Способ рентгенорадиометрического измерения толщины

Способ рентгенорадиометрического измерения толщины

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при контроле толщины или поверхностной плотности. Целью изобретения является повышение точности из-мерения путем устранения влияния перекрытия аппаратурных пиков реперного и отраженного излучений, что особенно важно, если в качестве реперного пика берется пик от излучения первичного источника. Об измеряемой толщине судят по числу импульсов в канале отраженного излучения, набранному за время заполнения счетчика в канале реперного излучения. Для достижения цели проводят корректировку частоты импульсов в канале реперного излучения так, что -полностью исключают из него примесь отраженного излучения. Для зтого указанную частоту уменьш ают на величину, пропорциональную средней частоте следования импульсов канала отраженного излучения. Коэффициент пропорЦион альности находят по результатам предварительного измерения загрузок в реперном и отраженном каналах при последовательном облучении двух контролируемых образцов различной толщины и выбирают равным отношению разности загрузок в канапе реперного излучения к разности загрузок в канале отраженного излучения. Для упрощения реализации способа ширину канала отраженного излучения и/или ширину канала реперного излучения выбирают так, что обратная величина коэффициента пропорциональности равна целому числу. 1 з.п. ф-лы, 1 ил, 1 табл. (Л со 00 О)

СОЮЗ СОВЕТСИИХ

СОЩИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (И) А1 (51) 4 G 01 И 23/22

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4019085/24-25 (22) 05 ° 02.86 (46) 23.07i87. Бюл. Р 27 (71) Научно-исследовательский инсти- тут электронной интроскопии при Томском политехническом институте им. С.И,Кирова (72) В.И.Выстропов (53) 539.1.06(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 263170, кл. G 01 М 23/203, 1971.

Авторское свидетельство СССР

)) 468084, кл. G 01 В 15/02, 1975.

Авторское свидетельство СССР

В 505976, кл. G 01 T 1/16, 1978. (54) СПОСОБ РЕНТГЕНОРАДИОМЕТРИЧЕСКОГО

ИЗМЕРЕНИЯ ТОЛЩИНЫ (57) Изобретение относится к измерительной. технике и может быть использовано при контроле толщины или поверхностной нлотности. Целью изобретения является повышение точности измерения путем устранения влияния перекрытия аппаратурных пиков реперного и отраженного излучений, что особенно важно, если в качестве реперного пика берется пик от излучения первичного источника. Об измеряемой толщине судят по числу импульсов в канале отраженного излучения, набранному за время заполнения счетчика в канале реперного излучения. Для достижения цели проводят корректировку частоты им" пульсов в канале реперного излуче-ния так, что .полностью исключают из него примесь отраженного излучения.

Для этого указанную частоту уменьшают на величину, пропорциональную средней частоте следования импульсов канала отраженного излучения. Коэффициент пропорциональности находят по результатам предварительного измерения загрузок в реперном н отраженном кана- д ф лах при последовательном облучении двух контролируемых образцов различной толщины и выбирают равным отношению разности загрузок в канале репер- С ного излучения к разности загруэок в канале отраженного излучения. Для уп- и рощения реализации способа ширину канала отраженного излучения и/или ширину канала реперного излучения выбирают так, что обратная величина коэффициента пропорциональности равна целому числу. 1 s.ï. ф-лы, 1 кп, 1 табл.

1325336

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в приборах нераэрушающего контроля технологических параметров, например поверхностной плотности или толщины.

Цель изобретения — повышение точности измерения путем устранения влияния перекрытия пиков реперного и отраженного излучений, а также упрощение реализации способа.

На чертеже схематично представлено амплитудное распределение импульсов с детектора излучения„ состоящее из двух (в данном примере) частично перекрывающихся пиков: реперного 1 и отраженного 2, а также отраженного пика 3 другой интенсивности.

Изобретение осуществляется следующим образом.

