Устройство для измерения толщины покрытия

 

Изобретение относится к измерительной технике, к областиисследования материалов с помощью отраженного излучения, а именно к средствам измерения толщины покрытия. Целью изобретения является повьгтение точности измерения толщины покрытий на изделиях сложной формы путем уменьшения влияния изменений расстояния до объекта контроля. Рентгеновское излучение источника 4 через, коллиматор 5 попадает на объект 1 контроля и, рассеявшись на нем, попадает во входное окно 7 детектора 6. Детектор расположен в корпусе 2 на ра сстоянии h (1 + 0/2)/- мезвду плоскостью входного окна 7 детектора , 6 и плоскостью входного окна 3 корпуса 2, где 1-расстояние от оси коллиматора до входного окна детектора; D - диаметр входного окна детектора. 5 ил. W со ел ел 00 О5 а Фие.1

СО(ОЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (В

66 А1 (51)4 G 01 В 15 02 1,"р гцуу..ц -, 1 !

Q!1R(j g Ф

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (2 1) 4057579/24-28 (22) 17.04.86 (46) 30.11.87. Бюл. 1(р 44 (71) Научно-исследовательский институт электронной интроскопии при

Томском политехническом институте им. С.M. Кирова (72) .В.А. Забродский, В.Я. Грошев, О.А. Сидуленко (53) 531.717.11(088.8) (56) Патент США К 367 1744, .кл. С 01 В 15/02, 1972.

Румянцев С.В., Парнасов В.С.

Применение бета-толщиномеров покрытия в промьппленности. М.: Атомиздат, 1980, с. 50-52. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТОЛЩИНЫ ПОКРЫТИЯ

I (5/) Изобретение относится к измерительной технике, к области исследования материалов с помощью отраженного излучения, а именно к средcTBRM измерения толщины покрытия.

Целью изобретения является повышение точности измерения толщины покрытий на изделиях сложной формы путем уменьшения влияния изменений расстояния до объекта контроля. Рентгеновское излучение источника 4 через коллиматор 5 попадает на объект 1 контроля и, рассеявшись на нем, попадает во входное окно 7 детектора 6.

Детектор расположен в корпусе 2 на расстоянии h = (1 т D/2)/ 2 менду плоскостью входного окна 7 детектора, 6 и плоскостью входного окна 3 кор- С пуса 2, где 1-расстояние от оси коллиматора до входного окна детектора;

D — диаметр входного окна детектора.

5 ил.

1355866

1 +n/2

М и между плоскостью входного окна 7 детектора 6 и плоскостью входного окна

3 корпуса 2 (1 — расстояние от оси коллиматора 5 до входного окна 7 детектора 6; D — диаметр входного окна детектора).

Коллиматор 5 ориентирован таким образом, что плоскость среза его выходной части проходит через точку пересечения образующей коллимационного отверстия 8 с плоскостью входного окна 3 корпуса 2 под углом

1 + ci/2 о4 = агсtg- — — —.—

h где Й вЂ” диаметр коллимационного от55 вер с тия 8, и пер пе ндикуляр на плоскости, проходящей через ось коллиматора 5 и центр входного окна 7 детектора 6.

Изобретение относится к измерительной технике, к области исследования материалов с помощью отраженного излучения, в частности к средствам

5 измерения толшины покрытия.

Цель изобретения — повышение точности измерения толщины покрытий на изделиях сложной формы путем ус панения влияния изменений расстояния дп объекта контроля.

На фиг. 1 изображено устройство для измерения толщины покрытия; на фиг.2зависимость величины телесного угла и от расстояния h от плоскости вход- 1б

I ного окна детектора до контролируемого покрытия; на фиг. 3 — зависимость

1:

N плотности потока — отраженного излуй чения от расстояния h от плоскости входного окна детектора до контролируемого изделия; на фиг. 4 — зависимость величины потока отраженного излучения, регистрируемого детектором, от расстояния h ; на фиг. 5—

v зависимость методической ошибки измерения толщины покрытия от расстояния h !

Устройство для измерения толщины покрытия, содержит располагаемые по одну сторону от объекта 1 контроля

30 корпус 2 с входным окном 3, источник

4 ионизирующего излучения с коллиматором 5 и детектор 6.

Детектор 6 расположен в корпусе 2 на расстоянии 35

Устройство работает следующим образом.

Поток рентгеновского излучения источника 4 .(например, трубки с выносным анодом) направляют через отверстие 8 коллиматора 5 на поверхность контролируемого объекта 1 с покрытием 9. Отраженное от контролируемого объекта излучение через окна 3 и 7 попадает на детектор 6, причем на детектор попадают кванты, отраженные только в углева . Электрические импульсы, соответствующие зарегистрированным квантам отраженного излучения, с выхода детектора 6 поступают на пересчетную схему (не показана).

Количество зарегистрированных квантов отраженного излучения характеризует толщину покрытия.

