный на пересечении осей объектива телевизионной системы и рентгеновского пучка перпендикулярно плоскости, образованной этими осями, два микролазера, оптические оси которых расположены параллельно друг другу и оси рентгеновского пучка, симметрично относительно этой оси в плоскости, образованной осями объектива телевизионной системы и рентгеновского пучка на расстоянии В друг от друга, дополнительно введены второй отражатель, который выполнен полупрозрачным и установлен на оптической оси объектива телевизионной системы между этим объективом и первым отражателем, на оси, проходящей через точку пересечения оси объектива с вторым отражателем перпендикулярно этой оси на расстоянии А от этой точки, расположена кольцевая матрица микролазеров, содержащая один центральный микролазер, ось излучения которого совпадает о осью, проведенной из точки пересечения второго отражателя с осью объектива, перпендикулярно этой оси, и микролазеры в количестве N≥8, расположенные симметрично относительно центрального микролазера на окружности диаметром D, оси излучения этих микролазеров в плоскостях, образованных осями микролазеров и осью центрального микролазера, наклонены под углом α/2 к оси центрального микролазера, где α - угол расхождения пучка рентгеновского излучения, оси микролазеров, расположенных на кольце диаметром D, пересекают ось центрального микролазера в точке пересечения второго отражателя с осью объектива, расположенной на расстоянии А от точки пересечения первого отражателя с осью рентгеновского пучка, равном расстоянию от этой точки до фокуса рентгеновской трубки излучателя по оси рентгеновского пучка, диаметр D матрицы лазеров связан с расстоянием А от нее до точки пересечения оси объектива с вторым отражателем соотношением D=2·tg(α/2), перед двумя микролазерами, оси которых параллельны друг другу и оси рентгеновского пучка, установлены симметрично идентичные цилиндрические линзы с фокусными расстояниями где d - диаметр пучков микролазеров.

На чертеже а, представлена схема устройства.

Центратор содержит закрепляемый на рентгеновском излучателе 1 корпус 2, в котором располагаются два идентичных микролазера 3 и 3′, перед которыми расположены одинаково ориентированные относительно осей излучения микролазеров 3 и 3′ идентичные цилиндрические линзы 11 и 11′. Оси микролазеров 3 и 3′ параллельны друг другу и оси рентгеновского пучка и расположены симметрично относительно этой оси. На выходе цилиндрических линз 11 и 11′ при этом формируется два параллельных друг другу плоских расходящихся луча с углом расхождения α, равным углу расхождения луча с углом расхождения α, равным углу расхождения рентгеновского пучка. Фокусное расстояние цилиндрических линз 11 и 11′ f=d/2·tg(α/2), где d - диаметр лазерных пучков микролазеров 3 и 3′.

Расстояние между плоскими пучками В равно расстоянию между микролазерами 3 и 3′. На оси рентгеновского пучка на расстоянии А от фокуса рентгеновского излучателя установлен первый отражатель 4, выполненный из оргстекла. На оси, проведенной из точки пересечения первого отражателя с осью рентгеновского пучка перпендикулярно к ней и параллельно продольной оси рентгеновского излучателя, расположены последовательно второй отражатель 12, выполненный полупрозрачным и находящимся на расстоянии А от точки пересечения первого отражателя с осью рентгеновского пучка, объектив 5 и ПЗС-матрица 6 телевизионной системы.

Телевизионная система включает в себя также монитор 7 и вычислитель 8. На оси, проведенной через точку пересечения второго отражателя 12 с осью объектива 5 перпендикулярно оси объектива 5 и расположенной в плоскости, образованной этой осью и осью рентгеновского пучка, на расстоянии А от точки пересечения оси объектива 5 с отражателем 12 установлена перпендикулярно этой оси кольцевая матрица микролазеров 10. Матрица содержит один центральный микролазер 13, ось излучения которого после отражения от второго отражателя 12 и первого отражателя 4 совпадает с осью рентгеновского пучка. На диаметре D в матрице симметрично относительно ее центра расположены микролазеры 14, оси излучения которых в плоскостях, образованных осями этих лазеров и осью центрального микролазера матрицы, составляют угол α/2 к этой оси. Лучи этих лазеров пересекаются с осью объектива 5 в точке ее пересечения с вторым отражателем 12 и после отражений от него, а затем от первого отражателя 4. Формируют веерный лазерный пучок, угол которого равен углу расхождения α рентгеновского пучка, а центральный луч совпадает с его осью. Число микролазеров в кольцевой матрице N≥8 определенно с учетом эргономических характеристик зрительного восприятия.

Лазерный центратор работает следующим образом. Оператор включает микролазеры кольцевой матрицы 10 и наблюдает на экране монитора 7 изображения объекта одновременно с изображениями кольцевой структуры лазерных пятен, размер и расположение которой определяют область, просвечиваемую рентгеновским пучком. Осуществляя взаимное перемещение излучателя с центратором и объекта, оператор наводит излучатель на нужную область объекта. Затем микролазеры матрицы выключают и включают микролазеры 3 и 3′. При этом на объекте возникает изображение двух параллельных лазерных полос, расстояние между которыми равно В, не зависит от расстояния от объекта до рентгеновского излучателя L. Расстояние между изображениями этих полос В′ (чертеж, в) на экране монитора 7 изменяется пропрорционально расстоянию L от объекта до рентгеновского излучателя, которое вычисляется в блоке вычислителя 8 и индицируется на его дисплее.

