Электронный плотномер

(19) (1) ) А 1 Б 23/22, С 01 И 9/24 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Научно-исследовательский институт электронной интроскопии прц Томском ордена Октябрьской Революциии ордена Трудового Красного Знамениполитехническом институтеим. С.М, Кирова(56) Авторское свидетельство СССРУ 911971, кл. С 01 И 23/22,С 01 Т 1/208, С 01 И 9/24, 30,09,.80,(54)(57) 1. ЭЛЕКТРОННЫЙ ПЛОТНОМЕРпо авт.св, В 911971, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены корректирующий поглотитель с блоком его перемещения, элемент сравнения коррекции, блок регулирования непрерывнокалибруемого отношения коэффициентовпередачи усилительных трактов с фотоэлектронными умножителями (ФЭУ) с запоминанием выходного сигнала, синхронизатор коррекции, причем вход элемента сравнения коррекции соединен совходом регистратора отношения амплитуд рабочих сигналов, а выход элемента сравнения коррекции подключен ковходу блока регулирования непрерывнокалибруемого отношения коэффициентовпередачи усилительных трактов с ФЭУс запоминанием выходного сигнала,управляющий памятью вход которогоподключен к выходу синхронизаторакоррекции, соединенного с блокомперемещения корректирующего поглотителя,2. Плотномер по п. 1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что в нем блок регулирования непрерывно калибруемого отношения коэффициентов передачи усилительных трактов с ФЭУ с запоминанием выходного сигнала выполнен в виде полого цилиндра со смещенными по его высоте отверстиями, закрытыми слабо- пропускающими мембранами, и соосно соединенного с полым цилиндром электромеханического привода с блоком управления.Изобретение относится к областиконтроля объектов радиационными методами и является усовершенствованиемизвестного электронного плотномера,описанного в авт,св, СССР Р 911971 5и предназначенного, преимущественнодля контроля плотности спеченных материалов, изготавливаемых методамипорошковой металлургии,Основным изобретением является 1 Оэлектронный плотномер по авторскомусвидетельству В 911971, содержащийколлиматор, торец которого являетсяопорной поверхностью для контролируемого объекта, детекторы-спинтилляторы в световодах и импульсный источник электронов, расположенные по однусторону от плоскости торца коллима-.тора, оптически соединенные со световодами фотоумножители, выходы которых соединены со входами блока измерения отношения амплитуд импульсов,регистратор отношения рабочих сигналов фотоумножителей, источник импульсных световых сигналов, блок сравнения, синхронизатор и блок регулирования коэффициента передачи тракта сфотоумножителем, причем световодыоптически соединены с излучателямиисточника световых импульсов и отде- ЗОлены от него слабосветопропускаюшрмимембранами, выходы блока измеренияотношений амплитуд импульсов соединены через селектор рабочих и калибровочных сигналов с регистратором отношения амплитуд рабочих сигналови с блоком сравнения, выход которогосоединен с блоком регулирования коэффициента передачи тракта с фотоумножителем, а синхронизирующий выход 4 Оимпульсного источника электронов соединен с входом синхронизатора, выходы которого соединены с управляющими входами селектора рабочих и калибровочных сигналов и с источникомимпульсных световых сигналов.Недостатком известного плотномера является невысокая точность,обусловленная неодинаковой степеньюизменения свойств сцинтилляторов 5 Опод действием потоков обратнорассеянных электронов вследствие резкихвозрастаний потока обратнорассеянных электронов на один из сцинтилляторов при сменах контролируемых образцов при одновременных резкихуменьшениях потока на другой, ипогрешностью, обусловленной изменением энергии электронов в пучке отускорителя в связи с тем, что, например, увеличение энергии электронов эквивалентно уменьшению плотности,Целью изобретения является повышение точности за счет уменьшенияпогрешностей, обусловленных разной степенью радиационных изменений свойств сцинтилляторов и изменением энергии электронов в пучкев процессе контроля.Поставленная цель достигается тем,что в электронный плотномер по основному авт.св. Р 911971 введены корректирующий поглотитель с блоком егоперемещения, элемент сравнения коррекции, блок регулирования непрерывнокалибруемого отношения коэффициентовпередачи усилительных трактов с фотоэлектронными умножителями (ФЭУ) сзапоминанием выходного сигнала, синхронизатор коррекции. Вход элементасравнения коррекции соединен со входом регистратора отношения амплитудрабочих сигналов, а выход подключенк входу блока регулирования непрерывно калибруемого отношения коэффициентов передачи усилительных гракгов с ФЭУ с запоминанием выходногосигнала, управляющий памятью, входкоторого подключен к выходу синхронизатора коррекции, соединенного сблоком перемещения корректирующегопоглотителя.