Электронный плотномер

Изобретение относится к областиизмерения плотности радиационнымиметодами, а более конкретно к устройствам для контроля плотностиматериалов по обратному рассеяниюэлектронов.Известен электронный плотномер,содержащий источник электронов,две системы детекторов, расположенные по одну сторону от плоскостиопорного для контролируемого объекта торца коллиматора, выполненного сменным с радиусом дуги окружности, по которой торцевая поверхность коллиматора пересекает внешнюю поверхность коллиматора, выбираемым в зависимости от контролируемого объекта и энергии электронов в .имеющим во внешней части вырезы, вбоковых поверхностях которых расположены экраны, детекторы каждой.системы расположены между экранами,детекторы одной системы расположе"ны напротив вырезов коллиматора,детекторы. другой системы расположены между вырезами коллиматора, вы-.ходы детекторов каждой системы соединены с устройствами суммирования,выходы которых соединены с входамиизмерителя отношений суммарных сигна лов, причем вырезы коллиматора, эк-раны и системы детекторов симметричны относительно оси коллиматора.В указанном электронном плотномере только детекторы, расположен- р 5ные между вырезами коллнматора, обладают высокой чувствительностьюк изменениям плотности контролируемых образцов материала, а детекторы, расположенные против вырезов, 40являются нечувствительными к изменениям плотности.Известно устройство для осущест"вления способа контроля плотностиматериалов, заключающегося в том, 45что на контролируемый материалнаправляют пучок электронов; регистрируют обратнорассеянные электроны,вышедшие из области поверхностиконтролируемого материала, на которую непосредственно падает пучокэлектронов, регистрируют обратнорассеянные электроны, вышедшие из частиповерхности. контролируемого материала, не содержащейобласть,на которую 55непосредственно падает пучок электронов, а о плотности объекта контролясудят по отношению интенсивностей обратнорассеянных электронов, вьппедших иэ соответствующих областей.Указанное устройство содержит источник электронов, два детектора, расположенные по одну сторону от плоскости опорного для контролируемого объекта торца коллиматора, выполненного сменным с радиусом дуги окружности, по которой торцевая поверхность коллиматора пересекает внешнюю поверхность коллиматора, выбираемым в зависимости от контролируемого объекта и энергии электронов, измеритель отношений сигналов детекторов, с одним из входов которого соединен детектор, расположенный против внутреннего канала регистрации обратнорассеянных электронов коллиматора, а с другим входом - детектор, расположенный около внешней поверхности коллиматора.Чувствительность данного устройства. к изменениям плотности силь-но зависит от диаметра канала для. проводки электронов от источника и уменьшается -при увеличении укаэанного диаметра.Вместе с тем при увеличенных диаметрах канала обеспечивается более высокая производительность контроля плотности крупных объектов, например пластин, изготовляемых методами порошковой металлургии.Кроме того, устройство имеет огра" ниченную точность и производительность контроля вследствие статисти" ческих флуктуаций выходного сигнала из-за регистрации детекторами лишь небольшой части обратнорассеянных электронов, выходящих иэ соответствующих областей.Цель изобретения " повышениеточности контроля плотности при заданнойпроизводительности контроля и егоразрешении по поверхности.Цель достигается тем, что в электронном плотномере, содержащем источник электронов, детекторы обратнорассеянных электронов, коллиматор,имеющий канал для проводки электронов от источника, и внутренний каналрегистрации обратнорассеянных электронов, пересекающий внешнкюповерхность коллиматора, являющуюсяопорной поверхностью для контролируемого объекта, по окружности с ,радиусом, выбираемым в зависимости от контролируемого объекта и энергии5 8801 тельными изменениями потоков обратно-.рассеянных электронов, выходящих из других участков области поверхности с радиусом г . Количество обратно- рассеянных электронов, достигающих поверхности детектора путем рассеяния на стенках внутреннего канала и вышедших из участков поверхности вне указанных областей, мало по сравнению с количеством обратнорассеян ных электронов, достигающих детектор без взаимодействия со стенками канала.Большее относительное изменение регистрируемого потокаобратнорассеян-,15 ных электронов при изменении плотности определяет более высокую чувст- вительность к изменениям плотности. Кроме того, выполнение указанных соотношений параметров коллиматора обеспечивает регистрацию больших потоков обратнорассеянных электронов, причем из больших по площади областей поверхности контролируЕмых образ- цов, чем при использовании известных устройств, что уменьшает статистическую погрешность контроля в течение единичного интервала времени, а при заданном уровне статистичес 4кой погрешности результата регистра ции дает возможность уменьшить время контроля и соответственно повысить его производительность.Регистрация обратнорассеянных, электронов, вышедших из больших по р площади областей поверхности контролируемых образцов, уменьшает влияние поверхностных дефектов образцов на результаты контроля вследствие усреднения по большей площади поверхности образцов, что особенно важно при контроле материалов высокой плотности, линейные размеры зоны контроля для которых малы.