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 [1].

Устройство включает в себя лазер, два зеркала, первое зеркало остановлено на пересечении оптических осей лазерного и рентгеновского пучков и направляет на объект лазерные пучки, концентричные рентгеновским пучкам, линейною шкалу, телескоп для расширения и коллимации лазерного излучения, позволяющий сформировать посредством зеркал и объектива действительное изображение светящегося диска, телевизионную систему. Особенностью устройства является кольцевая матрица лазеров, расположенная в задней фокальной плоскости объектива, причем диаметр окружности расположения лазеров матрицы задан определенным соотношением. Техническим результатом является возможность оценивать размеры исследуемой зоны объекта.

Недостаток устройства - низкая яркость лазерного пятна на выходе коллиматора в силу его расширения и, как следствие, пониженная плотность измерения величины его изображения, пропорционального расстоянию объект-излучатель. Кроме того, отсутствует индикация центра контролируемой зоны объекта.

Цель изобретения - устранение этих недостатков.

Для этого в лазерный центратор, содержащий корпус с расположенным в нем лазером, оптическая ось которого параллельна продольной оси рентгеновского излучателя, два отражателя, первый из которых выполнен из оргстекла и установлен на пересечении осей лазерного и рентгеновского пучков перпендикулярно образуемой ими плоскости и направляет на объект лазерные пучки, концентричные рентгеновскому пучку, второй отражатель выполнен полупрозрачным и остановлен на оси лазера между ним и первым отражателем, телевизионная система, состоящая из объектива, ПЗС-матрицы и монитора, оптическая ось объектива телевизионной системы расположена на оси, проведенной через точку ее пересечения со вторым отражателем в плоскости, образованной осями лазерного и рентгеновского пучков, кольцевую матрицу лазеров, установленную между лазером и вторым отражателем симметрично относительно оси лазера и перпендикулярно к ней, дополнительно введена лазерная дальнометрическая система типа "лазерной рулетки", ось лазерного излучателя которой параллельна продольной оси рентгеновского излучателя, кольцевая матрица лазеров выполнена из совокупности микролазеров, расположенных на диаметре D симметрично оси лазера, причем ось излучения каждого из них в плоскости, образованной осью излучателя лазерного дальномера и осью микролазера, наклонена к оси лазера дальномера под углом α/2, где α - угол излучения рентгеновского излучателя, лучи микролазеров пересекают ось лазера дальномера на расстоянии A от кольцевой матрицы, связанном с диаметром матрицы D соотношением A=D/2·tg(α/2), а сама матрица находится на расстоянии 2A от точки пересечения первого отражателя с осью рентгеновского пучка по оси лазера дальномера, фокусное расстояние объектива телевизионной системы f′ связано с размером H ПЗС-матрицы соотношением f′≤H/2·tg(α/2), а точка пересечения первого отражателя с осью рентгеновского пучка находится на расстоянии A от фокуса рентгеновского излучателя по оси рентгеновского пучка.

Схема устройства представлена на чертеже (а).

Центратор расположен в корпусе 2, закрепленном на рентгеновском излучателе 1. В корпусе 2 находится первый отражатель 3, выполненный из оргстекла, лазерный излучатель 6, ось излучения которого параллельна продольной оси рентгеновского излучателя и проходит через точку пересечения первого отражателя с осью рентгеновского пучка. Второй отражатель 4 выполнен полупрозрачным и остановлен на расстоянии A от точки пересечения первого отражателя с осью рентгеновского пучка, равном расстоянию от этой точки до фокуса рентгеновского излучателя. Ось объектива 7 телевизионной системы с фокусным расстоянием f′ совпадает с осью, проведенной из точки пересечения второго отражателя с осью лазера дальномера в плоскости, образованной осями этого лазера с продольной осью рентгеновского излучателя. ПЗС-матрица 8 располагается в фокальной плоскости объектива 7, монитор 9 предназначен для визуализации изображения объекта 10. Кольцевая матрица микролазеров 5 установлена симметрично относительно оси лазера дальномера 6 и предназначена для формирования конической структуры лазерных лучей, расходимость которых соответствует углу расхождения рентгеновского пучка, а вершина этой конической структуры находится на расстояний A от центра первого отражателя, что позволяет направлять на объект пучок лучей, геометрия которых повторяет структуру рентгеновского пучка, и получать на объекте изображения лазерных пятен, расположенных на диаметре, равном диаметру зоны просвечивания объекта рентгеновским пучком.

Центратор работает следующим образом.

