Способ плотностной дефектоскопии твердых материалов

СПОСОБ ПЛОТНОСТНОЙ ДЕФЕКТОСКОПИИ ТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ, включающий измерение интенсивности излучения с энергией в диапазоне 1,0-2,0 МэВ, прошедшего через образец при его размещении на пути коллимированного пучка гамма-квантов, а также при отсутствии образца в этом пучке, отличающийся тем, что, с целью повышения точности локализации плотностных дефектов в образцах твердых материалов неправильной геометрической формы, конфигурация поверхности которых не позволяет определить толщину образца в месте просвечивания путем ее непосредственных измерений, образец перед измерениями размещают в кювету и производят дополнительное измерение интенсивности излучения после заполнения кюветы с размещенным в ней образцом жидкостью или сыпучим мелкодисперсным материалом, после чего рассчитывают плотность твердого материала в месте просвечивания по формуле

где I₀ - интенсивность излечения, измеренная при отсутствии образца в коллимированном потоке гамма-квантов;
I - интенсивность излучения, прошедшего через образец при его помещении в кювету на пути гамма-квантов;
I_ж(с) - интенсивность излучения, прошедшего через образец и жидкость или мелкодисперсный сыпучий материал в кювете;
_ж(c) - плотность жидкости или сыпучего мелкодисперсного материала;
- массовый коэффициент ослабления излучения;
d_к - ширина кюветы.

