СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ РАДИОГРАФИЧЕСКОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ БЫСТРОПРОТЕКАЮЩЕГО ПРОЦЕССА И РАДИОГРАФИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2025 года по МПК G03B42/02 G01N23/02 

Группа изобретений относится к области импульсной теневой радиографии, в частности к получению радиографических изображений быстропротекающих процессов, возникающих при взрывных экспериментах. Изобретение может быть использовано при радиографии неоднородных динамических объектов исследования для получения изображений интересующих стадий быстропротекающих процессов, момент достижения которых заранее неизвестен или труднопредсказуем.

Известен способ получения радиографического изображения быстропротекающих процессов из описания изобретения под названием «Способ получения радиографического изображения быстропротекающих процессов в неоднородном объекте исследования и радиографический комплекс для его осуществления» [Патент на изобретение РФ №2515053, МПК G03B 42/02, опубл. 10.05.2014]. Способ заключается в том, что производят юстировку объекта исследования, расчетным путем определяют значение момента времени радиографирования объекта исследования относительно начала интересующей стадии быстропротекающего процесса, вводят полученное значение в линию задержки запуска источника излучения, инициируют в объекте исследования быстропротекающий процесс, после чего осуществляют радиографирование объекта исследования источником излучения и получают изображение быстропротекающего процесса.

К недостаткам данного способа можно отнести отсутствие возможности взаимодействия с объектом исследования после инициирования в нем быстропротекающего процесса и его регистрации.

Известен способ получения радиографического изображения быстропротекающих процессов из описания полезной модели под названием «Рентгеновская установка для получения изображения быстропротекающего процесса» [Патент на полезную модель РФ №87810, МПК G03B 42/02, опубл. 20.10.2009. Способ заключается в том, что производят юстировку объекта исследования, расчетным путем определяют значение момента времени радиографирования объекта исследования относительно начала интересующей стадии быстропротекающего процесса, вводят полученное значение в линию задержки запуска источника излучения, инициируют в объекте исследования быстропротекающий процесс, после чего осуществляют радиографирование объекта исследования источником излучения и получают изображение быстропротекающего процесса.

К недостаткам данного способа можно отнести отсутствие возможности взаимодействия с объектом исследования после инициирования в нем быстропротекающего процесса и его регистрации.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению и выбранным в качестве прототипа способа является техническое решение, описанное в патенте РФ на изобретение №2642145, опубл. 24.01.2018, МПК G03B 42/02, под названием «Способ получения радиографического изображения быстропротекающего процесса и радиографический комплекс для его осуществления», заключающийся в том, что производят юстировку объекта исследования, расчетным путем определяют значение момента времени радиографирования объекта исследования относительно начала интересующей стадии быстропротекающего процесса, вводят полученное значение в линию задержки запуска источника излучения, инициируют в объекте исследования быстропротекающий процесс, получают изображение быстропротекающего процесса, после чего регистрируют датчиком начало интересующей стадии быстропротекающего процесса.

К недостаткам этого способа следует отнести можно отнести отсутствие возможности регистрации в нем быстропротекающего процесса после инициирования.

Известен радиографический комплекс из описания изобретения под названием «Способ получения радиографического изображения быстропротекающих процессов в неоднородном объекте исследования и радиографический комплекс для его осуществления» по патенту РФ №2515053, МПК G03B 42/02, опубл. 10.05.2014. Данный комплекс содержит источник излучения, объект исследования, который расположен на оси излучения источника, систему управления, включающую линию задержки запуска источника излучения, который подключен к системе управления и к линии задержки запуска, блок инициирования быстропротекающего процесса, подключенный к системе управления и к объекту исследования, систему регистрации изображения, которая располагается на оси излучения источника за объектом исследований.

К недостаткам данного комплекса следует отнести отсутствие возможности исследования стадий быстропротекающего процесса, в связи с отсутствием возможности регистрации начала этих стадий.

Также известен радиографический комплекс из описания полезной модели под названием «Рентгеновская установка для получения изображения быстропротекающего процесса» по патенту РФ №87810, МПК G03B 42/02, опубл. 20.10.2009. Известный комплекс содержит источник излучения, объект исследования, который расположен на оси излучения источника, систему управления, включающую линию задержки запуска источника излучения, который подключен к системе управления и к линии задержки запуска, блок инициирования быстропротекающего процесса, подключенный к системе управления и к объекту исследования, систему регистрации изображения, которая располагается на оси излучения источника за объектом исследований.