На фиг,1 изображена схема элект ронного плотномера; на фиг. 2 - распределение потока обратнорассеянных электронов по области поверхности образца, на которую непосредственно падает пучок электронов от источ б ника; на фиг. 3 - зависимость потоков обратнорассеянных электронов на кольцевой детектор во внутреннем канале от плотности образца для данного устройства и известного плотномера.Электронный плотномер содержит источник электронов, например бета 05трон с системой транспортировки и формирования электронного пучка, с выходной частью 1 которой соединен коллиматор 2. Торец 3 коллиматора является опорной поверхностью для контролируемого образца 4. Плоскость торца коллиматора пересекает внешнюю поверхность 5 коллиматора по окружности с радиусом 11, а поверхность 6, ограничивающую канал 7 коллиматора для проводки электронов от источника, по окружности радиу" сагКоллиматор имеет внутренний канал 8 регистрации обратнорассеянных электронов, ограниченный внешней 9 и внутренней 10 коническими поверхностями, соосными с каналом 7 для проводки электронов от источника и пересекающими ограничивающую его поверхность по окружностям, плоскости 11 и 12 которых отстоят от плоскости торца коллиматора на рас-, стояниях ., и 1, .Во внутреннем канале о регистрации коллиматора на расстоянии 8 от плоскости торца коллиматора располо-. жен кольцевой детектор 13, .входная .поверхность 14 которого имеет внутренний радиус 1, а внешний Й Детектором 13 является кольцевой пластмассовый сцинтиллятор, который соединен с устройством суммирования светового излучения из различных его частей в виде кольцевого полого световода 15, охватывающего коллиматор и соединенного с фотоумножителем 16.Охватывающий коллиматор кольцевой детектор 17-кольцевой пластмассовый сцинциллятор соединен с устройством суммирования светового излучения из различных его частей в виде кольцевого полого световода 18, охватйваю- щего коллиматор и соединенного с фотоумножителем 19.Выходы обоих фотоумножителей соединены с входами измерщгеля 20 отношений амплитуд импульсов.В каждом цикле работы бетатрона пучок электронов из системы транспортировки проходит на коллиматор 2, формируется им и по каналу 7 для проводки электронов проходит на контролируемый образец 4. Часть обратно- рассеянных электронов, вышедших из поверхности объекта за пределами области поверхности, ограниченной7 880105 8 окружностью диаметром 2 Ро, проходит электронов от источника. Диаметр кана сцинтиллятор, который излучаетнала для проводки электронов от иссвет в световод 18, часть которого точника 2 с выбирают в зависимости регистрирует фотоумножитель 19, от заданного разрешения контроля иОдновременно часть обратнорассеян его производительности. Диаметр 2 В ных эЛектронов, вышедших в пределах окружности, по которой торцевая по- области поверхности образца, ограни- верхность коллиматора пересекает ченной окружностями с радиусами внешнюю поверхность выбирают в1Ч го и "г го (ггоф гу(о)зависимости от энергии электронов по внутреннему каналу 8 коллиматора 1 О от источника Е и средней плотноспроходит на сцинтиллятор, световое ти контролируемых образцов б Е по излучение которого поступает в коль- . соотношению 11 - г =- 0 2о о цевой световод 15, часть которого ре 3гистрирует фотоумножитель 16, Импульсы с выходов фотоумножителей одновре Ниже приведены параметры электменно поступают на измеритель 20 от- ронного плотномера, предназначен- ношения амплитуд импульсов, выход- ного для контроля распределения ной сигнал которого является мерой плотности по пластине кермета с3 плотности объекта. теоретической плотностью 10,2 г/смДетекторы и коллиматор симметрич соответствующей нулевой пористос 3 ны относительно оси канала проводки ти, и средней плотностью 9,8 г/смЕ = 4,8 МэВ, г= 0,84 см, (1 макс = 1 Ое 2 г/смПри контроле образца с плотностью 10,05 г/см предлагаемым плот"(номером зона контроля ограничена( окружностью с радиусом К 1,08 см, причем детектор во впутреннем канале обеспечивает контроль плотности в пределах зоны, ограниченной окружностями с радиусами(К = 0,94 см и В. = 0,6 сммиНс чувствительностью, как показывают зависимости на фиг.3, в 3 раза большей, чем для известного плотно- мера. При,этом глубина контроля сослтавляет с0,12 см,Экспериментальное моделирование внутреннего канала показывает увеличение чувствительности к изменениям плотности более чем в 4 раза по сравнению с чувствительностью известных устройств.Таким образом, указанный выбордиаметра канала для проводки электронов от источника и соответственнозависящих от него размеров внутреннего канала регистрации коллиматора дает возможность проводить контроль при заданном разрешении и производительности с большей чувстви- .тельностью, чем известным устройством.За счет повышения в 3-4 разачувствительности к изменениям плотности, уменьшения статистическойпогрешности при.заданном разрешении и производительности предлагаемый плотномер обеспечивает высокуюточность контроля плотности., з/ст 4 Ю Рос. дСоставитель С.ЖупановТехред А.Бабинец рректор В.Гирняк ктор Л.Пись 68/1 Тираж 897 ВНИИПИ Государственного комипо делам изобретений и отк 113035, Москва, Ж, Раушск Заказ 44 Подпис та ССС ии 4/5 на Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная