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 машиностроении, авиакосмической и оборонной технике, например сотовых панелей и т.п. объектов.

Известен лазерный центратор для рентгеновского излучателя, содержащий корпус рентгеновского излучателя, в котором размещен лазер, оптическая ось которого параллельна продольной оси рентгеновского излучателя, зеркало из оргстекла, установленное на пересечении осей рентгеновского и лазерного пучков перпендикулярно образованной ими плоскости и направляющее на объект лазерный луч, совпадающий с осью симметрии рентгеновского пучка, формирующий на объекте изображение яркой точки, определяющей центр зоны просвечивания объекта рентгеновским излучением, ультразвуковой дальномер, ось пучка излучения которого параллельна оси рентгеновского пучка, а базовая плоскость его корпуса, от которой ведется отсчет расстояния до объекта, совмещена с плоскостью, проходящей через продольную ось рентгеновского излучателя перпендикулярно плоскости, образованной этой осью и осью рентгеновского пучка, цифровую камеру, оптическая ось которой параллельна оси рентгеновского пучка и расположена на расстоянии Δ от нее, угол поля зрения фотокамеры определяется соотношением

где F - расстояние от рентгеновского излучателя до объекта, а - угол излучения рентгеновского пучка, объектив с диаметром D и с фокусным расстоянием f, оптическая ось которого совпадает с оптической осью центрального лазера, при этом передний фокус его находится на расстоянии от точки пересечения осей лазерного и рентгеновского пучков, равном расстоянию А от фокуса рентгеновского излучателя по оси рентгеновского пучка до точки пересечения осей лазерного и рентгеновского пучков, кольцевую матрицу полупроводниковых микролазеров с диаметром d, установленную перед объективом со стороны его заднего фокуса, ось симметрии матрицы совпадает с осью центрального лазера, оси полупроводниковых микролазеров параллельны этой оси и друг другу, диаметр матрицы d выбирается из условия d≤D, а фокусное расстояние объектива f отвечает соотношению f=a/2·tga, что обеспечивает формирование на объекте кольцевой структуры лазерных точек, диаметр которой соответствует размеру просвечиваемой рентгеновским излучением зоны объекта [1].

Недостатком центратора - невозможность оценки соотношения размеров зоны, просвечиваемой рентгеновским пучком, и кассеты с рентгеновской пленкой, накладываемой на объект, что приводит к необходимости пробных снимков, а следовательно, потере дорогостоящей серебросодержащей пленки и снижению производительности радиографического контроля.

Цель изобретения - устранение этого недостатка.

Для этого в лазерный центратор для рентгеновского излучателя, содержащий корпус рентгеновского излучателя, лазер, оптическая ось которого параллельна продольной оси рентгеновского излучателя, зеркало из оргстекла, установленное на пересечении осей рентгеновского и лазерного пучков перпендикулярно образованной ими плоскости и направляющее на объект лазерный луч, совпадающий с осью симметрии рентгеновского пучка, формирующий на объекте изображение яркой точки, определяющей центр зоны просвечивания объекта рентгеновским излучением, ультразвуковой дальномер, ось пучка излучения которого параллельна оси рентгеновского пучка, а базовая плоскость его корпуса, от которой ведется отсчет расстояния до объекта, совмещена с плоскостью, проходящей через продольную ось рентгеновского излучателя перпендикулярно плоскости, образованной этой осью и осью рентгеновского пучка, цифровую камеру, оптическая ось которой параллельна оси рентгеновского пучка и расположена на расстоянии Δ от нее, угол поля зрения фотокамеры определяется соотношением

где F расстояние от рентгеновского излучателя до объекта, a - угол излучения рентгеновского пучка, объектив с диаметром D и с фокусным расстоянием f, оптическая ось которого совпадает с оптической осью лазера, при этом передний фокус его находится на расстоянии от точки пересечения осей лазерного и рентгеновского пучков, равном расстоянию А от фокуса рентгеновского излучателя по оси рентгеновского пучка до точки пересечения осей лазерного и рентгеновского пучков, кольцевую матрицу полупроводниковых микролазеров с диаметром d, установленную перед объективом со стороны его заднего фокуса, ось симметрии матрицы совпадает с осью центрального лазера, оси полупроводниковых микролазеров параллельны этой оси и друг другу, диаметр матрицы d выбирается из условия d≤D, а фокусное расстояние объектива f отвечает соотношению f=d/2tga, что обеспечивает формирование на объекте кольцевой структуры лазерных точек, диаметр которой соответствует размеру просвечиваемой рентгеновским излучением зоны объекта, дополнительно введены два микролазера, оптические оси которых расположены в плоскости, образованной осями рентгеновского пучка и продольной осью рентгеновского излучателя, оси дополнительных микролазеров параллельны друг другу и оси рентгеновского пучка, расположены симметрично относительно этой оси и находятся на расстоянии друг от друга, где H и P - размеры рентгеновской пленки в кассете, дополнительные микролазеры формируют на поверхности объекта два лазерных пятна, расстояние между которыми на объекте не зависит от расстояния от объекта до рентгеновского излучателя и с которыми в процессе контроля совмещается изображение кольцевой структуры микролазеров за счет изменения расстояния от объекта до рентгеновского излучателя, что обеспечивает полное использование поверхности пленки при регистрации радиографической информации об объекте.

