Электронный плотномер

/24 ПИ ИЗОБРЕТЕН К Р СКОМУ ТЕЛЬСТ стию- ЗнаСР 80 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ(71)Научно-исследовательский интут электронной интроскопии,.приТомском ордена Октябрьской револции и ордена Трудового Красногомени политехническом институтеим.С.И.Кирова.(53).621.387.464 (088.8)1. Авторское свидетельство ССМ 723870, кл.С 01 Я 9/24, 1978(прототип),2Авторское свидетельство ССФ 880105, кл.С 01 Я 9/24, 13,06,(54) (57) .ЭЛЕКТРОННЫЙ ПЛОТНОИЕР, содержащий коллиматор, торец которого ,является опорной поверхностью для контролируемого объекта, детекторысцинтилляторы в световодах и импульсный источник электронов, расположенные по одну сторону от плоскости тор ца коллиматора,;оптическй соединенные со свето водамй фотоумножители , выходы которых соединены с входами блока измерения отношений амплитуд импульсов , ре гистратор отношения рабочих сигналов фотоумножителей,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения точности контроляплотности, в него введены источникимпульсных световых сигналов, блоксравнения, синхронизатор и блок регулирования коэффициента передачитракта с фотоумножителем, причем световоды оптически соединены с излучателем источника световых импульсови отделены от него слабосветопропускающими мембранами, вьцсоды блока из"мерения отношений амплитуд импульсов,соединены через селектор рабочих икалибровочных сигналов с регистратором отношения амплитуд рабочих сигналов и с блоком сравнения, выход которого соединеи Сблоком регулирования Яфкоэффициента передачи тракта с фото- Сумножителем, а синхроиизирующий выход импульсного источника электроновсоединен с входом. синхронизатора, выходы которого соединены с управляющими входами селектора и с источникомсветовых импульсов.2. Плотномер по п.1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что слабосветопропускающие мембраны выполнены,например, из алюминироваиной лавсановой пленки.9 197 товых потоков изсцинтилляторов изза сильных изменений потоков обратнорассеянных электронов на сцннтилляторы во время нарушения контакта объекта с торцовой плоскостью коллиматора и при перемещении образцов. При этом поток обратнорассеянных электронов на охватывающий сцинтнллятор резко возрастает, а поток на сцинтиллятор во внутреннем канале регистрации резко падает. После приведения в контакт с торцомколлиматора следующего образца производят только частичное восстановление . режимов работы фотоумножителей изза различий в длительностях процессов смены образцов, из-за противоположного характера изменений режимов работы фЭу, из-эа общего старения ФЭУ со временем, изменений температуры и т.д., причем даже такое неполное восстановление является длительным, что ограничивает не только точность контроля, но и его производительность.Цель изобретения повышение точности контроля плотности.1Цель достигается тем, что в предлагаемий плотномер, содержащий коллиматор, торец которого является опорной поверхностью для. контролируемого объекта, детекторы-сцинтилляторыв световодах и импульсный источникэлектронов, расположенные по однусторону от плоскости торца коллимато-,ра оптически соединенные со световодами фотоумножители, выходы которыхсоединены с входами блока измеренияотношения амплитуд выходных сигналов фотоумножителей, регистратор отношения амплитуд выходных сигналовфотоумножителей, введены источник импульсных световых сигналов, блок сравнения, синхронизатор и блок регули- рования коэффициента передачи тракта с фотоумножителем, причем светово ды оптически соединены с излучателем источника световых импульсов и отделены от него слабосветопропускающими мембранами, выход блока измерения отношений амплитуд импульсов соединен через селектор рабочих и калибровочных сигналов с регистратором отношеагния амплитуд рабочих сигналов и с блоком сравнения, выход которого соединен с блоком регулирования коэффициента передачи тракта с фотоумножителем, а синхронизирующий выход им911971 пульсного источника электронов сое. динен с входом синхронизатора, выходы которого соединены с управляющими входами селектора и с источником световых импульсов, а также тем, .что слабосветопропускающие мембраны выполнены, например, из алюминированной лавеановой пленки.В рабочем цикле излучения пучка электронов импульсным источником синх 10 ронизатор и селектор обеспечивают поступление выходного сигнала блока измерения отношений. только на регистратор отношений. При этом оптическая связь. между световодами через излуча тель источника импульсных световых сигналов практически не возникает изза слабого светопропускания мембран,Между рабочими циклами излучения пучка электронов импульсным источником синхронизатор и селектор , обеспечивают калибровочные циклы: многократные запуски источника импульсных световых сигналов и поступление выходных сигналов блока измере-Ц .