Способ контроля плотности материалов

Союз Советскнк Социалистических РеспублнкОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1 ц 748129(23) Приоритет Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытийОпубликовано 150780. Бюллетень М 26 Дата опубликования описания 15 . 07. 80(54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ПЛОТНОСТИ МАТЕРИАЛОВ Изобретение относится к контрол - но-измерительной технике, в частности к контролю толщины покрытия и егоплотности, 5Известен 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 11 .Однако этот способ малопригоден для контроля плотности объекта, так как интегральная рассеивающая способность не зависит от плотности объекта.20Наиболее близким к изобретению является способ контроля плотности объекта по обратному рассеянию быстрых электронов, заключающийся в том, что на контролируемый матери- з 5 ал направляют пучок электронов, регистрируют обратнорассеянные элект- роны, вышедшие из части поверхности контролируемого материала,.не :одержащей область, на которую не-. посредственно 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 пре. делах этой области. При этом кроме изменения размеров области 1 и распределения плотности обратнорассеянных электронов по поверхности"объекта в ее пределах происходит 1изменение распределения плотности обратнорассеянных электронов по поверхности объекта в пределах области, на которую непосредственно падает пучок электронов (область 2).Результаты регистрации обратно- рассеянных электронов вышедших из области 1 и области 2 в общем случае являются функциями как эффективного атомного номера объекта 2эфсрф так и его эффективной плотности ргэговПучок моноэнергетических ускоренных электронов от бетатрона диаметром 2 г направляется перпендикулярно поверхности каждого контролируе мого объекта (фиг. 1). Регистрируются только обратнорассеянные электроны, вышедшие из области 1, ограниченной радиусом йо и, таким образом, на содержащей область поверхность объекта, ограниченную сечением пучка на поверхности объекта диаметром 2 г . Размер йо 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 го, 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,Обьект контроля или образца из чистых элементов устанавливается на расстоянии 5 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 17из пластмассовой сцинтиллирующейпленки толщиной 0,03 мм и светозащищенные мембраны 18 из алюминированной лавсановой пленки, а такжесветовод 19 в виде алюминиевой полированной трубки, к которому можетбыть присоединен любой из детекторовбез 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 плен ку и по каналу 3 коллимирующего блока на объект 5. Часть обратнорассеннных электронов, вышедших из поверхности объекта, в пределах областиповерхности объекта, ограниченнойсечением пучка на поверхности объекта (т.е. из круга диаметром - 2 го)проходит по каналу 4 на сцинтиллятор10 датчика 9. Часть обратнорассеянных электронов, вышедших из областиповерхности объекта, не содержащейобласти поверхности диаметром 2 Кпроходит на сцинтиллятор 8 детектора 7 и регистрируется им. Выходныесигналы в каждом цикле работы ускорителя одновременно поступают наюсхему отношений, выходное напряжениекоторой пропорционально отношениюамплитуд импульсов, регистрируетсясамописцем 13.В режиме известного способа детек тор 9 без сцинтиллятора подсоединяется к световоду 19 коллиматора-монитора 16 и регистрирует световое,излучение из сцинтиллирующей пленки 17 пропорциональное току пучка,Если к тому же расстояние между объектом контроля и коллимирующим блокомустанавливается равным 5=(10-20) мм,то реализуется предлагаемый способ. В дополнительном режиме детек тор 9 без сцинтиллятора присоединяется к коллиматору-монитору, а детектор 7 устанвливается вместо детектора 9.При изменении плотности объекта(фиг, 1) изменяются размеры области Б поверхности объекта В (р), из которойвообще выходят обратнорассеянныеэлектроны. Если р,р, то В(р)К( , ) . Изменяется и распределениеобратнорассеянных электронов.в пре Я делах области В (р). Увеличение плотности объекта приводит к уменьшениюпотока обратнорассеянных электроновиэ области 1. С другой стороны увеличение плотности объекта приводитк тому, что обратнорассеянные электро 748129ны все более плотно распределяются по поверхности объекта в пределах Й (р), особенно вблизи оси пучка, а это приводит к увеличению потока электронов из области, ограйиченной сечением пучка радиуса г на поверх ности объекта.В то же время рассеивающая способность вещества объекта определяется атомным номером 2 для чистого элемента или эффективным атомным номером 2 здля образца сложного состава, Поэтому в общем случае потоки электронов из областей 1 и 2 зависят как от плотности, так и от атомного номера. 5Предлагаемый способ при использо,рании бетатронного источника электронов обеспечивает более высокую точность измерения плотности.20Формула изобретенияСпособ контроля плотности материалов, заключающийся в том, что на контролируемый материал направляют пучок электронов, регистрируют обратнорассеянные электроны, вышедшие изчасти поверхности контролируемого материала, не содержащей область, на ко"ворую непосредственно падает пучокэлектронов, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью увеличения точности контроля, регистрируют обратнорассеянные электроны, вышедшие изобласти контролируемого материала,на которую непосредственно падаетпучок электронов, а о плотностиобъекта контроля судят по отношениюинтенсивностей обратнорассеянныхэлектронов, вышедших иэ соответствующих областей.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Ьа 11 ег ТОТ, Меавцг 1 Пд Соа 11 пцс 7 йспеээ Ьу СЬе Вей Васк эса 11 егЮесЬпщце - Вг 111 вЬ Ю, .БопйеэСгцс 1,ЮеэС, 1975, 17, Р 5, р. 145-152.2. 011 А КаЖоцгегг 1 вЬе О 1 сЬ 1 е,щеээцпд пцТ Йеш ЬеСа- йцсЕв 1 гецчегйаЬгеп-Ма 1 ег 1 а 1 ргцйцпд 1974, 16, У 5,Я. 132-134 (прототип).748329 г Составитель В. Парнасоведактор Ю. Петрушко Техред Я. Бирчак Корректор И. Коста лнал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектна аказ 4348/9 ЦНИИПИ и 113035, Тираж 801сударственного комитеелам иэобретений и отква, Ж, Раушская н Подписноеа СССРрытийб., д, 4/5