Трансмиссионый гамма-толщиномер покрытия на подложке

Использование: для контроля толщины покрытия на подложке. Сущность полезной модели: толщиномер отличается наличием двух логарифматоров и блока умножения прологарифмированного значения одного из сигналов детектора на величину, равную отношению значений линейного коэффициента ослабления излучения для материала подложки при одной энергии гамма-квантов и линейного коэффициента ослабления излучения для материала подложки при другой энергии гамма-квантов. Технический результат: представление результатов измерения в широком диапазоне толщин в единицах определяемого параметра непосредственно в процессе измерения. 1 н.п. ф-лы, 1 ил.

Область использования.

Полезная модель относится к области измерительной техники, конкретно к трансмиссионным гамма-толщиномерам покрытия на подложке.

Область техники.

Известен трансмиссионный гамма-толщиномер покрытия на подложке, содержащий излучатель гамма-квантов, обеспечивающий на выходе из контролируемого изделия потоков излучения с первой и второй, отличной от первой, энергией их гамма-квантов, детектор, подключенные к выходу детектора измеритель потока гамма-квантов с первой энергией и измеритель потока гамма-квантов со второй энергией, первый делитель, подключенный к выходу первого из упомянутых измерителей, второй делитель, подключенный к выходу второго из упомянутых измерителей, и регистратор [1].

В данном техническом решении путем сопоставления результатов измеренных значений потоков гамма-квантов с первой и второй энергиями определяют значение толщины покрытия вне зависимости от параметров подложки, в частности ее толщины. Однако, при использовании такого технического решения дополнительно требуется выполнение вычислительных операций, что снижает надежность и производительность измерений.

Известен трансмиссионный гамма-толщиномер покрытия на подложке, содержащий излучатель гамма-квантов, обеспечивающий на выходе из контролируемого изделия потоков излучения с первой и второй, отличной от первой, энергией их гамма-квантов, измеритель потока гамма-квантов с первой энергией, измеритель потока гамма-квантов со второй энергией,

первый делитель, подключенный к выходу первого из упомянутых измерителей, второй делитель, подключенный к выходу второго из упомянутых измерителей, логарифматор, двухвходовый блок сопоставления сигналов, третий делитель и подключенный к выходу третьего делителя регистратор [2].

В этом техническом решении между выходом одного из делителей и одним из входов двухвходового блока сопоставления сигналов включен блок возведения в степень, равную отношению коэффициентов ослабления излучения с первой и второй энергией гамма-квантов для материала подложки. Сопоставление двух сигналов - неискаженного и трансформированного, дальнейшее логарифмирование результата сопоставления, в конкретном случае деления, и деление полученного результата на величину, соответствующую по модулю коэффициентам ослабления излучения для материала покрытия, обеспечивает представление результатов измерения в единицах определяемых величин при исключении влияния параметров подложки.

По количеству общих признаков и достигаемому результату данное техническое решение наиболее близко к заявляемому и выбрано в качестве прототипа.

Недостаток технического решения-прототипа проявляется в том, что различие между энергией гамма-квантов первого и второго потоков излучения не может быть значительным, поскольку возведение значения одного из сигналов в степень равную отношению коэффициентов ослабления излучения для материала подложки, например, 10, приведет к значительной погрешности измерения. То есть, область использования прототипа сравнительно мала.

Сущность полезной модели

Задачей разработки полезной модели является создание такого трансмиссионного гамма-толщиномера покрытия на подложке, который бы характеризовался более широкой областью использования.

Эта задача решается тем, что трансмиссионный толщиномер покрытия, содержащий излучатель гамма-квантов, обеспечивающий на выходе из контролируемого изделия потоков излучения с первой и второй, отличной от первой, энергией их гамма-квантов, детектор, подключенные к выходу детектора измеритель потока гамма-квантов с первой энергией и измеритель потока гамма-квантов со второй энергией, первый делитель, подключенный к выходу первого из упомянутых измерителей, второй делитель, подключенный к выходу второго из упомянутых измерителей, логарифматор, двухвходовый блок сопоставления сигналов, третий делитель и подключенный к выходу третьего делителя регистратор, содержит второй логарифматор и блок умножения, при этом вход третьего делителя подключен к выходу двухвходового блока сопоставления сигналов, первый вход которого через один из логарифматоров подключен к выходу первого делителя, а второй его вход подключен к выходу блока умножения, вход которого через второй логарифматор подключен к выходу второго делителя.

Чертеж иллюстрирует сущность полезной модели. На чертеже позицией 1 обозначен излучатель; позицией 2 - покрытие; позицией 3 - подложка; позицией 4 - детектор; позицией 5 - счетчик импульсов, соответствующих гамма-квантам с первой энергией; позицией 6 - счетчик импульсов, соответствующих гамма-квантам со второй энергией; позицией 7 - первый делитель; позицией 8 - второй делитель; позицией 9 - первый логарифматор; позицией 10 - второй логарифматор; позицией 11 - блок умножения; позицией 12 - двухвходовый блок сопоставления сигналов; позицией 13 - третий делитель; позицией 14 - регистратор.

Пример 1.

В качестве излучателя 1 использован совмещенный радионуклидный излучатель ²⁴¹Am+⁵⁷Со. Этот излучатель обеспечивает на выходе из контролируемого изделия поток излучения с энергией гамма-квантов 60 кэВ и поток излучения с энергией гамма-квантов 122 кэВ. В качестве детектора 4 взят спектрометрический сцинтилляционный счетчик. В сочетании со

счетчиком 5 он образует измеритель потока гамма-квантов с первой энергией - гамма-квантов радионуклида ²⁴¹Am, а в сочетании со счетчиком 6 - измеритель потока гамма-квантов со второй энергией - энергией гамма-квантов радионуклида ⁵⁷Со. Контролю подлежит изделие, состоящее из золотого покрытия, нанесенного на алюминиевую подложку. Соответственно для энергии 60 кэВ значение _n1 линейного коэффициента ослабления излучения для золота составляет 48,25 см^-1 , а для энергии 122 кэВ значение _n2=68,8 см^-1 . Для алюминия значения ₀₁ и ₀₂ линейных коэффициентов ослабления излучения составляют соответственно 0,729 см^-1 для энергии 60 кэВ и 0,411 см^-1 для энергии 122 кэВ. Работает трансмиссионный толщиномер покрытия следующим образом. Открывают выходное окно излучателя. Процесс измерения производят в течении интервала времени, необходимого для обеспечения заданного значения статистического компонента погрешности измерения. Делитель 7 настраивают на получение результата N ₀₁/N₁, где N₀₁ - число зарегистрированных гамма-квантов с энергией 60 кэВ при отсутствии контролируемого изделия, N₁ - число зарегистрированных гамма-квантов с энергией 122 кэВ при наличии изделия.

В соответствии с этим после окончания процесса измерения на выходе логарифматора 9 будет действовать сигнал

h_n - толщина покрытия, в данном примере золота; h₀ - толщина подложки, в данном примере алюминия.

Делитель 8 настраивают на получение результата N₀₂/N₂ , где N₀₂ - число зарегистрированных гамма-квантов с энергией 122 кэВ при отсутствии контролируемого изделия, N ₂ - число зарегистрированных гамма-квантов с энергией 122 кэВ при наличии изделия.

В соответствии с этим после окончания процесса измерения на выходе

логарифматора 10 будет действовать сигнал

Блок 11 настраивают на умножение значения сигнала с выхода логарифматора 10 на величину ₀₁/₀₂. В соответствии с этим на выходе блока 11 действует сигнал

Блок 12 настраивают на вычитание сигнала, действующего на выходе логарифматора 9, из сигнала, действующего на выходе умножителя 11. В соответствии с этим на выходе блока 12 действует сигнал

Делитель 13 настраивают на получение результата , что обеспечивает на его выходе непосредственное значение определяемой величины h_n, которое фиксируется регистратором 14.

В случае необходимости аналогичный процесс повторяется для следующего участка контролируемого изделия.

Промышленная реализуемость.

Данное техническое решение может быть реализовано на основе существующей элементной номенклатуры радиоэлектронной промышленности с использованием известных технологических решений.

Эксперимент подтвердил целесообразность использования заявляемой полезной модели.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ, ПРИНЯТЫЕ ВО ВНИМАНИЕ ПРИ СОСТАВЛЕНИИ ЗАЯВКИ:

1. Недавний О.И., Осипов С.П., Сидуленко О.А. Оценка возможностей гамма-абсорбционного способа измерения толщины слоев многослойных изделий. - Дефектоскопия, 1995, №11, С.74-78.

2. Лекция №3 профессора О.И.Недавнего «Радиационная плотнометрия и толщинометрия» в рамках курса «Неразрушающие методы контроля» для механического факультета Томского государственного архитектурно-строительного университета, - Томск, ТГАСУ, 2005 г., 8 С., С.5. (прототип)

Трансмиссионный гамма-толщиномер покрытия, содержащий излучатель гамма-квантов, обеспечивающий на выходе из контролируемого изделия потоков излучения с первой и второй, отличной от первой, энергией их гамма-квантов, детектор, подключенные к выходу детектора измеритель потока гамма-квантов с первой энергией и измеритель потока гамма- квантов со второй энергией, первый делитель, подключенный к выходу первого из упомянутых измерителей, второй делитель, подключенный к выходу второго из упомянутых измерителей, логарифматор, двухвходовый блок сопоставления сигналов, третий делитель и подключенный к выходу третьего делителя регистратор, отличающийся тем, что он содержит второй логарифматор и блок умножения, при этом вход третьего делителя подключен к выходу двухвходового блока сопоставления сигналов, первый вход которого через один из логарифматоров подключен к выходу первого делителя, а второй его вход подключен к выходу блока умножения, вход которого через второй логарифматор подключен к выходу второго делителя.