Способ контроля плотности материалов

Союз Советскнк

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<1>748129 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (51)М. Кл.

G 01 В 15/02 (22) Заявлено 09. 06. 78 (21) 2626339/25-28 с присоединением заявки HP (23) Приоритет

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 15.0780. Бюллетень М

Дата опубликования описания 15 . 07. 80 (53) УДК 531. 717..11(083.8) (72) Автор изобретения

В.Б. Сорокин

Научно-исследовательский институт электронной интроскопии (71) Заявитель (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ПЛОТНОСТИ МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к контрол но-измерительной технике, в частности к контролю толщины покрытия и его плотности. 5

Известен способ контроля маССовой толщины покрытия на основном материа.ле объекта, заключающийся в том, что пучок быстрых электронов направляют на поверхность объекта, регистрируют обратнорассеянные электроны, вышедшие из любой точки поверхности объекта и по результатам регистрации судят о массовой толщине покрытия на основном материале объекта (1) .

Однако этот способ малопригоден для контроля плотности объекта, так как интегральная рассеивающая способность не зависит от плотности объекта. 20

Наиболее близким к изобретению является способ контроля плотности объекта по обратному рассеянию быстрых электронов, заключающийся в том, что на контролируемый матери- з5 ал направляют пучок электронов, регистрируют обратнорассеянные элект- роны, вышедшие из части поверхности контролируемого материала,.не

=одержащей область, на которую непосредственно падает пучок электро нов (2) .

Однако точность этого способа контроля небольшая.

Целью изобретения является увеличение точности контроля. указанная цель достигается тем, что регистрируют обратнорассеянные электроны, вышедшие из области контролируемого материала, на которую непосредственно падает пучок электРонов, а с плотности объекта контроля судят по отношению интенсивностей обратнорассеянных электронов, вышедших из соответствующих областей.

На фиг. 1 представлен график, поясняющий данный способ; на фиг.

2 — датчик контроля.

Изменение плотности объекта вызывает изменение как размера области поверхности, из которой вообще выходят обратнорассеянные электроны (область 1), так и распределение обратнорассеянных электронов в пределах этой области. При этом кроме изменения размеров области 1 и распределения плотности обратнорассеянных электронов по поверхности

748129

"объекта в ее пределах происходит

I изменение распределения плотности обратнорассеянных электронов по поверхности объекта в пределах области, на которую непосредственно падает пучок электронов (область 2).

Результаты регистрации обратнорассеянных электронов вышедших из I области 1 и области 2 в общем случае являются функциями как эффективного атомного номера объекта Z э фср так и его эффективной плотности р

ГОФФ.

Пучок моноэнергетических ускоренных электронов от бетатрона диаметром 2ro направляется перпендикулярНо поверхности каждого контролируеl мого объекта (фиг. 1). Регистрируются только обратнорассеянные электроны, вышедшие из области 1, ограниченной радиусом и и, таким образом, на содержащей область поверхность объекта, ограниченную сечением пучка на поверхности объекта диаметром 2 ro . Размер Ro при контроле подбирается экспериментально в зависимости от диапазона плотностей, к которому принадлежит данный вид объекта. Одновременно регистрируются обратнорассеянные электроны, вышедшие из области 2 поверхности объекта, ограниченной сечением пучка на поверхности объекта диаметром 2 r . Определяется отношение результатов регистраций, которое является мерой параметра контролируе мого объекта.

Датчик содержит электропровод 1, коллимирующий блок 2 из набора коллимирующих блоков, каждый из которых имеет канал 3 для проводки пучка на объект, канал 4 для регистрации обратнорассеянных электронов, вышедших из области поверхности .объекта 5 в пределах сечения пучка иа поверхности объекта. Ось канала 4 регистрации пересекает ось канала