Облучают контролируемый образец излучением источника, регистрируют детектором отраженное и реперное излучения. Пики отраженного и реперного 5 излучений частично перекрываются. Если в качестве реперного излучения использовать излучение первичного источника, то, используя известное соотношение Кемптона, нетрудно показать, что в наиболее часто употребляемой области энергий (до 150-200 кэВ) энергия квантов, рассеянного излучения отличается от энергии квантов первичного излучения практически не более чем на 207.. В рентгенофлуоресцентном методе с целью повышения эффективности возбуждения энергию первичного излучения выбирают возможно ближе к соответствующему порогу возбуждения, вследствие чего энергия квантов флуоресцентного излучения мало отличается от энергии квантов первичного (реперногo) излучения. Энергетическое раз- . решение большинства спектрометрических детекторов, например сцинтилляционных и пропорциональных счетчиков, в укаэанной области энергий составляет 15-257., что недостаточно для качественного разделения пиков реперного

50 и отраженного излучений. Вследствие частичного перекрытия аппаратурньгх пикон реперного и отраженного (рассеянного или флуоресцентного) излучений часть отраженного излучения, интенсивность которого зависит от толщины контролируемого образца, попадает н реперный канал и вызывает соответствующее изменение времени счета импульсов, приводящее к появлению дополнительной ошибки измерения.

Далее с помощью дифференциальных дискриминаторов (амплитудных селекторов) из общего потока выделяют импульсы, попадающие н канап отраженного излучения (ширина канала АГ) и в канал реперного излучения (ширина канала ДМ), одновременно считают импульсы канала реперного излучения и импульсы канала отраженного излучения в течение времени заполнения счетчика импульсов канала реперного излучения и по результату счета импульсов канала отраженного излучения судят о толщине контролируемого образца. При этом, часть отраженного излучения попадает н реперный канал (площадь фигуры

ДЕКИ). При уменьшении толщины контролируемого образца интенсивность отраженного излучения уменьшается (пик 2 переходит в пик 3). Одновременно уменьшается вклад импульсов отраженного излучения в реперный канал (площадь фигуры ДЕ„К„М), что приводит к изменению времени счета импульсов и ошибкам измерения толщины контролируемого излучения. Поскольку форма пика (амплитудное распределение импульсов с детектора от моноэнергетического излучения) не зависит от интенсивндстй пика, а определяется энергетическим разрешением детектора, все точки амплитудного распределения с изменением интенсивности изменяются пропорционально. При этом относительньй вклад отраженного излучения в реперный канал остается неизменным (отношение площади фигуры ДЕКИ к площади фигуры АБВГ равно отношению площади фигуры ДЕ К,М к площади фигуры АБ,В,Г) для любых интенсивностей отраженного

2 и реперного 1 пиков и произвольных (но постояннных) значений ширины каналов АГ и ДИ соответственно, что позволяет осуществить до проведения счета импульсов реперного канала asтоматическую корректировку средней частоты их следования путем уменьшения ее на величину, пропорциональную средней частоте следования импульсов канала отраженного излучения. Искомый коэффициент пропорциональности можно определить по результатам измерения средней частоты следования импульсов в обоих каналах при последовательном облучении двух контролируемых образцов различной толщины. Поскольку период полураспада изотопа источника

33б

3 1325 излучения значительно превышает время, необходимое для настройки устройства, интенсивность реперного пика 1 можно считать постоянной. Тогда иско5 мыи коэффициент пропорциональности равен отношению разности средних частот следования импульсов в канале реперного излучения (равной разности площадей фигуры ДЕКМ и фигуры ДЕ,К,M) 1р к разности средних частот следования импульсов в канале отражеьного излучения (равной разности площадей фигуры АБВГ и фигуры АБ В„ Г) °

Возможны варианты реализации способа.

Если после детектирования и разделения импульсов производится цифроаналоговое преобразование сигнала, то выделяют любую необходимую долю 2р

-сигнала канала отраженного излучения и вычитание ее из сигнала канала реперного излучения до подачи реперного сигнала на времязадающий элемент, например на интегрирующий конденсатор. 25

Однако в ряде случаев целесообразно сохранить счетный режим работы устройства. При этом для упрощения реализации способа желательно, чтобы обратная величина коэффициента пропор- ЗО циональности, т.е. коэффициента деления средней частоты следования им- . пульсов канала отраженного излучения, была равна целому числу, что можно достичь соответствующим выбором шири 35 ны (или положения относительно пика) любого из каналов.

Реализация способа устройством, работающим в счетном режиме, также не представляет затруднений, так как из- 4О вестно большое количество счетчиков с произвольным коэффициентом пересчета и схем, позволяющих вычесть из одной последовательности импульсов другую. 45

Лабораторная проверка способа проводилась с использованием серийного источника излучения типа

ГИК-57 на основе радиоактивного изотопа "Кобальт-57", реперной линией служила основная линия в спектре источника с энергией квантов 122 кэВ.