Оператор наблюдает на объекте кольцевую структуру лазерных пятен, диаметр которых совпадает с диаметром зоны, просвечиваемой рентгеновским пучком, и, перемещая рентгеновский излучатель с центратором, совмещает ее с нужным участком объекта, центр кольцевой структуры совпадает с лазерным пятном на объекте, формируемым лазером дальномера. Снимают показания с дисплея дальномера, характеризующие расстояние от объекта до рентгеновского излучателя. Затем, выбрав необходимый режим контроля, производят экспонирование рентгенограммы объекта. Для повышения контраста изображения лазерных пятен на объекте в объектив можно установить соответствующий фильтр.

На чертеже (б) представлена схема кольцевой матрицы микролазеров.

В качестве лазерного дальномера в пилотном варианте центратора использована портативная лазерная дальнометрическая система фирмы "Leica" (Австрия) марки "Leica Disto", точность которой составляет ±1 мм в диапазоне измерения расстояний до объекта от 1 м до 50 м. Это вполне достаточно для реальных требований к точности определения расстояния от объекта до рентгеновского излучателя согласно технологии рентгенографического контроля узлов авиационной техники и подобных объектов.

Микролазеры матрицы и лазер дальномера излучают на длине волны λ=0,65 мкм (красный цвет).

Литература

1. Патент РФ №2237984.

2. Проспект фирмы ″Leica″, Австрия.

3. Паспорт лазерного дальномера ″Leica Disto″.

Использование: для ориентации рентгеновского излучателя по отношению к объекту. Сущность: заключается в том, что в него дополнительно введена лазерная дальнометрическая система типа "лазерной рулетки", ось лазерного излучателя которой параллельна продольной оси рентгеновского излучателя, а кольцевая матрица лазеров выполнена из совокупности микролазеров, расположенных на диаметре D симметрично оси лазера, причем ось излучения каждого из них в плоскости, образованной осью излучателя лазерного дальномера и осью микролазера, наклонена к оси лазера дальномера под углом α/2, где α - угол излучения рентгеновского излучателя, лучи микролазеров пересекают ось лазера дальномера на расстоянии А от кольцевой матрицы, связанном с диаметром матрицы D соотношением A=D/2·tg(α/2), а сама матрица находится на расстоянии А от точки пересечения первого отражателя с осью рентгеновского пучка по оси лазера дальномера, фокусное расстояние объектива телевизионной системы f′ связано с размером H ПЗС-матрицы соотношением f′≤H/2·tg(α/2), а точка пересечения первого отражателя с осью рентгеновского пучка находится на расстоянии А от фокуса рентгеновского излучателя по оси рентгеновского пучка. Технический результат: повышение яркости лазерного пятна на выходе коллиматора, а также индикация центра контролируемой зоны объекта. 1 ил.

Лазерный центратор для рентгеновского излучателя, содержащий корпус с расположенным в нем лазером, оптическая ось которого параллельна продольной оси рентгеновского излучателя, два отражателя, первый из которых выполнен из оргстекла и установлен на пересечении осей лазерного и рентгеновского пучков перпендикулярно образуемой ими плоскости и направляющий на объект лазерные пучки, концентричные рентгеновскому пучку, второй отражатель выполнен полупрозрачным и установлен на оси лазера между ним и первым отражателем, телевизионную систему, состоящую из объектива, ПЗС-матрицы и монитора, оптическая ось объектива телевизионной системы расположена на оси, проведенной через точку ее пересечения со вторым отражателем в плоскости, образованной осями лазерного и рентгеновского пучков, кольцевая матрица лазеров установлена между лазером и вторым отражателем симметрично относительно оси лазера перпендикулярно к ней, отличающийся тем, что в него дополнительно введена лазерная дальнометрическая система типа "лазерной рулетки", ось лазерного излучателя которой параллельна продольной оси рентгеновского излучателя, а кольцевая матрица лазеров выполнена из совокупности микролазеров, расположенных на диаметре D симметрично оси лазера, причем ось излучения каждого из них в плоскости, образованной осью излучателя лазерного дальномера и осью микролазера, наклонена к оси лазера дальномера под углом α/2, где α - угол излучения рентгеновского излучателя, лучи микролазеров пересекают ось лазера дальномера на расстоянии А от кольцевой матрицы, связанном с диаметром матрицы D соотношением A=D/2·tg(α/2), а сама матрица находится на расстоянии А от точки пересечения первого отражателя с осью рентгеновского пучка по оси лазера дальномера, фокусное расстояние объектива телевизионной системы f′ связано с размером Н ПЗС-матрицы соотношением f′≤H/2·tg(α/2), а точка пересечения первого отражателя с осью рентгеновского пучка находится на расстоянии А от фокуса рентгеновского излучателя по оси рентгеновского пучка.