ния отношений только на вход блока сравнения. В каждом таком калибровочном цикле излучатель источника импульсных световых сигналов обеспечиваетимпульс света высокой интенсивности, превышающей в 100-1000 раз интенсивность светового излучения сцинтилляторов в рабочем цикле, причем такой, что через слабосветопропус кающие мембраны в световоды про ходят световые потокй, близкие к световым потокам, излучаемым сцинтилляторами под действием потоков обратнорассеянных электронов в ра бочем цикле, Причем неизменность световодов, мембран и их взаимное расположение относительно источ-, ника обеспечивает неизменность отношения световых потоков, излучае мых в световоды, так что изменение отношения выходных сигналов фотоумножителей в каждом калибровочном цикле определяется только изменением отношения коэффициентов передачи Ж фотоумножителей и не. зависит от стабильности, интенсивности светового импульса, от излучателя источника импульсных световых сигналов. При этом по соотношению между порогом55 срабатывания блока сравнения и амплитудой сигнала, поступающего от блока измерения отношений, с по 4мощью блока регулирования происходит.изменение коэффициента передачиодного из фотоумножителей, приводящее к увеличению или уменьшению отношения коэффициентов передачи в зависимости от того, больше ли соответственно отношение коэффициентовпередачи фотоумножителей или меньшев данный момент времени отношениякоэффициентов передачи, соответствующего порогу срабатывания блока сравнения.Реализация ко всему этому 10-100калибровочных циклов на каждый рабочий и следование калибровочныхциклов практически с неизменным периодом обеспечивает также малую статистическую погрешность сохраненияотношения коэффициентов передачи фотоумножителей в предлагаемом плотномере а следовательно, независимостьотношения коэффициентов передачифотоумножителей от режима работы врабочих циклах, чем достигается-более высокая точность контроля плотности предлагаемым плотномером посравнению с известными.На чертеже показана схема предлагаемого плотномера,Предлагаемый плотномер содержитимпульсный источник электронов, нап-.ример, бетатрон 1 с трактом 2 формирования электронного пучка, скоторым соединен коллиматор 3, имеющий канал 4 для проводки электронов,внутренний канал 5 регистрации и торец 6, на который во время измерений опирается один из контролируемыхобъектов 7. Охватывающий коллиматор кольцевой сцинтиллятор 8 находится в световоде 9, имеющем тонкуюсветонепроницаемую мембрану 10. Второй кольцевой сцинтиллятор 11 находится в световоде 12, имеющем 1тонкую светонепроницаемую мембрану 13 и ограниченном частью внутреннето канала регистрации коллиматора. Фотоумножители 14 и 15 оптически соединены соответственно со световодами 9 и 12, Излучатель 16 источника 17 импульсных световых сигналов оптически соединен через отверстйя 18 со световодами 9 и 12 и отделен от них слабосветопропускающими мембранами 19 из лавсана с- алюминиевым напылением, В качестве излучателя использован светодиод в импульсном режиме. Выходы фо911971 40 45 50 55 тоумножителей 14 и 15 соединены с входами блока 20 измерения отношений, выход которого соединен с входами линейных пропускателей 21 и 22, образующих селектор. Выход пропускателя 22 соединен с регистратором 23 отношения, а выход пропускателя 21 соединен с блоком 24 сравнения на основе амплитудного дискриминатора, выход которого соединен с входом .регулятора усиления ФЭУ на основе схемы 25 совпадений, схемы 26 антисовпадений, триггера 27 с раздельными входами и двухполярным питанием Цц в оинтегрирующей цепи 28 и управляемого источника 29 питания делителя ФЭУ 14. Делитель ФЭУ 15 соединен с неуправляемым источником 30 питания. Синхронизирующий выход импульсного источника электронов соединен с входом синхронизатора одновибратора 31, выход которого соединен с управляющим входом линейного пропускателя 22 селектора, а через,дифференцирующую цепочку 32 с входом генератора 33 серии .импульсов, выход которого соединен с входом линейного пропускателя 21 селектора, входом схемы 25 совпадений, входом схемы 26 антисовпадений и через дифферен цирующую цепочку 34 с входом источника 17 импульсных световых сигналов,В момент излучения бетатрона 1 в рабочем цикле - электроны проходят по тракту 2 формирования и каналу 4 коллиматора на объект 7. Обратнорассеянные электроны проходят на детекторы - сцинтилляторы 8 и 11, световое излучение которых поступает в световоды 9 и 12, и часть его регистрируется фотоумножителями 14 и 15, рабочие выходные сигналы которых поступают на блок 20 измерения отношений. Вследствие малого коэффициента светопропускания мем-. бран 18 световое излучение из одного световода в другой практически не проходит, и световоды в рабочем цикле являются практически оптически изолированными друг от друга. Одновременно с излучением электронов с синхронизирующего выхода бетатрона на одновибратор 3 поступает запускакщий импульс, и одновибратор 31 формирует импульс,.которым открывается линейный пропуска- тель 22 на время, незначительно превышающее время срабатывания блокаизмерения отношений, и рабочий им-.:пульс с выхода блока 20 измерения отношений поступает 5на регистратор 23 отношений покаУэания которого используются в ка-честве меры плотности при наличииобъекта на торце.