Полупроводниковый малогабаритный координатный детектор рентгеновского (радиационного) излучения
Изобретение относится к области рентгенографии, в частности к измерению остаточных и рабочих напряжений неразрушающим методом на крупногабаритных узлах и деталях из поликристаллических материалов, а также в труднодоступных местах. Технический результат - уменьшение габаритов координатного детектора рентгеновского (радиационного) излучения, повышение точности измерений. При проведении неразрушающего контроля рентгеновским методом кванты излучения, отражаясь от кристаллов металла или проходя через деталь, попадают на активную поверхность чувствительных элементов и преобразуются в электрические сигналы. Электрический сигнал подается на счетчик, подключенный к чувствительному элементу, который кодирует его и передает в блок обработки информации, а затем на дисплей или печатающее устройство в виде картинки или буквенно-цифровой информации. 1 ил.
Изобретение относится к области рентгенографии, в частности к измерению остаточных и рабочих напряжений неразрушающим методом на крупногабаритных узлах и деталях из поликристаллических материалов, а также в труднодоступных местах.
Известны дифрактомеры, у которых в качестве детекторов ионизирующего излучения используются счетчики квантов Гейгера, сцинтилляционные и другие. (Тейлор А. «Рентгеновская металлография». М.: Металлургия, 1965 г., 664 с.). Недостатком подобных детекторов является необходимость механического перемещения счетчика по сектору дифрактометра, что вызывает усложнение конструкции, дополнительные инструментальные и субъективные ошибки.
Известен линейно-координатный детектор (Васильев Д.М. и др. «Аппаратура и методы рентгеновского анализа». Л.: СКБ РА, выпуск 11, 1972 г.), у которого в качестве чувствительного элемента используется резистивная нить, помещенная в камеру с проточной газовой средой. Оба конца резистивной нити (анода) подключены к двум зарядочувствительным усилителям. Информация о координате поглощения отраженного кванта содержится в разности длительностей передних фронтов импульсов, снимаемых с двух концов анода. Его недостатками являются необходимость применения газа, что обусловливает большие габариты, необходимость нескольких промежуточных преобразований для получения координаты поглощения отраженного кванта, что снижает точность измерений. Кроме того, применение проточной газовой среды не позволяет работать при пониженном атмосферном давлении.
Задачей изобретения является создание малогабаритного координатного детектора рентгеновского (радиационного) излучения. Поставленная задача достигается таким образом, что в детектор, содержащий чувствительный элемент и счетчик электрических импульсов, введены дополнительно чувствительные элементы 1 до общего количества в «n» элементов и соответственно «n» счетчиков 2, а также параллельно-параллельный «n»-входовой коммутатор 3 и блок управления 4.
Электронная схема детектора представлена на чертеже.
Выходы чувствительных элементов 1-1…1-n соединены с первыми входами соответствующих счетчиков 2-1…2-n, кодовые выходы которых подключены к соответствующим входам «n»-входового коммутатора 3, выход которого является выходом детектора. Управляющий вход коммутатора соединен с первым выходом блока управления 4, второй выход которого подключен параллельно к второму входу каждого счетчика 2-1…2-n. Вторые выходы каждого счетчика 2-1…2-n соединены с соответствующими «n» входами блока управления 4, управляющий вход которого подключен к входу детектора и к каждому третьему входу всех «n» счетчиков.
При поступлении входного сигнала, разрешающего работу детектора, производится начальная установка всех «n» счетчиков 2-1…2-n и запуск блока управления 4, со второго выхода которого поступает сигнал на вторые входы счетчиков и разрешает прием импульсов от чувствительных элементов 1-1…1-n. Вторые выходы каждого счетчика соединены с соответствующими входами блока управления 4. Эти входы позволяют обнаружить момент заполнения хотя бы одного счетчика, что является сигналом на прекращение счета и начало передачи накопленной в счетчиках информации через «n»-входовой параллельно-параллельный коммутатор 3 на выход детектора. Процесс передачи информации состоит из «n» циклов до окончания передачи информации из всех «n» счетчиков, после чего блок управления 4 переходит в режим ожидания очередного управляющего сигнала.
Чувствительные элементы 1-1…1-n, счетчики 2-1…2-n, коммутатор 3 и блок управления 4 выполняются по микросхемной технологии, что позволяет резко уменьшить габариты детектора, отказавшись от газопроточного линейного чувствительного элемента, что и позволяет решить поставленную задачу.
Кроме того, в детекторе отсутствуют инструментальные ошибки и субъективные ошибки оператора, что повышает его точность.
Совокупность указанных признаков позволяет существенно уменьшить габариты детектора и, следовательно, дифрактометра, что в свою очередь дает возможность производить измерения в труднодоступных местах нахождения наиболее нагруженных и наименее надежных элементов конструкций.
Были проведены испытания в лабораторных условиях на образцах, изготовленных для проведения испытаний на изгиб. Материал образца - металл на основе алюминия.
Детектор был установлен на гониометре установки измерителя остаточных напряжений (ИЗОН), и полученные результаты после проведения испытаний удовлетворяют требованиям, не превышают ±2,5% от приложенной нагрузки.
Координатный детектор рентгеновского (радиационного) излучения, содержащий чувствительный полупроводниковый элемент и счетчик электрических импульсов, отличающийся тем, что для улучшения габаритных показателей и расширения области применения, в его состав введены «n» чувствительных элементов, выходы каждого из которых соединены с соответствующими входами «n» счетчиков импульсов, кодовые выходы которых подключены к соответствующим входам «n»-канального коммутатора, выход которого является выходом детектора, а управляющий вход соединен с выходом блока управления, второй выход которого подключен параллельно ко вторым входам каждого счетчика, вторые выходы каждого счетчика соединены с соответствующими «n» входами блока управления, n+1-й, вход которого соединен параллельно с третьими входами каждого счетчика и является управляющим входом детектора.