Расстояние В между осями микролазеров 3 и 3′ выбирается из соотношения В≥2L_min·tg(α/2), где L_min - минимальное расстояние от объекта до излучателя.

Это обеспечивает нахождение лучей микролазеров 3 и 3′ на ПЗС-матрице во всем диапазоне расстояний до объекта от излучателя.

Объектив 5 телевизионной системы располагается в непосредственной близости от второго отражателя 12. Его фокусное расстояние выбирается из соотношения f_o≤H/2·tg(α/2), где Н - размер растра ПЗС-матрицы. При этом обеспечивается совпадение угла поля зрения объектива 5 с угловым размером рентгеновского пучка, т.к. расстояние от фокуса рентгеновского излучателя до центра первого отражателя 4 равно расстоянию от этого центра до входного зрачка объектива 5.

Литература

1. Патент РФ №2235447.

Использование: для ориентации рентгеновского излучателя по отношению к объекту. Сущность заключается в том, что дополнительно введены второй отражатель, который выполнен полупрозрачным и установлен на оптической оси объектива телевизионной системы между этим объективом и первым отражателем, на оси, проходящей через точку пересечения оси объектива с вторым отражателем перпендикулярно этой оси на расстоянии А от этой точки, расположена кольцевая матрица микролазеров, содержащая один центральный микролазер, ось излучения которого совпадает о осью, проведенной из точки пересечения второго отражателя с осью объектива, перпендикулярно этой оси, и микролазеры в количестве N≥8, расположенные симметрично относительно центрального микролазера на окружности D, оси излучения этих микролазеров в плоскостях, образованных осями микролазеров и осью центрального микролазера, наклонены под углом α/2 к оси центрального микролазера, где α - угол расхождения пучка рентгеновского излучения, оси микролазеров, расположенных на кольце диаметром D, пересекают ось центрального микролазера в точке пересечения второго отражателя с осью объектива, расположенной на расстоянии А от точки пересечения первого отражателя с осью рентгеновского пучка, равного расстоянию от этой точки до фокуса рентгеновской трубки излучателя по оси рентгеновского пучка, диаметр D матрицы лазеров связан с расстоянием А от нее до точки пересечения оси объектива с вторым отражателем соотношением D=2·tg(α/2), перед двумя микролазерами, оси которых параллельны друг другу и оси рентгеновского пучка, установлены симметрично идентичные цилиндрические линзы с фокусными расстояниями где d - диаметр пучков микролазеров. Технический результат: определение зоны объекта, просвечиваемой рентгеновским излучением, а также центра этой зоны. 1 ил.

Лазерный центратор для рентгеновского излучателя, содержащий корпус с расположенной в нем телевизионной системой, включающей объектив, ПЗС-матрицу, монитор, вычислитель для определения расстояния до объекта, оптическая ось объектива которой параллельна продольной оси рентгеновского излучателя, отражатель из оргстекла, установленный на пересечении осей объектива телевизионной системы и рентгеновского пучка перпендикулярно плоскости, образованной этими осями, два микролазера, оптические оси которых расположены параллельно друг другу и оси рентгеновского пучка, симметрично относительно этой оси в плоскости, образованной осями объектива телевизионной системы и рентгеновского пучка на расстоянии В друг от друга, дополнительно введены второй отражатель, который выполнен полупрозрачным и установлен на оптической оси объектива телевизионной системы между этим объективом и первым отражателем, на оси, проходящей через точку пересечения оси объектива с вторым отражателем перпендикулярно этой оси на расстоянии А от этой точки, расположена кольцевая матрица микролазеров, содержащая один центральный микролазер, ось излучения которого совпадает с осью, проведенной из точки пересечения второго отражателя с осью объектива, перпендикулярно этой оси, и микролазеры в количестве N≥8, расположенные симметрично относительно центрального микролазера на окружности D, оси излучения этих микролазеров в плоскостях, образованных осями микролазеров и осью центрального микролазера, наклонены под углом α/2 к оси центрального микролазера, где α - угол расхождения пучка рентгеновского излучения, оси микролазеров, расположенных на кольце диаметром D, пересекают ось центрального микролазера в точке пересечения второго отражателя с осью объектива, расположенной на расстоянии А от точки пересечения первого отражателя с осью рентгеновского пучка, равного расстоянию от этой точки до фокуса рентгеновской трубки излучателя по оси рентгеновского пучка, диаметр D матрицы лазеров связан с расстоянием А от нее до точки пересечения оси объектива с вторым отражателем соотношением D=2·tg(α/2), перед двумя микролазерами, оси которых параллельны друг другу и оси рентгеновского пучка, установлены симметрично идентичные цилиндрические линзы с фокусными расстояниями где d - диаметр пучков микролазеров.