Способ измерения высокого давления Советский патент 1987 года по МПК G01L11/00 

.1 -1 Изобретение относится к технике измерения высокого давления.

Целью изобретения является повышение точности измерения дaвлe kия.

На фиг.1 представлены спектры термостимулированной люминесценции для Li F; на фиг.2 - график зависимости отношения интенсивностей ликов термостимулированной люминесценции LiF в интервале температур 340-350 и 395-405 К от величины давления.

Между биографическими и радиационными де(ектами в монокристаллах LiF существует специфическая связь. Известно, что состав и структура кристалла влияют на генерацию и накопление радиационных дефектов. Увеличение количества дефектов структуры кристалла таких, как вакансии, дислокации, трещины, поры (биографических дефектов) обычно приводит к повьшению эффективности образования радиационных дефектов на начальных этапах воздействия ионизирующего излучения на твердое тело. В кристаллах Li F до доз ионизирующего излучения 30 Гр образование радиационных, дефектов происходит в основном с участием биографических дефектов. При дозах ионизирующего излучения вьше 30 Гр образование радиационных дефектов в основном происходит в идеальной решетке и слабо зависит от наличия биографических дефектов. Нагревание твердого тела с радиацион ными дефектами приводит к делокали- зации и рекомбинации радиационных дефектов. Рекомбинация радиа1Ц1онных дефектов вследствие термической стимуляции сопровождается свечением, обычно называемым термостимулированной люминесценцией. Каждый вид радиационных дефектов имеет свою характерную энергию связи в твердом теле и, следовательно, свою область температуры делокализации. При нагреве с линейно зависящим от времени повышением температуры в измеренной зависимости интенсивности термостиму- лированнорь люминесценции от температуры появляются пики, характеризующие отдельные виды радиационных дефектов. В частности, в спектрах термостимулированной люминесценции наиболее характерными и легко измеримыми пиками являются пики в интервалах 340-350 и 395-405 К (фиг.).

382

Экспериментально обнар|Ужено, что в монокристалле Li F обра зование приводящих к термостимулиров анной люминесценции радиационных де|фектов за- висит от остаточных биографических дефектов, состав и количество которых меняются под действием высокого давления (фиг.1 и 2). По отношению интенсивностей пиков термостимули- рованной люминесценции LilF в интервалах 340-350 и 395-405 к| можно измерять .высокое давление, по крайней мере до 8 ГПа, причем лин ейное изменение отношения интенсивностей пиков -п ермостимулированной люм несценции при увеличении давления Позволяет просто определить величину любого давления в интервале линейности.

Детекторы высокого дав,ления могут быть изготовлены в виде фбрльших монокристаллов с размерам|и до 1 мм и во время воздействия давления не требуют проведения с ними: каких-либо дополнительных операций. Это позволяет легко и просто использовать детекторы из LiF при измерении давления в различных средах.

Доза обл учения детектора при предлагаемом способе выбирает ся в зависимости от используемой апйаратуры регистрации светового излучения и мощности дозы применяемого источника ионизирующего излучения.

Основным требованием йри выборе

VТ

дозы ионизирующего излучения является обеспечение максимальной близости. условий измерения люминерценции При проведении калибровочных измерений и при определении искомой величины давления. Определяющим, как |правило, при этом является точносч ь проведения дозиметрических измерений в выбранной области доз. О бласть доз ионизирующего излучения выбирают исходя из удобства проведения дозиметрии, поскольку Измерения люми1 есценции с большой точностью,можно ПРОВОДИТЬ в широком интервале интенсивностей светового излучения.

Пример. Монокрист аллы Li F раскалывают на пластинки размером 4x4x2 мм. Дпя облегчения 1скола кристаллы предварительно облучают дозой ионизирующего излучения 0,5 МГр. Пластинки кристаллов выдерживают при 870 К в течение 3 ч и за1 аливают на воздухе. После воздействия высокого давления в интервале давл;ений 2

. 313

8 ГПа кристаллы облучают гамма-излучением дозой 30.Гр. Интенсивность термостимулированной люминесценции измеряется 10-15 мин после облучения со скоростью нагрева 0,5 К/с. Для регистрации светового из лучения используется фотоэлектронный умножитель, перед которым установлен светофильтр с пропусканием 300-600 нм. Сигнал записывается на самописце. Температура нагревателя контролируется с помощью термопары из хромель- алюмеля. Измеряют интенсивность пиков термостимулированной люминесценции в интервалах температур 340-350 и 395-405 К (фиг.1), вычисляют их отношение и строят калибровочный график (фиг.2).. Берут пластинку Li F, подвергают давлению 5 ГПа, определяют отношение интенсивностей пиков при 340-350 и 395-405 К, равное 0,37 и по калибровочному графику определяют величину давления, равную 4,6 ГПа. Ошибка 8%.

Использование предлагаемого способа позволяет измерять высокое давление с большой точностью.

384

Формула изобрет ения

1.Способ измерения высокого давления, основанный на регистрации изменения физических параметров чувствительного элемента датчика давления, подвергнутого сжатию, отличающийся тем, что, с целью повьш1е- ния точности измерения, в качестве чувствительного элемента датчика давления используют монокристалл фторида лития и после воздействия измеряемого давления его облучают гамма-квантами с энергией 0,1 - 10 МэВ

и мощностью дозы не более 10 Гр/с, а затем нагревают и измеряют интенсивность люминесценции при нагреве, причем определяют соотношение интенсивности пиков люминесценции в интервалах температур 340-350 и 395-405 К, а затем по соответствующей тарировочной зависимости определяют величину давления.

2.Способ ПОП.1, отличающийся тем, что чувствительный элемент датчика давления облучают дозой 30 Гр.

1.0

0.5

0.0

300

400

фиг.)

500

Изобретение относится к измерительной технике и позволяет повысить точность измерения величины высокого давления. Для этого в качестве чувствительного элемента (ЧЭ) датчика давления используют монокристалл фторида лития и подвергают его сжатию. Затем облучают ЧЭ гамма-квантами с энергией 0, и мощностью дозы не более 10 Гр/с. После нагревания ЧЭ измеряют интенсивность пиков тер- мостимулированной люминесценции, возникающих в интервале 340-350 и 395- 405 К и по их соотношению из калибровочной кривой определяют величину давления. Облучение ЧЭ дозой порядка 30 Гр обеспечивает создание максимального количества радиационных дефектов,- связанных с биографическими дефектами. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. (Л со Si 00 СО 00

Редактор О.Юрковецкая

Составитель Н.Богданова Техред А.Кравчук

Заказ 2352/44Тираж 776Подписно

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб. д. 4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4

Корректор И.Муска