Для лучшего зрительного восприятия лазерных пятен на объекте от дополнительных микролазеров их излучение модулируется с частотой f=1-10 Гц, при которой мелькание лазерных пятен наиболее заметно, а цвет излучения дополнительных микролазеров выбирается отличным от цвета излучения микролазеров кольцевой матрицы лазеров.

Изобретение поясняется чертежами (фиг.1 и 2), на которых представлена общая схема устройства (фиг.1) и оптическая схема, поясняющая расчетные соотношения, используемые при выводе формулы для определения угла поля зрения цифровой фотокамеры.

Центратор содержит корпус рентгеновского излучателя 1, на котором закреплены ультразвуковой дальномер 2, лазер 9, ось которого параллельна продольной оси рентгеновского излучателя, цифровая фотокамера 3, зеркало 4 из оргстекла, установленное в точке пересечения осей рентгеновского излучателя и лазера, объектив 5 с диаметром D и фокусным расстоянием f, оптическая ось которого совпадает с оптической осью лазера 9 и осью симметрии кольцевой матрицы 6 полупроводниковых микролазеров, причем передний фокус этого объектива находится от точки пересечения осей рентгеновского и лазерного пучков на расстоянии А, равном расстоянию от фокуса рентгеновского излучателя до этой точки по оси рентгеновского пучка, перед дополнительным объективом на его оптической оси со стороны заднего фокуса расположена кольцевая матрица 6 полупроводниковых микролазеров диаметром d. Оптические оси микролазеров параллельны друг другу к оптической оси объектива, поэтому после объектива они фокусируются в переднем фокусе дополнительного объектива и затем распространяются после отражения от зеркала 4 в виде веера лучей, расположенных на поверхности конуса с углом при вершине d, равным углу излучения рентгеновского пучка. Поэтому на поверхности объекта 7 формируется кольцевое структурное смещение точек, диаметр которых равен диаметру зоны, просвечиваемой рентгеновским пучком, а центр зоны подсвечивается лазером 9.

Дополнительные микролазеры 10 и 11, оси которых параллельны к оси рентгеновского пучка, расположены в плоскости, образованной осью рентгеновского пучка и продольной осью рентгеновского излучателя, расположены симметрично относительно оси рентгеновского пучка и находятся друг от друга на расстоянии, равном диагонали пленки, размещаемой в стандартной прямоугольной кассете. Эти лазеры 10 и 11 формируют на объекте два лазерных пятна, расстояние между которыми не изменяется при изменении расстояния между объектом и рентгеновским излучателем. Для лучшей заметности этих пятен их излучение может быть модулировано от источника питания (не показан) с частотой f=1-10 Гц.

Кроме того, дополнительные микролазеры 10 и 11 могут иметь цвет излучения, отличный от цвета микролазеров кольцевой матрицы 6.

Устройство работает следующим образом.

Перемещая рентгеновский излучатель относительно объекта, ориентируют его таким образом, чтобы просрочиваемая лазерами зона объекта совпала с предназначенным для радиационного контроля участком изделия. Анализируя форму кольцевой структуры, контролируют перпендикулярность плоскости объекта оси рентгеновского пучка (в этом случае структура имеет форму круга в отличие от эллиптической формы, наблюдаемой при неперпендикулярности объекта оси пучка).

Затем производится измерение расстояния от рентгеновского излучателя до объекта с помощью ультразвукового дальномера и фотографирование контролируемого участка объекта цифровой фотокамерой.

Конический пучок рентгеновского излучения пронизывает объект в зоне, диаметр которой зависит от расстояния до него от рентгеновского излучателя и равен T=2·F·tg(a/2), где a - угол излучения рентгеновского излучателя. Для полного использования рентгеновской пленки, размещаемой обычно в прямоугольной кассете размерами H×P, очевидно, необходимо, чтобы диаметр сечения пучка рентгеновского излучения на объекте, расположенном на расстоянии F от излучателя, был равен или более диагонали пленки

Этого можно достичь, перемещая рентгеновский излучатель относительно объекта по оси рентгеновского пучка. Т.к. расстояние между пятнами от дополнительных микролазеров принято равным диагонали пленки, а кольцевая структура микролазеров полностью повторяет геометрию пучка рентгеновского излучения, то в момент, когда диаметр этой структуры на объекте совпадает по размеру с изображениями пятен от дополнительных микролазеров, обеспечивается полное использование площади рентгеновской пленки, т.е. необходимое и достаточное условие ее рационального экспонирования.