Блок регулирования непрерывнокалибруемого отношения коэффициентов передачи усилительных трактовс ФЭУ с запоминанием выходного сигнала выполнен в виде полого цилиндрасо смещенными по его высоте отверстиями, закрытыми слабопропускающимимембранами, и соосно соединенного сполым цилиндром электромеханическогопривода с блоком управления.Введение в известный электронныйплотномер корректирующего поглотителя, элемента сравнения коррекции,блока регулирования отношения коэффициентов передачи усилительных трактов с ФЭУ, синхронизатора коррекциии осуществление с их помощью цикловкоррекции компенсирует изменениемзначения отношения коэффициентов передачи трактов с ФЭУ, изменениесвойств сцинтилляторов и изменениеэнергии электронов в пучке от ускорителя между циклами коррекции, Пере1056726 ход от цикла коррекции к серии циклов контроля обеспечивается синхронизатором коррекции, включающим память выходного сигнала блока регулирования отношения коэффициентов передачи, который сохраняет свой выходной сигнал конца цикла коррекции(например, выходное напряжение илиугловое положение вала) неизменнымв течение последующей серии рабочих 1 Оциклов, которая проходит при скорректированном значении отношения коэффициентов передачи усилительных трактов с ФЭУ,На чертеже представлена структурная схема электронного плотномера.Плотномер содержит импульсный источник электронов 1, например бетатрон, с трактом 2 формирования электронного пучка, с которым соединен 20коллиматор 3, имеющий канал для проводки электронов 4, внутренний канал регистрации 5 и торец 6, на который в рабочем цикле контроля опирается один из контролируемых объектов 257, а в рабочем цикле коррекции - неизменный корректирующий поглотитель8. Охватывающий коллиматор детекторсцинтиллятор 9 находится в световоде10, имеющем тонкую светопроницаемую Зо1мембрану 11. Второй детектор-сцинтиллятор 12 находится в световоде 13,имеющем тонкую светопроницаемую мембрану 14 и ограниченном частью внутреннего канала регистрации коллиматора.Фотоумножители 15 и 16 оптическисоединены соответственно со световодами 10 и 13. Излучатель 17. источника импульсных световых сигналов 4018 оптически соединен через отверстия 19 со световодами 10 и 13 и отделен от них слабосветопропускающимимембранами 20 из лавсана с алюминиевым напылением. В качестве излучателя использован светодиод в импульсном режиме,Усилительные тракты, образованныесоответственно фотоумножителем 15,усилителем 21 его выходного сигнала 5 Ои источником питания 22 делителя фотоумножителя, а также фотоумножителем 16, усилителем 23 его выходногосигнала и источником питания 24 делителя фотоумножителя, подсоединены 55ко входам блока измерения отношенияамплитуд импульсов 25, выход которого соединен со входом селектооа 4калибровочных и рабочих сигналов 26, образованного линейными пропускателями 26.1 и 26,2, Выход пропускателя 26.1 соединен с блоком сравнения 27 на основе компаратора с интегрирующей цепочкой, выход которого соединен с управляющим входом усилителя 23, являющегося блоком регулирования коэффициента передачи тракта 1. Выход пропускателя рабочих сигналов 26.2 соединен с регистратором отношения амплитуд рабочих сиг-, налов 28.Синхронизирующий выход источника электронов 1 соединен со входом синхронизатора 29, соответствующие выходы которого соединены с источником импульсных световых сигналов 18 и с1пропускателями 26,1 и 26,2 селектора.6Выход пропускателя 26.2 селектора рабочих и калибровочных сигналов соединен со входом элемента сравнения коррекции 30 на основе компаратора с интегрирующей цепочкой, выход которого соединен с блоком регулирования отношения коэффициентов передачи усилительных трактов с ЭУ с запоминанием выходного сигнала на основе электро- механического привода 31 с блоком управления 32, аналогичных используемым в самопишущих приборах, и, например, регулируемой диафрагмы свето- передачи источника импульсных све-, товых сигналов в световоды, . выполненной в виде соединенного с валом прчвода полого охватывающего источник импульсных световых сигналов цилиндра 33 с двумя отверстиями 34 в стенках, оси которых лежат в разных диаметральных плоскостях цилиндра, но в одной плоскости с общей осью отверстий 19. Синхронизатор коррекции 35 соединен с блоком регулирования отношения коэффициентов передачи трактовс ФЭУ и устройством 36 перемещениякорректирующего поглотителя на торецколлиматора, выполненного в видеповоротного диска с электромеханическим приводом, на котором постоянно закреплен корректирующий поглотитель 8 и временно фиксируютсяконтролируемые образцы,Устройство работает следующим об"разом, 1056726В момент излучения бетатронакак в рабочем цикле контроля плотности объектов, так и в рабочем циклекоррекции электроны проходят по трак 5ту формирования 2 и каналу коллиматора 4 на объект 7 в рабочем циклеконтроля или на установленный на то- .