Изобретение относится к плотностной дефектоскопии твердых материалов, в частности горных пород и руды. Оно может использоваться для обнаружения и локализации плотностных неоднородностей в образцах как геометрически правильной, так и неправильной формы. Изобретение может также использоваться в дефектоскопии строительных и других материалов.
Известен способ плотностей дефектоскопии материалов, основанный на измерении веса образца этого материала в воздухе и в жидкости с последующим расчетом его средней плотности и сопоставлением этого значения со среднестатическим значением плотности данного материала. Различие этих величин свидетельствует о наличии дефекта в материале. Недостатком данного способа является невозможность локализации плотностных дефектов внутри образцов.
Известен также способ плотностей дефектоскопии твердых тел, основанный на просвечивании образцов узким пучком ионизирующего излучения разноактивного источника с оценкой плотности образца в месте просвечивания по формуле
= - где l и l_o - интенсивность радиоактивного излучения на входе и на выходе из образцов узкого пучка;
- массовый коэффициент ослабления излучения;
d - толщина образца в месте просвечивания.
Данный способ позволяет выявить и локализовать плотностные неоднородности внутри образца твердого материала, однако для однозначной идентификации плотноcтного дефекта в образце необходимо знать его толщину d в месте просвечивания.
Известен способ, обеспечивающий одновременное просвечивание образцов узким пучком гамма-квантов и определение толщины образца по линии просвечивания путем непосредственных измерений штангенциркулем, сопряженным с коллимирующим устройством. Этот способ позволяет точно локализовать плотностные дефекты лишь в образцах, конфигурация поверхности которых допускает проведение непосредственных измерений толщины. В противном случае применение данного способа сопряжено с большими погрешностями выявления и локализации плотностных дефектов.
Целью изобретения является повышение точности локализации плотностных дефектов в образцах твердых материалов неправильной геометрической формы. Реализация поставленной цели позволяет повысить качество плотностной дефектоскопии.
Сущность изобретения заключается в следующем. Образец твердого материала перед измерениями помещают в кювету, производят дополнительное измерение интенсивности излучения после заполнения кюветы с размещенным в ней образцом жидкостью или сыпучим мелкодисперсным материалом, после чего рассчитывают плотность твердого материала в месте просвечивания по формуле
= - где l_o - интенсивность излучения, измеренная при отсутствии образца в коллимированном потоке гамма-квантов;
l - интенсивность излучения, прошедшего через образец при его помещении в кювету на пути гамма-квантов;
l_ж(с) - интенсивность излучения, прошедшего через образец и жидкость или мелкодисперсный сыпучий материал в кювете;
_ж(с) - плотность жидкости или сыпучего мелкодисперсного материала;
- массовый коэффициент ослабления излучения;
d_k - ширина кюветы.
На фиг.1 изображена схема плотностной дефектоскопии твердых материалов на образцах неправильной геометрической формы, конфигурация поверхности которых не допускает непосредственных измерений толщины образцов в месте просвечивания узким пучком гамма-квантов. Отдельные стадии измерения обозначены буквами "а", "б" и "в". Цифрами на фиг.1 обозначены: 1 - свинцовые экраны-коллиматоры; 2 - коллимированный узкий пучок гамма-излучения; 3 - источник гамма-излучения; 4 - детектор излучения; 5 - кювета; 6 - образец твердого материала; 7 - жидкость или мелкодисперсный сыпучий материал.
На фиг. 2 приведены результаты расчетов распределения плотности вдоль образца кавернозного пестрого сильвинита с выщелоченной, не допускающей непосредственных измерений его толщины поверхностью, выполненных по данным измерений в узком пучке гамма-квантов рассматриваемым способом.
Изобретение осуществляется следующим образом. С помощью свинцовых экранов 1 с узкими отверстиями создают коллимированный поток гамма-квантов 2, испускаемых источником гамма-излучения 3. Для того, чтобы интенсивности прошедших через образец излучений не зависели от вещественного состава образцов, для плотностной дефектоскопии используют источники гамма-излучения энергией 1,0-2,0 МэВ. Детектором 4 осуществляется регистрация интенсивности излучения. Измерение производят в три стадии. На первой стадии в поток гамма-квантов помещают кювету 5 и производят измерение интенсивности излучения l_o, прошедшего через кювету (см. фиг.1а). На второй стадии в кювету помещают образец 6 и измеряют интенсивность излучения l (см. фиг.1б). На третьей стадии, не меняя положения образца в кювете, последнюю заполняют жидкостью (или мелкодисперсным материалом) так, чтобы она заполнила все неровности поверхности образца, после чего производят дополнительное измерение излучения, прошедшего через образец и жидкость (мелкодисперсный сыпучий материал) l_ж(с).
После выполнения всех измерений производят расчет плотности твердого материала в месте просвечивания.
Просвечивание образцов твердых материалов по отдельным пересечениям позволяет построить распределение плотности вдоль этих пересечений, на которых плотностные дефекты проявляются в виде аномалий плотности. На фиг.2 показано подобное распределение плотности в кавернозном пестром сильвините. Измерения выполнялись с источником гамма-излучения Со⁶⁰ с использованием измерительной аппаратуры РСР-3. В качестве жидкости использовалось трансформаторное масло плотностью 1,900 кг/м³. Коллимация излучения осуществлялась свинцовыми экранами с отверстиями диаметром 8 мм и длиной 70 мм. Кювета была изготовлена из оргстекла толщиной 0,7 мм. Средняя плотность пестрого сильвинита 2010 кг/м³. Положительные дефекты плотности обусловлены включениями каменной соли и глинистого материала плотностью 2200-2300 кг/м³, отрицательные - полостями внутри образца.
Использование: в дефектоскопии твердых материалов, а более конкретно - в плотностной дефектоскопии для изучения образцов твердых материалов как правильной, так и неправильной геометрической формы. Сущность изобретения: образец помещают в кювету, которую располагают в коллимированном пучке гамма-квантов, и производят дополнительное измерение интенсивности излучения после заполнения кюветы жидкостью или сыпучим мелкодисперсным материалом, после чего вычисляют значение плотности твердого материала в месте просвечивания по зависимости, связывающей этот показатель с величинами интенсивностей прошедшего через кювету излучения при отсутствии и присутствии в ней образца, а также интенсивность излучения, прошедшего через кювету с образцом и наполняющей ее жидкостью (сыпучим материалом). 2 ил.