К недостаткам данного комплекса следует отнести отсутствие возможности исследования стадий быстропротекающего процесса, момент достижения которых неизвестен или труднопредсказуем в связи с отсутствием возможности регистрации начала этих стадий.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению и выбранным в качестве прототипа устройства является техническое решение, описанное в патенте РФ на изобретение №2642145, опубл. 24.01.2018, МПК G03B 42/02, под названием «Способ получения радиографического изображения быстропротекающего процесса и радиографический комплекс для его осуществления», содержащий источник излучения, объект исследования, который расположен на оси излучения источника, систему управления, включающую линию задержки запуска источника излучения, который подключен к системе управления и к линии задержки запуска, блок инициирования быстропротекающего процесса, подключенный к системе управления и к объекту исследования, систему регистрации изображения, датчик, подключенный к линии задержки запуска источника излучения и установленный с возможностью взаимодействия с объектом исследования после инициирования в нем быстропротекающего процесса.

К недостаткам этого устройства следует отнести отсутствие в составе устройства измерительного комплекса для исследования быстропротекающих процессов.

Задачей настоящей группы изобретений является расширение функциональных возможностей радиографического комплекса и области применения способа, а также снижение материальных затрат, связанных с необходимостью повторного проведения экспериментов в случае получения радиографического изображения быстропротекающего процесса в момент времени, отличный от желаемого.

Технический результат заявляемой группы изобретений заключается в возможности получения информации об интересующих стадиях быстропротекающего процесса, момент достижения которых заранее неизвестен или труднопредсказуем.

Это достигается тем, что в способе получения радиографического изображения быстропротекающего процесса, заключающемся в том, что производят юстировку объекта исследования, расчетным путем определяют значение момента времени радиографирования объекта исследования относительно начала интересующей стадии быстропротекающего процесса, вводят полученное значение в линию задержки запуска источника излучения, инициируют в объекте исследования быстропротекающий процесс, получают изображение быстропротекающего процесса, после чего регистрируют начало интересующей стадии быстропротекающего процесса датчиком регистрации быстропротекающего процесса, отличающийся тем, что перед инициированием быстропротекающего процесса устанавливают датчик регистрации быстропротекающего процесса внутри объекта исследования, подключают датчик к линии запуска источника излучения и измерительному комплексу через преобразователь сигнала, после инициирования быстропротекающего процесса сигналом от датчика регистрации быстропротекающего процесса, прошедшего через преобразователь сигнала, осуществляют запуск линии задержки источника излучения, радиографирование объекта исследования источником излучения и регистрацию сигналов с помощью блока регистрирующих элементов, подключенного к измерительному комплексу, причем блок регистрирующих элементов также находится внутри объекта исследования и регистрирует временные осциллограммы для последующего определения динамических характеристик быстропротекающего процесса и сопоставления временных точек с изображением.

А также это достигается тем, что радиографический комплекс для осуществления способа получения радиографического изображения быстропротекающего процесса, содержащий источник излучения, систему управления, включающую линию задержки запуска источника излучения, который подключен к системе управления и к линии задержки запуска, блок инициирования быстропротекающего процесса, выполненный с возможностью подключения к системе управления и к объекту исследования, систему регистрации изображения, датчик регистрации быстропротекающего процесса, подключенный к линии задержки запуска источника излучения и установленный с возможностью взаимодействия с объектом исследования после инициирования в нем быстропротекающего процесса, отличающийся тем, что он снабжен измерительным комплексом, к которому подключен датчик регистрации быстропротекающего процесса через преобразователь сигнала, и блоком регистрирующих элементов, фиксирующих временные осциллограммы, связанным с измерительным комплексом, причем датчик регистрации быстропротекающего процесса и блок регистрирующих элементов выполнены с возможностью нахождения внутри объекта исследования, при этом система регистрации изображения расположена ортогонально к оси излучения источника за объектом исследования.

Кроме того, с целью ограничения рассеянного излучения на системе регистрации и увеличении контрастности получаемого изображения внутренней структуры объекта исследования, на оси излучения источника между объектом исследования и источником излучения установлен коллиматор.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленной группы изобретений, позволил установить, что заявителем не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявленной группы изобретений, а определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволил выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном объекте, изложенных в формуле группы изобретений.

Следовательно, заявленная группа изобретений соответствует требованию «новизна» по действующему законодательству.

Для проверки соответствия заявленной группы изобретений условию изобретательского уровня заявитель провел дополнительный поиск известных решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленной группы изобретений, результаты которого показывают, что заявленная группа изобретений не следует для специалиста явным образом из известного технического уровня техники.