коллиматора.Задним Фронтом импульса одновибратора 31,выделяемым.дифференцирующей цепочкой 32, запускается генератор 33 серии импульсов, импульсыс выхода которого, следукицие с периодом, незначительно превосходящим удвоенную длительность срабатывания блока измерения отношений,.и имеющие длительность, превосходящую длительность срабатывания блока измерения отношений, поступаютна управляющий вход пропускателя 21, 20на вход схемы 25 совпадений и навход схемы 26 антисовпадений. Передними фронтами импульсов серии, заполняющей период следования рабочих 25 цикловая выделяемью дифференцирующей цепочкой 34, запускается источник 17 импульсных световых сигналов.При этом в момент времени, соответствующий Фронту импульса от генератора:-серий, излучатель 16 источникасветовых импульсов испускает импульссвета, интенсивность которого превосходит интенсивность светового излу чения сцинтиллятора в рабочем цикле в 100-1000 раз. Это обеспечивает 35 прохождение в световоды 9 и 12 черезслабопропускающие мембраны световыхимпульсов, интенсивность которыхблизка к интенсивности светового излучения от сцинтилляторов. При этомотношение интенсивностей световыхимпульсов, прошедших одновременнов световоды 9 и 12 от излучателя16, не зависит от интенсивности све=тового импульса излучателя ввиду .постоянства геометрии и свойств световодов 9 и 11 и мембран 18. Фотоумножители 14 и 15 регистрируют этикалибровочные световые импульсы изсветоводов 9 и 12, а блок измерения отношений амплитуд Формирует на выходе импульс, амплитуда которогопропорциональна отношению амплитуд импульсов от ФЭУ и который поступает через пропускатель 21, открытый импульсом от генератора 33 серий,на блок сравнения " амплитудный дискриминатор 24. При этом амплитуда импульса от блока измерения от911971 7ношений отличается в каждом калибровочном цикле от таковоГо в предьдущем калибровочном цикле только засчет различия в коэффициентах пере-дачи ФЭУ в.моменты времени, соответствующие этим циклам,Если, например, в результате увеличения отношения коэффициентов передачи фотоумножителей 14 и 15 амплитуда импульса от блока измерения Оотношений стала превышать порог срабатывания дискриминатора 24, то импульс от дискриминатора проходитна входы схемы 25 совпадений и схемы 26 антисовпадений, на другие входы которых воздействует одновременно импульс от генератора 33 серий,и с выхода схемы 25 совпадений на.вход триггера поступает импульс,переключающий триггер 27 в положение, которое приводит к перезарядке емкости интегрирующей .цепочки 28,в результате чего напряжение на выходу источника 29 питания изменяется и изменяется напряжение питания делителя ФЭУ.До тех пор, пока отношение коэффициентов передачи ФЭУ 14 и.15 остается большим отношения, соответствующего порогу срабатывания дискриминатора, на триггер поступают впоследующих. циклах калибровки им, пульсы только от схемы совпаденийи состояние триггера не изменяется,Это приводит к продолжению изменения коэффициента передачи ФЗУ 14, З 5Если в результате изменения коэф.фициента передачи ФЭУ 14 отношениекоэффициентов передачи ФЭУ 14и 15 станет меньшим отношения, соответствующего порогу срабатывания 40дискриминатора 24, то импульс навыходе дискриминатора отсутствует,а схема антисовпадений формируетимпульс, который изменяет положениетриггера на противоположное.45Зто приводит к перезарядке конденсатора интегрирующей цепи 28 и к противоположному изменению напряжения на выходе источника 29питания делителя ФЭУ 14, в результате чего отношение коэффициентовпередачи ЗУ возрастает.Охват калибровкой как ФЭУ, так иблока измерения отношени 6, независимость калибровки отношения коэффициентов, передачи от стабильностиисточника импульсных световых сигнанов, значительное количество калибровочных циклов (50-100)междурабочими циклами позволяет поддерживать длительное время отношение коэффициентовпередачи от одного рабочего цикла к другому с точностьюне менее 0,53, независимо от режимовработы ФЭУ в рабочих циклах, задаваемых как процессами измерения плотности, так и процессами смены образцов, и обеспечивает контроль плотности, например ферритов с точностью0,1 Х. При этом точностьпредлагаемого плотномера:.определяетсяв основном методическими погрешностями,статистическими погрешностями регистрации обратнорассеянных электронов и аппаратурными погрешностямиблока измерения отношений и блокасравнения, в то время как для известных плотномеров основной вклад в гораздо большую погрешность измеренийвносит нестабильность отношениякоэффициентов передачи ФЭУ.Предлагаемый плотномер обеспечивает более .высокую точность контроляплотности, чем известные плотномеры,независящую от производительностиконтроля, задаваемой в основном длительностью процессов смены образцов,Как и известные плотномеры, предлагаемый плотномер предназначен для контроля плотности спеченных материалов, изготовляемых методами порошковой металлургии,