Способ измерения толщины покрытия

)4 С 01 В 15/О ЕНИ ЕЛЬСТВ юл. )Ф 15едовательскийинтроскопииий и А.И.Безу088.8)ам иностранноормация, 1074 инст л печа- У 33,е толщины внутых покрытий химс помощью нейт74, М 1 йе-Липе ическои нов. (ПНР) 16, 912,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИПРИ ГННТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗ К АВТОРСКОМУ( С(911), с. 17.ИзмеренипластмассойаппаратурыБЧА-Ва 1, 1913-14. Изобретение относится к области нейтронных способов контроля материалов, а именно - к способам измерения толщины покрытия на подложке из водородосодержащих материалов при одностороннем доступе к объекту контроля.Известен способ, заключающийся в обучении объекта быстрыми нейтронами и регистрации интенсивности обратно рассеянных замедлившихся в водородсодержащем слое нейтронов. Способ используется для определения тол щины водородосодержащих покрытий на металлических подложках, что указывает на большую зависимость регистрируемого параметра от толщины водородсодержащего слоя. Применительно к измерению толщины металлических покрытий или экранов на водородосо(54) (57) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ТОЛЩИНЫ ПОКРЫТИЯ, например металлического, наподложке из водосодержащего материала, заключающийся в том, что облучают объект контроля быстрыми нейтронами и регистрируют интенсивность потока излучения обратно рассеянныхмедленных нейтронов, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что, с целью повыше ния точности и чувствительности измерения, дополнительно регистрируютинтенсивность гамма-излучения радыационного захвата медленных нейтроновядрами элементов материала покрытияи по отношению интенсивностей регистрируемых потоков излучения судято толщине покрытия,2держащих подложках известный способ может использоваться лишь при постоянной толщине подложки и концентрации ядер водорода в материале подложки. В противном случае возникает большая погрешность в измерении толщины из-за флуктуаций указанных параметров.Наиболее близким по сущности к предложенному способу является способ измерения толщины покрытия, например, металлического, на подложке из водородсодержащего материала, заключающийся в том, что облучают объект контроля быстрыми нейтронами и регистрируют интенсивность излучения обратно-рассеянных медленных нейтронов. Точное определение толщины металлического экрана известным способом возможнотакже только в случае постоянства параметров водородсодержащего слоя (толщины, концентрации элементов), При изменении указанных параметров возникает погрешность в измерении толщины металлического экрана, что обусловлено изменением замедляющих и поглощающих свойств водородсодержащего слоя по отношению к нейтронам. 10Целью изобретения является повышение точности и чувствительности измерения.Поставленная цель достигается тем, что дополнительно регистрируют интенсивность гамма-излучения радиационного захвата медленных нейтронов ядрами элементов материала покрытия и по отношению интенсивностей регистрируемых потоков излучения судят о толщине покрытия.При увеличении толщины покрытия поток регистрируемых медленных нейтронов на поверхности покрытия уменьшается из-за удаления замедляющего 25 материала подложки от источника и детектора и из-за поглощения обратно рассеянных в подложке медленных ней;тронов материалом покрытия (в частности, при реакции радиационного захвата), В отличие от потока медленных нейтронов на поверхности покрытия поток гамма-излучения радиационного захвата, согласно экспериментальным данным, с увеличением толщины покрытия увеличивается. Так как поле медленных нейтронов на поверхности покрытия (при данной его толщине) и поле медленных нейтронов в материале покрытия полностью определяются полем медленных нейтронов, создаваемым водородосодержащей подложкой (по аналогии с прототипом), то и флуктуации этого поля (флукщуации сВОЙстВ материала пОдлОжки по Отно 45 шению к нейтронам) приводят к соответствующим изменениям регистрируемых потоков медленных. нейтронов и гамма-квантов радиационного захвата на поверхности покрытия, то есть, с50 увеличением поля медленных нейтронов, создаваемого подложкой, пропорцио: нально увеличиваются регистрируемые потоки излучений на поверхности покрытия (при данной его толщине), Сле 55 довательно, измерение отношения регистрируемых потоков излучений дает возможность исключить зависимости регистрируемого параметра (отношения) от флуктуаций свойств материала подложки и тем самым позволяет существенно повысить точность измерения толщины покрытия (экрана) по сравнению с известным способом, Поскольку регистрируемые потоки излучений в зависимости от толщины покрытия имеют обратный характер, то есть один регистрируемый параметр возрастает, а другой - убывает с увеличением толщины покрытия, то измерение отношения регистрируемых потоков приводит к увеличению чувствительности способа по сравнению с известным.Таким образом, регистрируя на поверхности покрытия дополнительно к потоку медленных нейтронов поток гамма-квантов, возникающих при радиационном захвате медленных нейтронов ядрами элементов в материале покрытия, и измеряя отношение регистрируемых потоков можно существенно повысить точность и чувствительность способа по сравнению с известным.Данное изобретение можно пояснить на примере измерения толщины стенки стального трубопровода, по которому транспортируется вода или пульпа (за медляющая среда). На чертеже представлены экспериментальные зависимости потока медленных нейтронов на поверхности трубы (кривая 1 - известный способ) и потока гамма-квантов радиационного захвата медленных нейтронов ядрами железа стенки трубы (кривая 2) вотносительных единицах (нормированы на соответствующие величины потоков при минимальной толщине стенки трубы в проведенном эксперименте). На кривых 1 и 2 соответствующими цифрами отмечены величины регистрируемых потоков при данной толщине стенки трубопровода (Й,) в зависимости от изменения свойств замедляющей среды (воды, пульпы), которые определяются в данном примере следующими факторами: изменением водородосодержания транспортируемого материала за счет появления в воде пузырьков воздуха или газа, изменением концентрации твердого материала в пульпе, неодинаковым заполнением трубопровода транспортируемым материалом (вода, пульпа) в разных местах трубопровода и в различные моменты времени, В данном эксперименте изменение параметров замедКорректор И.МУск р Л.П ред И дидык Заказ 1927 Тираж Ь 83 ВНИИПИ Государственного комите 113035, МоскваПодписное по изобретениям и открыт -35, Раушская наб., д. 4 м при ГКНТ СС изводственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,1 5 Ь 714 ляющего слоя имитировалось различным заполнением трубопровода водой. Из анализа кривой 1 видно, что разброс значений определяемой толщины из 5 вестным способом довольно велик ЬЙ) при флуктуациях параметров водородосодержащего слоя,а в предло" женном способе такая погрешность практически полностью устраняется (кривая 3). Кривая 3 представляет функцию отношения регистрируемых потоков излучений (потока гамма-квантов радиационного захвата к потоку медленных нейтронов) от толщины стенкитрубопровада Из анализа кривыхфиг. 1 можно сделать вывод, чтопредложенный способ практически полностью устраняет зависимость регистрируемого параметра от флуктуацийсвойств замедляющего материала подложки и повышает чувствительностьво всем диапазоне исследуемых толщинстенки трубопровода примерно в 2 раза.