Устройство трансмиссионного гамма-контроля толщины покрытия на подложке
Использование: для контроля толщины покрытия на подложке. Сущность заключается в том, что сопоставляются прологарифмированные значения, ослабленного подложкой и покрытием потока первичного излучения и потока ренгенофлуоресцентного излучения покрытия, возбужденного в нем первичным излучением, прошедшим через подложку. Технический результат: повышение надежности контроля при случайно изменяющихся параметрах подложки. 1 н.п. ф-лы, 1 ил.
Область техники
Полезная модель относится к области измерительной техники, конкретно к устройству трансмиссионного гамма-контроля толщины покрытия на подложке.
Известны устройства трансмиссионного гамма-контроля толщины покрытия на подложке, содержащие соосно закрепленные на скобе находящийся в контейнере излучатель и блок детектирования, выполненный в виде измерителя потока гамма-квантов излучателя, и регистратор [1].
Недостатком таких устройств является снижение надежности контроля при случайных изменениях параметров подложки контролируемого изделия, на которую нанесено покрытие. Обусловлено это законом переноса излучения через двухслойный объект:
где N - поток фотонов, поступающих на вход детектора; N0 - поток гамма-квантов, поступающих на вход детектора при отсутствии контролируемого изделия; 
П - коэффициент ослабления излучения для материала прокрытая; 0 - коэффициент ослабления излучения для материала подложки; h0 - толщина подложки, hП - толщина покрытия.
Известно устройство трансмиссионного гамма-контроля толщины покрытия на подложке, содержащее соосно закрепленные на скобе находящийся в контейнере излучатель и блок детектирования, выполненный в виде измерителя потока гамма-квантов излучателя и измерителя потока гамма-квантов ренгенофлуоресцентного излучения покрытия, двухвходовый блок сопоставления сигналов и регистратор, подключенный к выходу блока сопоставления сигналов [2]. По количеству общих признаков и достигаемому
результату данное техническое решение наиболее близко к заявляемому и выбрано в качестве его прототипа. Использование двух измерителей и блока сопоставления сигналов устраняет влияние параметров подложки на результат контроля толщины покрытия. Однако, практическая реализация устройства-пратотипа затруднена вследствии того, что функция переноса излучения через подложку для случая измерения потока гамма-квантов излучателя имеет вид F 1=ехр(-0h0), а функция переноса излучателя через подложку для случая измерения потока гамма-квантов ренгенофлуоресцентного излучения покрытия имеет вид F2=ехр(-рф0h0), где рф0 - коэффициент ослабления ренгенофлуоресцентного излучения покрытия для материала подложки. Это обстоятельство приводит к снижению надежности контроля толщины покрытия.
Сущность полезной модели
Задачей разработки полезной модели является создание такого устройства трансмиссионного гамма-контроля покрытия на подложке, которое бы обеспечивало высокую надежность контроля толщины покрытия при случайных изменениях параметров подложки. Эта задача решается тем, что в устройстве трансмиссионного гамма-контроля толщины покрытия на подложке, содержащем соосно закрепленные на скобе находящийся в контейнере излучатель и блок детектирования, выполненный в виде измерителя потока гамма-квантов излучателя и измерителя потока гамма-квантов ренгенофлуоресцентного излучения покрытия, двухвходовый блок сопоставления сигналов и регистратор, подключенный к выходу двухвходового блока сопоставления сигналов, этот блок выполнен в виде блока вычитания, причем между каждым его входом и выходом соответствующего из упомянутых измерителей включен логарифматор, а скоба выполнена с возможностью расположения излучателя со стороны подложки.
Чертеж поясняет сущность полезной модели, где позицией 1 обозначен излучатель; позицией 2 - контейнер; позицией 3 - подложка; позицией 4 -
покрытие; позицией 5 - детектор; позицией 6 - скоба; позицией 7 - счетчик электрических импульсов, соответствующих гамма-квантам источника; позицией 8 - счетчик электрических импульсов соответствующих гамма-квантам ренгенофлуоресцентного излучения покрытия; позицией 9 - первый логарифматор; позицией 10 - второй логарифматор; позицией 11 - блок вычитания; позицией 12 - регистратор.