рец коллиматора устройством 36 корректирующий поглотитель 8 в рабочем цик Оле коррекции. Обратнорассеянные электроны проходят на детекторы-сцинтилляторы 9 и 12, световое излучение ко"торых поступает в световоды 10 и 13,и часть его регистрируется фотоумножителями 15 и 16, рабочие выходныесигналы которых усиливаются усилителями 21 и 23 и поступают на блокизмерения отношений 25, Вследствиемалого коэффициента светопропускания мембран 19 световое излучение,из одного световода в другой практически не проходит и световоды врабочем цикле практически оптическиизолированы друг от друга. 25Одновременно с излучением электронов с синхронизирующего выхода бетатрона на синхронизатор 29 поступаетсинхроимпульс, в соответствии скоторым синхронизатор открывает про-пускатель 26.2 селектора на время,незначительно превышающее время срабатывания блока измерения отношения25, и рабочий импульс с выхода блокаизмерения отношения 25 поступает нарегистратор отношения 28, показаниякоторого в рабочем цикле контроляплотности объектов используются в качестве меры плотности при наличииобъекта 7 на торце коллиматора, а врабочем цикле коррекции - для контроля за ходом цикла коррекции и вкачестве критерия функционированияэлектронного плотномера.В течение периода следования импульсов излучения бетатрона с временным сдвигом относительно синхроимпульсов бетатрона, незначительно превьппающим интервал, в течение которогопропускатель 26 поддерживается от 50крытым, и с периодом следования, близким к двойному значению сдвига, синхронизатор проводит калибровочныециклы: многократно запускает источникимпульсных световых сигналов 18 и од 55новременно открывает пропускатель26.1 на время, незначительно, превышающее время срабатывания блока измерения отношения,При этом излучатель 17 источника световых импульсов испускает импульс света, интенсивность которого превосходит интенсивность светового излучения сцинтиллятора в рабочем цикле в 100-1000 раз. Это обеспечивает прохождение в световоды 10 и 13 через отверстия 34 цилиндра 33 и слабопропускающие мембраны световых импульсов, интенсивность которых близка к интенсивности светового излучения от сцинтилляторов, При этом от" ношение интенсивностей световых импульсов, прошедших одновременно в световоды 10 и 13 от излучателя 17, не зависит от интенсивности светового импульса излучателя, а определяется только взаимным положением отверстий 19 и 34, задаваемым углом поворота цилиндра 33 вокруг своей оси.Фотоумножители 15 и 16 регистрируют эти калибровочные световые импульсы из световодов 10 и 13, и их выходные сигналы поступают на усилители 21 и 23, а затем на входы блока измерения отношения 25. Блок 25 формирует на выходе импульс, амплитуда которого пропорциональна отношению амплитуд импульсов от трактов с ФЭУ и который поступает через пропускатель 26.1, открытый синхронизатором, на блок сравнения 27. При этом амплитуда импульса на входе блока сравнения отличается в каждом калибровочном цикле от таковой в предыдущем калибровочном цикле только за счет различия в коэффициентах передачи трактов, образованных фотоумножителями .и усилителями их выходных сигналов, и углового положения цилиндра 33 в моменты времени, соответствующие этим циклам.Если, например, при некотором неизменном угловом положении цилиндра 33 регулятора светопередачи от источника световых импульсов в световоды, например, в результате увеличения отношения коэффициентов передачи усилительных трактов с ФЭУ при дестабилизирующем действии например, резкого изменения интенсивности регистрируемых световых импульсов от сцинтилляторов при смене контролируемых объектов, среди импульсов, поступающих на вход блока сравнения 27, преобладают или даже полностью составляют их импульсы, например, с амплитудой, превышающей порог сравнения,то в результате сравнения и интегризмрования с некоторой постоянной времени на выходе блока сравнения 27 появляется сигнал, пропорциональный на-.5рушению отношения коэффициентов передачи трактов и соответствующий емуно знаку. Этот сигнал воздействуетна регулирующий вход усилителя 23ф 1 Очто вызывает уменьшение коэффициентаусиления усилителя 23 и отношениекоэффициентов передачи восстанавливается до значения, соответствующего отношению интенсивностей световых.15импульсов, поступающих в световоды отизлучателя 17, и уровню сравненияблока сравнения 27,Таким образом, отношение коэффициентов передачи усилительных трак,тов с ФЭУ непрерывно калибруется всоответствии с уровнем сравнения блока сравнения 27 и отношением интенсивностей световых юкпульсов, поступающих в световоды от излучателя 17,При изменении отношения интенсивностей световых импульсов, поступающих в световоды от излучателя 17,путем изменения углового положения цилиндра регулятора светопередачи от30излучателя 17 в световоды, соответственно изменяется отношение коэффициента передачи трактов с ФЭУ.