Толщиномер Советский патент 1988 года по МПК G01B15/02 

4 ND

СО

СО

СХ)

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к средствам измерения толщины материалов или их поверхностной плотности.

Целью изобретения является повышение точности толщиномера путем выравнивания информационных весов, составляющих не- моноэнергетическое излучение фотонов, прошедших через объект контроля.

На чертеже представлена структурная схема толщиномера.

Толщиномер содержит немоноэнергети- ческий источник 1 ионизирующего излучения, располагаемый по одну сторону полосы 2 контроля, и располагаемые по другую сторону объекта контроля спектрометрический измерительный преобразователь 3 и последовательно соединенные интегратор 4 и регистратор 5, а также блок 6 возведения в степень, вход которого подключен к выходу спектрометрического измерительного преобразователя 3, а выход - к входу интегратора 4.

Толщиномер работает следующим образом.

Излучение рентгеновского источника 1, пройдя через объект 2, регистрируется измерительным преобразователем 3. Поскольку этот преобразователь 3 спектрометрический, на его выходе действуют импульсы, для каждого из которых амплитуда в среднем пропорциональна энергии вызвавшего его фотона. Эти импульсы поступают на вход блока 6 возведения в степень, осуществляющего выравнивание их информационных весов. После преобразования импульсы интегрируются интегратором 4. Сигнал интегратора регистрируется в регистраторе 5 и является мерой толщины полосы 2.

Если источник 1 имеет две энергетические линии EI и Е-2, будем считать эти линии независимыми источниками, для которых

yVi ;Voie

мл.

/V2 /Vo2e

е NQ и jVo2 -скорость счета соответственно для первой и второй энергетических линий при нулевой толщине поглотителя;

/V| и /V2 - скорость счета соответственно для первой и второй энергетических линий при толщине поглотителя /г;

(.11 и 12 - коэффициент ослабления излучения для первой и второй энергетических линий соответственно.

Тогда можно записать отношение

г (Ч Л/|+ Ьi2/V2) .,

1-г-- ,

1

v lil iJriLa/VsJji -I /У, + Л 2

(2)

где -ф - квадрат отнощения сигнал/шум при коэффициенте передачи интегратора 4, равном k;

-ф - квадрат отношения сигнал/щум при гкоэффициенте передачи интегратора 4, равном единице. Из условия максимума отношения (2) находим

.|.(3)

2

Используя тот факт, что источники с EI и fa независимы, и вводя вместо fi и 3 и так далее, можем записать условие оптимума для произвольного спектра источника 1

15

fetiT Cfx

(4)

где С - нор.мирующий коэффициент. Физический смысл условия (4) заключается в том, что вклад импульса в сигнал

0 интегратора 4 должен быть пропорционален поглощающей способности вызвавшего его фотона (ибо, чем больше эта способность, тем больший вес должен иметь фотон в суммарном отклике) и обратно пропорционален энергии (ибо ясно, что энергия са.ма по себе не характеризует информационные свойства фотона, а вместе с тем вклад импульса в сигнал сумматора, если не осуществлять нелинейное преобразование, прямо пропорционален энергии вызвавшего

Q его фотона). Считая, что преобразователь 3 - осуществляет в среднем линейное преобразование энергии фотона в амплитуду импульса, и имея в виду, что для используемого диапазона энергий

5

35

л аВ

-2,8

(5)

где а - нормирующий коэффициент, имеем

kn.

40

(6)

В рассмотренном толщиномере на входе блока 6 сигнал U, а на выходе - . Следовательно, коэффициент /(„ передачи сигнала интегратора 4

45ffб аы.х.,,,,,

си , U-SX

(7)

где ,8, что соответствует условию оптимума, а возможный диапазон т будет - 1...-5.

50

В зависимости от толщины h полосы 2 при использовании предлагаемой совокупности признаков обеспечивается возможность уменьшения тока трубки на 20-80%, т. е. коэффициент использования немоноэнер- 55 гетического источника ионизирующего излучения существенно возрастает. Данный факт подтверждается не только теоретически, но и экспериментально.

Из указанного диапазона значений m нижняя граница соответствует использованию мягкого рентгеновского диапазона при контроле сверхлегких или сверхтонких материалов {граничная энергия /. 10 кэВ). и верхняя - использованию жесткого рентгеновского излучения ( ;,1-50 МэВ).

Формула изобретения

Толщиномер, содержащий немоноэнерге- тический источник ионизирующего излу

чения, располагаемый по одну сторону объекта контроля, и располагаемые по другую сторону объекта контроля спектрометрический измерительный преобразователь и последовательно соединенные интегратор и регистратор, отличающийся тем, что, с целью повыщения точности, он снабжен блоком возведения в степень, вход которого подключен к выходу спектрометрического измерительного преобразователя, а выход - к входу интегратора.

) Изобретение относится к контрольно- измерительной технике, в частности к средствам измерения толщины материалов или их поверхностной плотности. Целью изобретения является повыщение точности толщиномера путем выравнивания информационных весов, составляющих немоноэнергети- ческое излучение фотонов, прощедших через объект контроля. Электрические импульсы преобразованного излучения поступают на вход блока возведения в степень, осуществляющего выравнивание их информационных весов. После преобразования импульсы интегрируются в блоке. Сигнал интегратора регистрируется в блоке и является мерой толщины полосы. 1 ил.