Следовательно, заявленная группа изобретений соответствует требованию «изобретательский уровень».

Предложенное техническое решение проиллюстрировано на следующем чертеже, где введены следующие обозначения:

1 - источник излучения;

2 - коллиматор;

3 - объект исследования;

4 - система регистрации изображения;

5 - ось излучения;

6 - датчик регистрации быстропротекающего процесса;

7 - измерительная магистраль;

8 - измерительный комплекс;

9 - линия задержки запуска;

10 - система управления;

11 - преобразователь сигнала;

12 - блок инициирования;

13 - кабельные линии;

14 - блок регистрирующих элементов;

15 - система питания;

16 - генератор импульсов напряжения;

17 - автоэмиссионный диод;

18 - бетатрон;

19 - система сброса.

Радиографический комплекс (см. чертеж), реализующий данный способ, содержит источник излучения 1, объект исследования 3 и коллиматор 2, которые расположены на оси излучения 5 источника излучения 1. Также в состав комплекса входит система управления 10, включающая в себя линию задержки запуска 9 источника излучения 1. Система управления 10 соединена с линией задержки запуска 9. Источник излучения 1 подключен к системе управления 10 и к линии задержки запуска 9. Кроме того, в составе комплекса имеется блок инициирования 12 быстропротекающего процесса, подключенный к системе управления 10 и к объекту исследования 3. Также, комплекс содержит систему регистрации изображения 4, которая располагается на оси излучения 5 источника излучения 1 за объектом исследования 3, и датчик регистрации быстропротекающего процесса 6, который регистрирует начало интересующей стадии быстропротекающего процесса подключенный через преобразователь сигнала 11 к линии задержки запуска 9 источника излучения 1 и установлен с возможностью взаимодействия с объектом исследования 3 после инициирования в нем быстропротекающего процесса. Также, датчик регистрации быстропротекающего процесса 6 подключен к измерительному комплексу 8 через преобразователь сигнала 11. При этом, руководствуясь сведениями о конструкции объекта исследования 3, материалах его изготовления и представлениями о происходящем в нем после инициирования процессе, место установки датчика 6 в объект исследования 3 выбирают таким образом, чтобы замыкание контактов датчик регистрации быстропротекающего процесса 6 осуществлялось при достижении интересующей стадии быстропротекающего процесса в результате взаимодействия с элементами объекта исследования 3.

Также измерительный комплекс 8 соединен с блоком регистрирующих элементов 14, который находится внутри объекта исследования 3, для определения времени и/или скорости и/или перемещения внутренних частей (на схеме не показано) объекта исследования 3 в ходе быстропротекающих процессов.

Способ получения радиографического изображения быстропротекающего процесса заключается в том, что производят юстировку объекта исследования 3 и системы регистрации изображения 4 относительно источника излучения 1, устанавливают блок регистрирующих элементов 14 для взаимодействия с объектом исследования 3, после чего подключают к нему измерительные магистрали 7 от измерительного комплекса 8, устанавливают датчик регистрации быстропротекающего процесса 6 с возможностью взаимодействия с объектом исследования 3, линией задержки запуска 9 источника излучения 1 и измерительным комплексом 8 через преобразователь сигнала 11. Регистрируют датчиком регистрации быстропротекающего процесса 6 начало интересующей стадии быстропротекающего процесса, после чего сигналом от датчика регистрации быстропротекающего процесса 6 осуществляют пуск линии задержки запуска 9 источника излучения 1. Параллельно осуществляют запуск измерительных методик исследования быстропротекающих процессов, входящих в измерительный комплекс 8. Результат способа - радиографирование объекта исследования 3 источником излучения 1, осциллограммы измерительных методик и изображение быстропротекающего процесса.

Для осуществления способа получения радиографического изображения быстропротекающего процесса производят расчет значения момента времени радиографирования относительно начала интересующей стадии быстропротекающего процесса. Полученное при расчете значение вводят при помощи пульта системы управления 10 в линию задержки запуска 9 источника излучения 1, которое поступает в него посредством кабельной линии 13.

Затем датчик регистрации быстропротекающего процесса 6 и блок ре гистрирующих элементов 14 устанавливают с возможностью взаимодействия с объектом исследования 3, для этого их монтируют в конструкцию объекта исследования 3. Далее датчик регистрации быстропротекающего процесса 6 соединяют при помощи кабельной линии 13 с измерительным комплексом 8 и линией задержки запуска 9 источника излучения 1 через преобразователь сигнала 11. К блоку регистрирующих элементов 14 подключают измерительный комплекс 8 по измерительной магистрали 7.