При удалении устройства от контролируемого изделия происходят два процесса: изменение телесного угла

51 регистрации квантов отраженного излучения детектором 6 от расстояния

Ь от детектора 6 до контролируемого изделия 1 (кривая на фиг. 2); увеличение плотности потока отраженного излучения в единичный телесный угол в пределах угла Я за счет уменьшения поглощения отраженного излучения материалом покрытия из-за уменьшения пути, пройденного квантами отраженного излучения в материале покрытия с у-меньшением угла с!,(кривая на фиг. 3).

Существует некоторое оптимальное расстояние h, при котором с увеличеI нием расстояния h от входного окна детектора до контролируемого объекта

1 количество зарегистрированных кван-, тов отраженного излучения детектором

6 не зависит от положения объекта относительнс входного окна устройства (фиг. 4). Оптимальное расстояние характеризуется выражением

1 +П/2

h ! р где 1 — расстояние ст оси коллиматора до входного окна детектоPG)

D — диаметр входного окна детектора и определяет расстояние между плоскостью входного окна 3 устройства и плоскостью входного окна 7 детектора 6.

Это расстояние соответствует точке К перегиба кривой (фиг. 2) зави3 135586 симости величины телесного угла 1, от расстояния h от входного окна детек,.тора до контролируемого объекта 1. ,При увеличении h больше h соотt

5 ветствующего точке К перегиба (фиг. 2) и определенного по указанному соотношению, величина телесного угла уменьшается, а плотность потока отраженного излучения возрастает

I (фиг. 3). В пределах расстояний h превышающих Ь на 1-2 см, величина потока отраженного излучения, зарегистрированного детектором 6, не зависит от положения контролируемой по- 15 верхности объекта относительно входного окна устройства, так как происходит взаимная компенсация двух процессов.

Указанное соотношение может быть

Формула изобретения

792h

Взяв йроизводную и приравняв ее к 30 нулю:

j(h ) + (1+ П/2) 1" ((h ) +

+ (1 + D/2) . — 3(h ) J = О, получают 2 (h ) = (1 + D/2) ;

1 +D/2

35 — ---з с —— 2

Методическая ошибка измерения толщины покрытия минимальна в пределах плато кривой на фиг. 5. Плато начинается при h = h. Ширина плато, в котором наблюдается минимум ошибки измерения определяется величинами

1, D и зависящей от них величиной

h устройства.

Коллиматор в данном устройстве 45 имеет длину, равную расстоянию от источника 4 излучения, до входного окна 3 устройства. При этом он усечен плоскостью, проходящей через точку А пересечения внутренней образующей коллимационного отверстия диаметром с плоскостью входного окна 3

1 +d/2 устройства под углом e6 = arctg — — ——

50 где d †-,, диаметр коллимационного отверстия, и перпендикулярна плоскости, проходящей через ось коллиматора и центр входного окна детектора. определено следующим путем.

Величина телесного угла Д для указанных на фиг. 1 обозначений может быть записана как ивЂ

4((h )г + (1 + р/2)г з/г

4 и перпендикулярной плоскости, проходящей через ось коллиматора и центр входного окна 7 детектора 6.

Угол, под которым усечен коллиматор, может быть определен из фиг ° 1.

1 + d/2

При выполнении угла «arctg — -- ——

h увеличивается площадь контроля, что ухудшает точность измерения на изделиях с малым радиусом кривизны.

1+d/2

При выполнении угла g arctg ††—-h детектор затеняется коллиматором источника, что приводит к ухудшению точности измерения толщины из-за очень малого диапазона возможных изменений расстояния входное окно устройства— контролируемый объект (как это имеет место в известном устройстве).

Устройство для измерения толщины покрытия, содержащее располагаемые по одну сторону от объекта контроля корпус с входным окном, источник ионизирующего излучения с коллиматором и детектор, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения точности измерения толщины покрытий на изделиях сложной формы, детектор расположен в корпусе на расстоянии

h = (L + D/2)/ 2 от плоскости входного окна детектора до плоскости входного окна корпуса, где 1 — расстояние от оси коллиматора до входного окна детектора, D — диаметр входного окна детектора, а коллиматор ориентирован таким образом, что плоскость среза его выходной части проходит через точку пересечения образующей коллимационного отверстия с плоскостью входного окна корпуса под углом к этой плоскос1 +d/2 г6 = arctg — — ——

1355866 а I0i ро0

0,9

1,2

o,ã

1,0

О,9

0Л

I и, Х S Ф югм

aur. г

Фие. 2

0,8

2 J 4 5 ЛСМ

Рие. Ф

Ю,%

? Лд Ф 5 Лсм

IPue. Х

Составитель В. Парнасов

Танкред И.Верес Корректор М. Шаропи

Редактор А. Огар

Заказ 5767/37 Тираж 677 Подписное

ВНИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Моск1а, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно †полиграфическ предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4