Серии рабочих циклов контроля плотности объектов чередуются с рабочимициклами коррекции.35В каждом рабочем цикле коррекциикорректирующий поглотитель 8 приводится в контакт с торцом 6 коллиматора 3 устройством 36 перемещениякорректирующего поглотителя, от ко 40торого синхронизирующий сигнал поступает на синхронизатор коррекции35, который отключает память выходного сигнала блока регулирования от 45ношения коэффициентов передачи трактов с ФЭУ путем включения питанияэлектродвигателя электромеханическогопривода 31. Вследствие неизменности корректирующего поглотителя амплитуда им-., пульсов, поступающих в начале:цикла коррекции на вход элемента сравнения коррекции 30, отличается от уровня сравнения этого блока только за счет 55 различия в соотношении степеней изменений сцинтилляторов в световодах и изменения энергии электронов в пучке от бетатрона после предыдущего цикла коррекции.В соответствии с преобладающим отличием входных сигналов от уровня сравнения на выходе элемента сравнения коррекции 30 формируется сигнал, поступающий на блок регулирования отношения коэффициентов передачи трактов с ФЭУ и через привод 31, управляющий поворотом цилиндра 33При этом в конце цикла коррекции цилиндр 33 регулятора светопередачи устанавливается в положение, при переходе в которое изменение отношения коэффициентов передачи трактов с ФЭУ в течение данного цикла коррекции равно произведению отношения степеней изменений световыхода сцинтилляторов вследствие радиационной нагрузки и изменения отношения интенсивностей световых импульсов от сцинтилляторов, вызванного изменением энергии электронов в пучке от бета- трона, после предыдущего цикла коррекции, и которое соответствует равно- вероятному отличию сигналов на входе блока сравнения коррекции от его уровня сравнения. Регистратор рабочих сигналов при этом фиксирует соответствующее данному корректирующему поглотителю неизменное значение.Цикл коррекции прекращается включением синхронизатором коррекции 35 памяти выходного сигнала блока регулирования отношения коэффициентов передачи трактов с ФЭУ путем отключения питания электродвигателя привода 31 с последующим отводом погло-. тителя 8 устройством 36. До последующего цикла коррекции плотномер функционирует при скорректированном в данном цикле коррекции отношении коэффициентов передачи трактов с ФЭУ. Периодичность циклов коррекции определяется конкретным требованиями к токсичности контроля плотности объектов, а также эффективным атомным номером материала контролируемых объектов, энергией электронов в пучке от ускорителя, определяющими радиационную нагрузку на сцинтилляторы, и стабильностью ускорителя по .энергии электронов в генерируемом пучке и должна выбираться в каждом случае отдельно.Так как непрерывно калибруемое отношение коэффициентов передачи усилительных трактов с ФЭУ определяется как отношение интенсивностей импульсов света, прошедших в световоды от источника световых импульсов, так и уровнем сравнения блока сравнения, то регулятор отношения коэффициентов передачи трактов с ФЭУ может быть выполнен также в виде регу О лятора уровня сравнения блока сравнения 27, выполненного, например, в виде регулятора опорного напряжения этого блока или в виде входного делителя этого блока с таким же электромеханическим приводом.Вместо электромеханическогоприво.да возможноиспользование устройствпамяти напряженияили цифровыхустройств.Введение в электронный плотномер по авт.св. У 91191 коррекции отношения коэффициентов передачи трактов с ФЭУ, компенсирующей различие в степенях изменений сцинтилляторов и изменение энергии электронов, уменьшает погрешности контроля, чем обеспечивается более высокая точность контроля плотности,1056726 Составитель Е.АртамоноваТехред Б.Кастелевич Корректор М, Демчик Редактор Л, Утех аказ 7025/2 Тираж 896 ВНИИПИ Государственного комитет по делам изобретений и открыт 113035, Москва, Ж, Раушская насно де илиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,