После этого производят юстировку объекта исследования 3 таким образом, чтобы он был расположен на оси излучения 5 источника излучения 1. Также на оси излучения 5 источника излучения 1 за объектом исследования 3 располагают систему регистрации 4. Далее с пульта системы управления 10 осуществляют запуск эксперимента. В результате этого системой управления 10 формируются сигналы на подачу питания на систему питания 15 бетатрона 18, генератор импульсов напряжения 16 и систему сброса 19 пучка на мишень, которые передаются при помощи кабельных линий 13 на источник излучения 1. После этого система управления 10 генерирует сигнал на подачу питания на блок инициирования 12 и передает его по кабельной линии 13. Далее система управления 10 формирует сигнал на запуск блока инициирования 12 и передает его по кабельной линии 13, в результате чего блоком инициирования 12 по кабельной линии 13 осуществляется запуск быстропротекающего процесса в объекте исследования 3.

При достижении быстропротекающим процессом интересующей стадии происходит взаимодействие объекта исследования 3 с датчиком регистрации быстропротекающего процесса 6, в результате чего датчик регистрации быстропротекающего процесса 6 замыкается, формирует сигнал на преобразователь сигнала 11, который осуществляет запуск линии задержки 9 и измерительного комплекса 8, передавая его по кабельной линии 13.

После поступления сигнала от датчика регистрации быстропротекающего процесса 6 через преобразователь сигнала 11 по кабельной линии 13, линия задержки 9 формирует сигнал на запуск источника излучения 1 и передает его по кабельной линии 13. После поступления в источник излучения 1 сигнала сначала запускается система питания 15 бетатрона 18, затем запускается генератор импульсов напряжения 16, в результате чего на автоэмиссионный диод 17 поступает высоковольтный импульс определенной формы. Далее автоэмиссионный диод 17 формирует пучок электронов, который поступает в бетатрон 18. После этого бетатрон 18 осуществляет ускорение пучка электронов.

После поступления сигнала от датчика регистрации быстропротекающего процесса 6 через преобразователь сигнала 11 по кабельной линии 13 измерительный комплекс 8 начинает регистрацию быстропротекающего процесса в объекте исследования 3 блоком регистрирующих элементов 14, формируя временные осциллограммы для последующего определения динамических характеристик быстропротекающего процесса и сопоставления временных точек с изображением, полученным системой регистрации 4.

Также, после поступления сигнала от датчика регистрации быстропротекающего процесса 6 через преобразователь сигнала 11, линия задержки 9 осуществляет отсчет временного интервала, значение которого было раннее рассчитано и введено в нее. По истечении интервала времени (времени радиографирования) линия задержки 9 формирует сигнал на запуск системы сброса 19 пучка ускоренных электронов на мишень. За счет сброса электронов на мишень при срабатывании данной системы формируется импульс излучения.

Излучение движется по оси 5 в направлении объекта исследования 3 и проходит через коллиматор 2. Затем сколлимированное излучение проходит через объект исследования 3 и проецируется на ФЭЗ системы регистрации 4, тем самым формируя изображение быстропротекающего процесса. Для получения изображения в цифровом виде осуществляют сканирование ФЭЗ системы регистрации 4 с помощью специализированного программно-аппаратного комплекса (на фиг. не показан).

Также способ может быть реализован с использованием в качестве источников излучения радиографической установки, позволяющей формировать ряд последовательных импульсов излучения. В случае применения многоимпульсного источника излучения используют системы регистрации, позволяющие получать несколько изображений, формирующихся рядом импульсов излучения.

В описанном выше варианте исполнения радиографическо го комплекса датчик регистрации быстропротекающего процесса 6 и блок регистрирующих элементов 14 монтируют в конструкцию объекта исследования 3, после чего производят юстировку объекта исследования.

Вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявляемого изобретения следующей совокупности условий:

- способ получения радиографического изображения быстропротекающего процесса и комплекс для его осуществления предназначены для получения изображения интересующих стадий быстропротекающего процесса, а также динамических характеристик, момент достижения которых заранее неизвестен или труднопредсказуем.

- для заявленного способа и радиографического комплекса в том виде, как они охарактеризованы в независимых пунктах изложенной формулы изобретения, подтверждена возможность их осуществления с помощью описанных в заявке или известных до даты приоритета средств и методов;

- способ получения радиографического изображения быстропротекающего процесса и комплекс для его осуществления, воплощая заявленную группу изобретений при их осуществлении, способны расширить функциональные возможности радиографического комплекса и область применения способа, а также снизить материальные затраты, связанные с необходимостью повторного проведения экспериментов в случае получения радиографического изображения и динамических характеристик быстропротекающего процесса в момент времени, отличный от желаемого.