Отраженным пиком являлся пик рассеянного от алюминиевых образцов излучения, при этом коллимационная систе- 55 ма настраивалась и фиксировалась так, что среднее значение энергии квантов рассеянного излучения составляло

100 кэВ. Интенсивность пика рассеянного излучения варьировалась изменением толщины контролируемых алюминиевых образцов до 10 мм. В качестве детектора был использован стандартный сцинтиблок БДЭГ4-31-02А, энергетическое разрешение которого в области

100 кэВ составляло 207, вследствие чего аппаратурные спектры реперного и рассеянного пиков Частично перекрывались. Амплитудные селекторы были построены на базе компараторов 521СА4, триггеров К155ТИ2 и схем И-HE типа

К555ЛЕ1, осуществляющих логический отбор импульсов, попадающих в соответствующий дифференциальный канал.

Для корректировки средней частоты следования импульсов канала реперного излучения построен синхронный счетчик параллельного переноса с коэффициентом деления 30, вход которого подключен к выходу селектора канала отраженного излучения, а выход — к

R-входу управляющего RS-триггера, S-вход которого соединен с выходом селектора реперного канала. Неинвертирующий выход управляющего триггера соединен с первым входом схемы И, второй вход которой подключен к выходу селектора реперного канала.

Таким образом, на выходе схемы И средняя частота следования импульсов меньше средней частоты следования импульсов какала реперного излучения на 1/30 (что равняется измеренному согласно способу коэффициенту пропорциональности) от средней частоты следования импульсов канала рассеянного излучения. Частота следования импульсов в указанных точках измерялась с помощью приборов типа ПС02-4. Результаты измерения приведены в таблице.

Поскольку активность источника излучения на период измерений можно считать постоянной (период полураспада изотопа "Кобальт-57" равен 280 дней), то обусловленная перекрытием пиков погрешность измерения с коррекцией — согласно предлагаемому способу (0,7X) значительно меньше, чем без коррекции (157).

Предлагаемый способ ренгенорадиометрического измерения толщины позволяет практически полностью исключить влияние перекрытия пиков реперного и отраженного излучений и тем самым повысить точность измерения толщины изделий, ослабить требования к энер13253

1. Способ реитгенорадиометрическо- 10 го измерения толщины, заключающийся в том, что облучают контролируемый образец излучением источника, регистрируют детектором отраженное и реперное излучения, разделяют общий по- >5 ток импульсов с детектора на поток импульсов канала отраженного излучения и поток импульсов канала реперного излучения, одновременно считают импульсы канала реперного излучения 20 и импульсы канала отраженного иэлуче" ния в течение времени заполнения счетчика импульсов канала реперного излучения и по результату счета импульсов канала отраженного излучения судят о толщине контролируемого образца, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измер ния путем устранения влияния перекрытия пиков реперного и отраженного 3О

Загрузка в канале реперного излучения, кГц

Толщин а контролируемого образца, мм

Загрузка в канале рассеянного излучения, кГц без коррекции с коррекцией

14,7

28,1

15,б

49;3

16,3

14,7

70,5

17,0

91,5

112,0

149,0

18,4

14,7

19,б

14,7

195,0

21,2

14 7 гетическому разрешению детекторов излучения, расширить класс применяемых в радиационной толщинометрии изотопных источников излучения и функциональные возможности самих толщиномеров.

Ф о р м у л а изобретения

36 6 излучений, перед проведением счета импульсов измеряют средние частоты

I следования импульсов в каналах реперного и отраженного излучений, среднюю частоту следования импульсов канала реперного излучения уменьшают на величину, пропорциональную средней частоте следования импульсов канала отраженного излучения, причем для нахождения коэффициента пропорциональности предварительно измеряют средние частоты следования импульсов в канале реперного излучения и в канале отраженного излучения при последовательном облучении двух контролируемых образцов различной толщины и значение коэффициента пропорциональности выбирают равным, отношени о разности средних частот следования импульсов в канале реперного излучения к разности срецних частот следования импульсов в канале отраженного излучения.

2. Способ по п,1, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью упрощения его реализации, ширину канала отраженного излучения и ширину канала реперного излучения выбирают так, что обратная величина коэффициента про порциональности равна целому числу.

1325336

Составитель М,Данилов

Техред Л.Сердюкова

Корректор Е.Рокко

Редактор А. Козориз

Заказ 3042/37 Тираж 776 .

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Ироизнодственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4