Пример. В качестве излучателя 1 использован радионуклид 57Со, испускающий гамма-кванты с энергией Е 0=122 кэВ. Материал подложки 3 - алюминий. Материал покрытия 4 - золото. Детектор 5 состоит из сцитилизирующего монокристалла Na(Tl) и оптически сочлененного с ним фотоумножителя ФЭУ-12. Счетчик 7 выполнен с интегральным амплитудным дискриминатором на входе, что обеспечивает счет электрических импульсов, соответствующих гамма-квантам излучателя 1. Счетчик 8 выполнен с дифференциальным амплитудным дискриминатором на входе, что обеспечивает счет электрических импульсов, соответствующих гамма-квантам ренгенофлуоресцентного излучения покрытия 4.
Таким образом, детектор 5 и счетчики 7 и 8 образуют блок детектирования, выполненный в виде измерителя потока гамма-квантов излучателя и измерителя потока ренгенофлуоресцентного излучения покрытия. Блок 11 вычитания выполняет функцию сопоставления двух сигналов после логарифмирования их значений. Как видно из чертежа, скоба 6 выполнена с возможностью расположения излучателя 1 со стороны подложки.
Работает толщиномер следующим образом.
После позиционирования исследуемого изделия и прогрева аппаратуры открывают выходное окно контейнера 2 на время 
t, необходимое для обеспечения заданного значения статистического компонента погрешности измерения, обусловленного случайным характером излучения гамма-квантов. В соответствии с (1) на выходе логарифматора 9 действует сигнал
В соответствии с закономерностями образования рентгенофлуоресцентного излучения на выходе логарифматора 10 действует сигнал
где Npф - поток гамма-квантов ренгенофлуоресцентного излучения покрытия; с - константа; рф - коэффициент ослабления ренгенофлуоресцентного излучения покрытия для материала этого покрытия.
На выходе блока 11 действует сигнал
то есть сигнал, не зависящий от параметров подложки, но являющийся мерой толщины покрытия.
Полученное значение F3 регистрируется. Условие разделения электрических импульсов N и Nрф обеспечено за счет того, что энергия гамма-квантов ренгенофлуоресцентного излучения покрытия составляет от 67 до 80,2 кэВ [3], в то время как энергия гамма-квантов излучателя 1 составляет 122 кэВ.
Промышленная реализация
При реализации заявленной полезной модели используются обычные технологии и технические средства.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ ПРИНЯТЫЕ ВО ВНИМАНИЕ ПРИ СОСТАВЛЕНИИ ЗАЯВКИ:
1. Устройство для измерения толщины покрытия, А.С. СССР №1036147, кл. G 01 В 15/02 (прототип)
2. Лекция профессора Б.И.Капранова «Методы и средства измерения толщины покрытий», читаемая для студентов электрофизического факультета Томского политехнического университета. Томск, ТПУ, 2005 г., 8 С., С.6. (прототип).
3. Стародубцев С.В. Том I «Ядерная физика». Книга I. Превращение ядер и атомная оболочка. Ташкент, 1969, 472, С.440.
Устройство трансмиссионного гамма-контроля толщины покрытия на подложке, содержащее соосно закрепленные на скобе находящийся в контейнере излучатель и блок детектирования, выполненный в виде измерителя потока гамма-квантов излучателя и измерителя потока гамма-квантов ренгенофлуоресцентного излучения покрытия, двухвходовый блок сопоставления сигналов и регистратор, подключенный к выходу двухвходового блока сопоставления сигналов, отличающееся тем, что двухвходовый блок сопоставления сигналов выполнен в виде блока вычитания, между каждым его входом и выходом соответствующего из упомянутых измерителей включен логарифматор, а скоба выполнена с возможностью расположения излучателя со стороны подложки.
