Способ получения теневых картин внутренней структуры объекта с помощью проникающего излучения Советский патент 1988 года по МПК G01N23/08 

(/)

С

: Изобретение относится к радиацион- ijbiM методам изучения внутренней структуры объектов,,

Цель изобретегшя - повьнвение кон- Граста получаемых картин.

На фиг. 1 изображена схема устройства для ос тцествления предлагаемого способаJ на фиг„ 2 - т ст-объект используемый для проверки способа; на фиг, 3 - результаты эксперимента с ис ользованием только абсорбционного ффекта; на фиг„ 4 результаты экспе имента с использованием абсорбцион- jioro и рефракционного эффектов. : Устройство содержит первичный кол- Лиматор 1;, первьй монокристалл 2,диф- {(агирзгющий и одновременно коллимнрую- 1)щй излучение5 падающее на. исследуе- йый объект 3, установленный на под- ;0ижном держателе 4, второй монокрис- jrajin 5j дифрагирующий и коллимирующий прошедшее через объект 3 излучение Йа детектор &, с которым связан блок 7 обработки. Перед держателем 4 может 15ыть установлена вспомогательная Ьграничительная щель 8, В качестве монокристаллов 2 и 5 используют со- Ьершенные монокристаллы, обеспечивающие коллимацию пучка в пределах | 1арактерных углов преломления исполь- Ьуемого излучения на внутренних поверхностях раздела объекта 3.

. В устройстве- использован детектор |6 с двухмерным пространственным разрешением, соотве.тствуюпщм нижнему Пределу преломления для данного типа Излучения и матери.ала объекта (для тепловых нейтронов этот характерный |размер соответствует нескольким микронам, для рентгеновского и синхронного излучения - примерно одному микрону). Наиболее целесообразно использование двухкоординатного детек- тора 6 с непосредственной передачей информации на ЭВМ, Возможно также использование пленки или конвертора (в случае нейтронов) с последующим фотометрированием н обработкой его результатов на ЭВМ. Второй вариант характеризуется меньшей экспрессно- стью, но позволяет добиться более высокого пространствениого разрешения и, следовательно, увеличения контраста на теневых картинах, что обеспечивает большую точность восстановления изобр ажейия внутренней структуры,объекта.

Способ осуществляют следующим образом. .

Излучение после прохождения первичного коллиматора 1 попадает на первый монокристалл 2, отражается от него под брегговским углом и направляется на объект 3. Часть излучения проходит через объект 3 без преломления (показана сплошной линией на фиг„ 1), другая часть излучения преломляется на внутренних поверхностях раздела и падает на второй монокристалл 5 под углами, отличными от брег говского (показаны штриховой линией на фиг. 1). Если это угловое отклонение больше эффективного угла колли- мадии, обеспечиваемой парой монокристаллов 2 и 5, то преломленное излучение не отражается вторым монокристаллом, 5 в отличие от излучения, прошедшего через объект 3 без преломления, которое отражается монокристаллом 5 под углом Брегга и направляется в детектор 6, откуда информация передается в. блок 7 обработки (например, на основе ЭВМ, которая и реконструирует изображение внутренней пространственной структуры объекта). В качестве монокристаллов 2 и 5 используют совершенные кристаллы германия или кремния, которые изготовляются в виде больших кристаллов размером до нескольких сантиметров и имеют мозаичность порядка 1 , достаточную для разделения преломленного и. непреломленного излучения с длиной волны порядка 1А в случае тепловых нейтронов и электромагнитного излучения (рентгеновского или синхронного) . I .

Пример. В качестве монокристаллов 2 и 5 бьши использованы монокристаллы германия (III) с моз.аично- стью в пределах 1 , обеспечивающие при длине волны 2,26 А тепловых нейтронов, для которых проводили эксперимент, эффективное угловое разрешение приблизительно такой же величины. Объект 3 представлял собой два цилиндра 9 и 10 из меди радиусами 2,15 мм и 0,50 мм, помещенные в алюминиевый стакан 1t с толшдной стенок 0,5 мм и внешним диаметром 18 мм (фиг. 2). В качестве детектора 6 использовали гелиевый пропорциональньй счетчик с широким входным окном, в которое попадало излучение, прошедшее через объект 3 преломления (на

t4028

углы больше г1) и отраженное вторым монокристаллом 5. Перед объектом 3 помещали вертикальную щель 8 шириной 0,2-3,0 мм и сканировали объект 3 от- носит,ельно щели путем его горизонтального перемещения при сохранении параллельного расположения щели 8, медных цилиндров 9 и 10 и алюминиевого стакана 11. Для получения чисто абсорб- ю ционного контраста использовали схему, при которой второй монокристалл 15 был вьшеден из отражающего положения, а детектор 6 бьш расположен за монокристаллом 5 и измерял полную ий- 15 .тенсивность излучения, прошедшего через объект 3 (преломленного и непреломленного) .

Сравнение результатов измерения 20 пространственного ( х) распределения интенсивности I нейтронов (ширина -щели 8-0,2 мм), прошедших через объект 3 в условиях абсорбционного и рефракционного контраста (фиг. 4), с тем 25

1

же распределением при чисто абсорбционном контрасте (фиг. 3) показьша- ет наличие существенного контраста получаемой теневой картины.

Формула изобретения

Способ получения теневых картин внутренней структуры объекта с помощью проникающего излучения, заклю- в малоугловой коллимации излучения, падающего на исследуемый объект и прошедшего через него, регистрации прошедшего через объект колл мированного излучения детектором,о т личающийся тем, что, с целью повьшения контраста получаемых картин, коллимацию излучения, падающего на исследуемый объект и прошедшего через него, осуществляют с помощью монокристаллов в диапазоне углов коллимации, не превышающем угол преломления используемого излучения на исследуемом объекте.

Изобретение относится к радиационным методам изучения внутренней структуры объектов. Цель - повышение контраста получаемых картин. Для этого производят коллимацию падающего на объект и прошедшего через объект пучков излучения в угловом диапазоне, соответствующем характерным углам преломления используемого излучения на внутренних поверхностях раздела исследуемого объекта. Для коллимации используют совершенные монокристаллы, устанавливаемые перед и за исследуемым обьек- о том параллельно друг другу. 4 ил.

6{й,) 4Х

фи5.1

IIIIL

ЮУ.

Io-rOO%

to

игЪ

20

A.Mi

иеЛ