3.Коефіцієнти електромеханічного перетворення.
4.Промислові рентгенівські товщиноміри. Рентгеноструктурний та спектральний аналіз в промисловій дефектоскопії
Вимірювання товщини матеріалів і покриттів методами радіаційної товщинометрії засновано на ослабленні іонізуючих випромінювань або на відбитті (зворотному розсіюванні) випромінювань матеріалами. Відповідно до цього існують два методи вимірювання товщини матеріалів: метод поглинання й метод відбиття випромінювань.
Вимірювання товщини по ослабленню випромінювання.
Випромінювання, що пройшло через вимірюваний матеріал містить інформацію про товщину й реєструється детектором випромінювання. Електричний сигнал, пропорційний інтенсивності пройшовшого випромінювання, з виходу детектора випромінювання надходить через підсилювач на вимірювальний прилад, шкала якого градуйована в одиницях товщини вимірюваного матеріалу.
Еталонний метод вимірювання товщини. Для вимірювання товщини матеріалів і виробів за допомогою еталонів необхідно мати набір еталонів різної товщини, виготовлених з того ж матеріалу, що й вимірюваний зразок. Товщину еталонів підбирають таким чином, щоб покази реєструючого приладу що відповідають просвічуванню вимірюваного зразка й еталонів, були рівні. При цьому вимірювана товщина зразка виявляється рівній відомій товщині еталонів, а точність вимірювання залежить від точності виготовлення еталонів.
Рис. 10.9. Диференціальна схема вимірювання товщини:
1 – джерело випромінювання із захистом; 2 – контрольований матеріал: 3 – детектори випромінювання; 4 – підсилювач; 5 – реєструючий прилад; 6 - поглинаючий клин.
Диференціальний метод вимірювання товщини. У практиці часто виникає потреба не в абсолютному вимірюванні товщини матеріалу, а лише в контролі відхилення товщини від заданої. У цьому випадку зручно застосовувати диференціальний метод вимірювання товщини. Схема установки з диференціальним включенням двох детекторів випромінювання показана на рис. 10.9. Один детектор реєструє випромінювання, що пройшло через вимірюваний матеріал, а інший – випромінювання від того ж джерела, що пройшло через поглинаючий клин. Диференціальна схема включення детекторів випромінювання дозволяє виділити різницю сигналів обох детекторів. Установку налаштовують без вимірюваного матеріалу при повністю виведеному клині, регулюючи режим роботи детекторів таким чином, щоб сигнал на виході був рівним нулю. Для визначення відхилення товщини матеріалу від заданої поглинаючий клин встановлюють у положення, при якому ослаблення випромінювання в клині й у контрольованому матеріалі заданої товщини однакове.
При цьому, якщо контрольований матеріал має задану товщину, сигнал на реєструючому приладі відсутній. У випадку відхилення товщини матеріалу від заданої на виході схеми з'являється сигнал неузгодженості позитивної або негативної полярності. Величина сигналу пропорційна величині відхилення товщини матеріалу від заданого значення, а його полярність вказує напрямок зміни товщини - зменшення або збільшення.
Рис. 10.10. Балансовий метод вимірювання товщини:
1 – робоче джерело випромінювання із захистом: 2 – компенсаційне джерело випромінювання із захистом; 3 – детектори випромінювання; 4 –·підсилювач; 5 – реєструючий прилад; 6 – матеріал.
Балансовий метод вимірювання товщини. Балансову (компенсаційну) схему вимірювання товщини матеріалів найбільш часто застосовують при використанні як джерела випромінювання радіоактивних ізотопів.
Схема балансової установки для вимірювання товщини зображена на рис. 10.10. Установка містить джерела випромінювання - робоче і компенсаційне, і два детектори випромінювання, включених за мостовою схемою. Робоче і компенсаційне джерела виготовляють із того самого радіоактивного ізотопу, а строк їхньої придатності визначається необхідною точністю вимірювання.
Вимірювання товщини відбувається шляхом порівняння сигналів детекторів, викликаних потоками випромінювання, що надійшли на них, відповідно від робочого й компенсаційного джерел.
Описаний метод вимірювання товщини матеріалу дозволяє компенсувати зміну активності робочого джерела з часом, обумовлену радіоактивним розпадом.
Вимірювання товщини по відбиттю випромінювання. У практиці часто виникає необхідність виміряти товщину виробу або матеріалу при однобічному доступі до них. У цьому випадку застосовують метод вимірювання товщини матеріалів, заснований на реєстрації відбитого від матеріалів випромінювання (рис 10.11). Джерела випромінювання розташовують із тієї ж сторони вимірюваного матеріалу, що й детектор випромінювання. У тому випадку, коли реєстрація відбитого випромінювання можлива на фоні прямого випромінювання джерела, захист детектора від прямого випромінювання не обов'язковий. Товщина матеріалу, при якій сигнал детектора досягає максимального значення, є максимально доступною для вимірювання даним методом. Інтенсивність випромінювання, відбитого під кутом 180°, зростає зі збільшенням товщини матеріалу.
Рис. 10.11. Схема вимірювання товщини по відбитому випромінюванню й залежність сигналу детектора від товщини матеріалу:
1 – джерело випромінювання із захистом; 2 – вимірюваний матеріал: 3 – детектор випромінювання; 4 – підсилювач; 5 – реєструючий прилад.
Вимірювання товщини покриттів. Можливість безконтактного методу вимірювання товщини матеріалів при однобічному доступі до них по відбитому випромінюванню особливо широко застосовують для вимірювання товщини покриття.
Як правило, товщина покриття в багато разів менше товщини самого виробу (підкладки), тому випромінювання відбивається не тільки матеріалом покриваючого шару, але й матеріалом виробу. При вимірюванні товщини покриття величина вихідного сигналу детектора залежить від відношення атомних номерів матеріалу покриття й матеріалу підкладки (виробу).
Для більш точного вимірювання товщини покриття необхідно, щоб атомні номери матеріалів покриття й підкладки відрізнялися один від одного на кілька одиниць (не менше 3-4). Звичайно чутливість і точність вимірювання методом відбиття гірша, ніж методом ослаблення.
Вимірювання товщини матеріалів за допомогою іонізуючих випромінювань здійснюється не в окремій точці, а на деякій ділянці поверхні матеріалу. Тому що ослаблення або відбиття (зворотне розсіювання) випромінювання пропорційне кількості електронів у поглинаючому або відбиваючому матеріалі, а кількість електронів, у свою чергу, приблизно пропорційна щільності матеріалу, то інтенсивність ослабленого або відбитого випромінювання фактично містить інформацію про кількість речовини, що перебуває на вимірюваній ділянці, тобто про масу цієї ділянки. Тому в товщинометрії прийнято визначати товщину матеріалу масою одиниці площі, що піддається опроміненню, тобто ваговою товщиною, і вимірювати її в г/см2. При цьому вимірювана по приладу товщина матеріалу виявляється усередненою по вимірюваній ділянці.
Для реєстрації іонізуючого випромінювання в радіаційній товщинометрії застосовують іонізаційні камери, газорозрядні, напівпровідникові й сцинтиляційні лічильники.
Прилади для радіаційної товщинометрії. Вітчизняна промисловість випускає серійно товщиноміри різних типів, що базуються на застосуванні іонізуючих випромінювань і призначені для різних потреб радіаційної товщинометрії: вимірювання товщини прокату (гарячого й холодного), вимірювання товщини виробів, стінок труб і ємностей, визначення різностінності труб і вимірювання товщини покриттів.