3 для проводки пучка на выходной поверхности блока. Каждый из блоков имеет вырез 6, одна из поверхностей которого является конической поверхностью, соосной с каналом 3. Для каждого вида объектов контроля производится подбор блока иэ набора Объект контроля или образца из чистых элементов устанавливается на расстоянии S от выходной поверхности коЛлимйрующего блока 2, которое поддерживается неизменным. Против выреза кофимирующего блока установлен сцинтилляционный детектор 7 с пластМассовым сцинтиллятором 8, а второй сцинтилляционный детектор 9 с пластмассовым сцинтиллятором 10 с помощью центрирующего переходника,11 установлен против канала 4. Выходы детекторов соединены со входами схемы 12 отношений амплитуд .импульсов, выход которой соединен с регистратором 13 .- самописцем. Коллимирующий блок соединен с корпусом 14, в котором находится графитовый коллиматор 15, коллиматор-монитор 16, содержащий собственно алюминиевый коллиматор 16, чувствительный объем 17 из пластмассовой сцинтиллирующей пленки толщиной 0,03 мм и светозащищенные мембраны 18 из алюминированной лавсановой пленки, а также световод 19 в виде алюминиевой полированной трубки, к которому может быть присоединен любой из детекторов без сцинтиллятора с целью регистрации светового излучения из коллиматора-монитора.

В режиме предлагаемого способа

15 электроны из электропровода 1 проходят на графитовый коллиматор датчика, который формирует пучок электронов, проходящий через светозащитные мембраны и сцинтиллирующую плен20 ку и по каналу 3 коллимирующего блока на объект 5. Часть обратнорассеннных электронов, вышедших из поверхности объекта, в пределах области поверхности объекта, ограниченной сечением пучка на поверхности объекта (т.е. из круга диаметром = 2r ) проходит по каналу 4 на сцинтиллятор

10 датчика 9. Часть обратнорассеянных электронов, вышедших из области поверхности объекта, не содержащей области поверхности диаметром 2R проходит на сцинтиллятор 8 детектора 7 и регистрируется им. Выходные сигналы в каждом цикле работы ускорителя одновременно поступают на и схему отношений, выходное напряжение которой пропорционально отношению амплитуд импульсов, регистрируется самописцем 13.

В режиме известного способа детек40 тор 9 без сцинтиллятора подсоединяется к световоду 19 коллиматора-монитора 16 и регистрирует световое, излучение из сцинтиллирующей пленки 17 пропорциональное току пучка,Ес45 ли к томУ же расстояние между объектом контроля и коллимирующим блоком устанавливается равным S=(10-20) мм, то реализуется предлагаемый способ. В дополнительном режиме детек5 тор 9 без сцинтиллятора присоединя- . ется к коллиматору-монитору, а детектор 7 устанвливается вместо детектора 9.

При изменении плотности объекта (фиг. 1) изменяются размеры области поверхности объекта R (р), из которой вообще выходят обратнорассеянные электроны. Если р, > у,, то R(p„)<

R(,). Изменяется и распределение обратнорассеянных электронов.в пре

® делах области R (р). Увеличение плотности объекта приводит к уменьшению потока обратнорассеянных электронов иэ области 1. С другой стороны увеличение плотности объекта приводит к тому, что обратнорассеянные электро748129 ны все более плотно распределяются

rio поверхности объекта в пределах

R (р), особенно вблизи оси пучка, а это приводит к увеличению потока электронов из области, ограйиченной сечением пучка радиуса г„ на поверх- 5 ности объекта.

В то же время рассеивающая способность вещества объекта определяется атомным номером 2 для чистого элемента или эффективным атомным номером 2 для образца сложного состава. Поэтому в общем случае потоки электронов из областей 1 и 2 зависят как от плотности, так и от атомного номера. !5

Предлагаемый способ при использо,вании бетатронного источника электронов обеспечивает более высокую точность измерения плотности.

Формула изобретения

Способ контроля плотности материалов, заключающийся в том, что на контролируемый материал направляют пучок электронов, регистрируют обратнорассеянные электроны, вышедшие из части поверхности контролируемого ма териала, не содержащей область, на которую непосредственно падает пучок электронов, отличающийся тем, что, с целью увеличения точности контроля, регистрируют обратнорассеянные электроны, вышедшие из области контролируемого материала, на которую непосредственно падает пучок электронов, а о плотности объекта контроля судят по отношению интенсивностей обратнорассеянных электронов, вышедших иэ соответствующих областей.

Источники информация, принятые во внимание при экспертизе

l. Latter TDT, Measuring Coating

Jhickness by the Bet Back scatter

Jechnique — British J..Nondestruct, Jest, 1975, 17, Р 5, р. 145-152.

2. Ott А Radiouretrishe Dichte,messung nut dern beta- Ruckstreuverfahren-Materia1prufung 1974, 16, Р 5, jS. 132-134 (прототип).

748)29

Составитель В. Парнасов

Редактор Ю. Петрушко Техред я. Бирчак КорректорМ. Коста

Заказ 4348/9 Тираж 801 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4