Для заявленной группы изобретений в том виде, как они охарактеризованы в формуле изобретения, подтверждена возможность осуществления способа получения радиографического изображения быстропротекающего процесса и радиографический комплекс для его осуществления и способность обеспечения достижения усматриваемого заявителем технического результата. Следовательно, заявленная группа изобретений соответствует условию «промышленная применимость».

Группа изобретений относится к области импульсной теневой радиографии. В способе получения радиографического изображения быстропротекающего процесса производят юстировку объекта исследования, расчетным путем определяют значение момента времени радиографирования объекта исследования относительно начала интересующей стадии быстропротекающего процесса, вводят полученное значение в линию задержки запуска источника излучения, инициируют в объекте исследования быстропротекающий процесс, получают изображение быстропротекающего процесса, после чего регистрируют датчиком начало интересующей стадии быстропротекающего процесса. Перед инициированием устанавливают датчик на объекте исследования, подключают к линии запуска источника излучения и измерительному комплексу через преобразователь сигнала. После инициирования быстропротекающего процесса сигналом от датчика осуществляют запуск линии задержки источника излучения, радиографирование объекта исследования источником излучения и осуществляют регистрацию сигналов регистрирующими элементами измерительного комплекса. Радиографический комплекс содержит источник излучения 1 и коллиматор 2, расположенные на оси излучения 5, а также систему управления 10, состоящую из линии задержки запуска 9 источника излучения 1, блок инициирования 12 процесса, подключенный к системе управления 10 и к объекту исследования 3. Также комплекс содержит систему регистрации изображения 4, датчик 6, который регистрирует начало интересующей стадии процесса, преобразователь сигнала 11. Датчик 6 подключен к измерительному комплексу 8, который соединен с блоком регистрирующих элементов 14, находящимся внутри объекта исследования 3. Технический результат заключается в получении информации об интересующих стадиях быстропротекающего процесса, момент достижения которых заранее неизвестен или труднопредсказуем. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ получения радиографического изображения быстропротекающего процесса, заключающийся в том, что производят юстировку объекта исследования, расчетным путем определяют значение момента времени радиографирования объекта исследования относительно начала интересующей стадии быстропротекающего процесса, вводят полученное значение в линию задержки запуска источника излучения, инициируют в объекте исследования быстропротекающий процесс, получают изображение быстропротекающего процесса, после чего регистрируют начало интересующей стадии быстропротекающего процесса датчиком регистрации быстропротекающего процесса, отличающийся тем, что перед инициированием быстропротекающего процесса устанавливают датчик регистрации быстропротекающего процесса внутри объекта исследования, подключают датчик к линии запуска источника излучения и измерительному комплексу через преобразователь сигнала, после инициирования быстропротекающего процесса сигналом от датчика регистрации быстропротекающего процесса, прошедшего через преобразователь сигнала, осуществляют запуск линии задержки источника излучения, радиографирование объекта исследования источником излучения и регистрацию сигналов с помощью блока регистрирующих элементов, подключенного к измерительному комплексу, причем блок регистрирующих элементов также находится внутри объекта исследования и регистрирует временные осциллограммы для последующего определения динамических характеристик быстропротекающего процесса и сопоставления временных точек с изображением.

2. Радиографический комплекс для получения радиографического изображения быстропротекающего процесса, содержащий источник излучения, систему управления, включающую линию задержки запуска источника излучения, который подключен к системе управления и к линии задержки запуска, блок инициирования быстропротекающего процесса, выполненный с возможностью подключения к системе управления и к объекту исследования, систему регистрации изображения, датчик регистрации быстропротекающего процесса, подключенный к линии задержки запуска источника излучения и установленный с возможностью взаимодействия с объектом исследования после инициирования в нем быстропротекающего процесса, отличающийся тем, что он снабжен измерительным комплексом, к которому подключен датчик регистрации быстропротекающего процесса через преобразователь сигнала, и блоком регистрирующих элементов, фиксирующих временные осциллограммы, связанным с измерительным комплексом, причем датчик регистрации быстропротекающего процесса и блок регистрирующих элементов выполнены с возможностью нахождения внутри объекта исследования, при этом система регистрации изображения расположена ортогонально к оси излучения источника за объектом исследования.

3. Радиографический комплекс для получения изображения быстропротекающего процесса по п. 3, отличающийся тем, что на оси излучения источника между объектом исследования и источником установлен коллиматор.