На фиг.2 показана картина распределения лазерных пятен на объекте в момент совпадения диаметра сечения рентгеновского пучка на объекте с диагональю пленки.

После этого включается рентгеновский излучатель и производится экспонирование рентгеновской пленки 8, размещенной на противоположной от излучателе поверхности объекта 7, в зоне его просвечивания рентгеновским излучением.

ЛИТЕРАТУРА

1. Патент РФ №2263421. Лазерный центратор для рентгеновского излучателя.

Использование: для ориентации рентгеновского излучателя по отношению к объекту. Сущность: заключается в том, что в центратор дополнительно введены два микролазера, оптические оси которых расположены в плоскости, образованной осями рентгеновского пучка и продольной осью рентгеновского излучателя, оси дополнительных микролазеров параллельны друг другу и оси рентгеновского пучка, расположены симметрично относительно этой оси и находятся на расстоянии друг от друга, где Н и Р - размеры рентгеновской пленки в кассете, дополнительные микролазеры формируют на поверхности объекта два лазерных пятна, расстояние между которыми на объекте не зависит от расстояния от объекта до рентгеновского излучателя и с которыми в процессе контроля совмещается изображение кольцевой структуры микролазеров за счет изменения расстояния от объекта до рентгеновского излучателя, что обеспечивает полное использование поверхности пленки при регистрации радиографической информации об объекте. Технический результат: повышение производительности радиографического контроля. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Лазерный центратор для рентгеновского излучателя, содержащий корпус рентгеновского излучателя, лазер, оптическая ось которого параллельна продольной оси рентгеновского излучателя, зеркало из оргстекла, установленное на пересечении осей рентгеновского и лазерного пучков перпендикулярно образованной ими плоскости и направляющее на объект лазерный луч, совпадающий с осью симметрии рентгеновского пучка, формирующий на объекте изображение яркой точки определяющей центр зоны просвечивания объекта рентгеновским излучением, ультразвуковой дальномер, ось пучка излучения которого параллельна оси рентгеновского пучка, а базовая плоскость его корпуса от которой ведется отсчет расстояния до объекта, совмещена с плоскостью, проходящей через продольную ось рентгеновского излучателя перпендикулярно плоскости, образованной этой осью и осью рентгеновского пучка, цифровую камеру, оптическая ось которой параллельна оси рентгеновского пучка и расположена на расстоянии Δ от нее, угол поля зрения фотокамеры определяется соотношением где F - расстояние от F рентгеновского излучателя до объекта, а - угол излучения рентгеновского пучка, объектив с диаметром D и с фокусным расстоянием f, оптическая ось которого совпадает с оптической осью лазера, при этом передний фокус его находится на расстоянии от точки пересечения осей лазерного и рентгеновского пучков, равном расстоянию А от фокуса рентгеновского излучателя по оси рентгеновского пучка до точки пересечения осей лазерного и рентгеновского пучков, кольцевую матрицу полупроводниковых микролазеров с диаметром d, установленную перед объективом со стороны его заднего фокуса, ось симметрии матрицы совпадает с осью центрального лазера, оси полупроводниковых микролазеров параллельны этой оси и друг другу, диаметр матрицы d выбирается из условия d≤D, а фокусное расстояние объектива f отвечает соотношению f=d/2tga, что обеспечивает формирование на объекте кольцевой структуры лазерных точек, диаметр которой соответствует размеру просвечиваемой рентгеновским излучением зоны объекта, дополнительно введены два микролазера, оптические оси которых расположены в плоскости, образованной осями рентгеновского пучка и продольной осью рентгеновского излучателя, оси дополнительных микролазеров параллельны друг другу и оси рентгеновского пучка, расположены симметрично относительно этой оси и находятся на расстоянии друг от друга, где Н и Р - размеры рентгеновской пленки в кассете, дополнительные микролазеры формируют на поверхности объекта два лазерных пятна, расстояние между которыми на объекте не зависит от расстояния от объекта до рентгеновского излучателя и с которыми в процессе контроля совмещается изображение кольцевой структуры микролазеров за счет изменения расстояния от объекта до рентгеновского излучателя, что обеспечивает полное использование поверхности пленки при регистрации радиографической информации об объекте.2. Центратор по п.1, отличающийся тем, что цвет излучения дополнительных микролазеров выбран отличным от цвета излучения микролазеров кольцевой структуры.3. Центратор по п.2, отличающийся тем, что излучение дополнительных микролазеров модулируется с частотой f'=1÷10 Гц.