Радиационный способ бесконтактного контроля технологических параметров



Радиационный способ бесконтактного контроля технологических параметров

 


Владельцы патента RU 2415403:

Закрытое акционерное общество "НТЦ Экофизприбор" (RU)

Использование: для контроля технологических параметров различных производственных процессов путем определения изменения интенсивности потока ионизирующего излучения после его взаимодействия с контролируемым веществом. Сущность заключается в том, что с помощью детектора измеряют значение как суммарной интенсивности фонового гамма-излучения окружающей среды и излучения от рабочего источника после взаимодействия этого излучения с контролируемым веществом, так и после прекращения воздействия рабочего источника на детектор, значение интенсивности фонового гамма-излучения окружающей среды, определяют значения интенсивности фонового излучения раздельно в диапазоне энергий рабочего источника и в области энергетического спектра выше максимальной энергии излучения рабочего источника, и затем, после возобновления воздействия рабочего источника на детектор, определяют изменение интенсивности фонового излучения в области энергетического спектра выше максимальной энергии излучения рабочего источника, и при увеличении или уменьшении интенсивности фонового излучения в этой области спектра соответственно уменьшают или увеличивают измеренную детектором интенсивность на величину, пропорциональную предварительно измеренной интенсивности фонового излучения в диапазоне рабочих энергий. Технический результат: упрощение, повышение надежности и производительности контроля. 1 ил.

 

Изобретение относится к области радиационной техники, а именно к способам бесконтактного контроля технологических параметров различных производственных процессов, например измерения уровня или плотности веществ в различных емкостях, основанным на определении изменения интенсивности потока ионизирующего излучения после его взаимодействия с контролируемым веществом.

Известны радиационные способы бесконтактного контроля технологических параметров, в которых с помощью детектора измеряют интенсивность создаваемого рабочим источником потока гамма-излучения после взаимодействия этого излучения с контролируемым веществом и по изменению измеренной интенсивности определяют значение технологического параметра [1].

Недостатком такого способа является необходимость использования для его реализации достаточно мощного рабочего источника гамма-излучения, что не только усложняет эксплуатацию из-за необходимости проведения целого ряда специальных мероприятий по защите от излучения, но и может заметно ухудшить экологическую обстановку. При существенном же снижении активности рабочего источника, например, до безопасной, менее минимально значимой активности (МЗА) [2], значительно возрастает влияние этого естественного гамма-фона на результат контроля. Это обусловлено тем, что измеренная в этом случае с помощью детектора интенсивность создаваемого рабочим источником потока гамма-излучения после взаимодействия этого излучения с контролируемым веществом может быть сопоставима или даже меньше, чем одновременно измеренная тем же детектором интенсивность естественного гамма-фона. В то же время известно, что интенсивность естественного гамма-фона не остается постоянной и может значительно изменяться в зависимости от погодных факторов, например при дожде, при граде и т.п. [3]. В частности, проведенные авторами заявляемого изобретения исследования, показали, что при сильном дожде интенсивность естественного гамма-фона может возрастать почти вдвое, что заметно увеличивает погрешность, а в ряде случаев делает совершенно невозможным контроль технологических параметров в этот период времени.

Указанный недостаток может быть устранен в способе, наиболее близком к заявленному и реализованному в радиоизотопных компенсационных приборах с модуляцией интенсивности излучения рабочего источника [4]. В таких приборах раздельно во времени измеряют и запоминают значения интенсивности естественного гамма-фона при закрытом рабочем источнике и суммарной интенсивности создаваемого рабочим источником потока гамма-излучения после взаимодействия этого излучения с контролируемым веществом и естественного гамма-фона при открытом рабочем источнике. Затем вычитают первое полученное значение из второго и по полученному результату судят о контролируемом технологическом параметре. Таким образом практически полностью устраняется влияние изменяющегося естественного гамма-фона на результат контроля.

Однако такой способ имеет существенные недостатки, главным из которых является сложность и низкая надежность реализующей способ конструкции из-за обязательного наличия подвижных механических узлов, обеспечивающих открытие и закрытие рабочего источника излучения. Кроме этого, снижается производительность контроля, так как часть времени затрачивается на периодическое измерение интенсивности естественного гамма-фона при закрытом рабочем источнике.

Заявляемое техническое решение позволяет упростить и повысить надежность реализующего способ устройства, а также повысить производительность контроля.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в радиационном способе бесконтактного контроля технологических параметров, в котором с помощью детектора измеряют значение как суммарной интенсивности фонового гамма-излучения окружающей среды и излучения от рабочего источника после взаимодействия этого излучения с контролируемым веществом, так и после прекращения воздействия рабочего источника на детектор, значение интенсивности фонового гамма-излучения окружающей среды, затем корректируют первое измеренное значение на величину, зависящую от второго измеренного значения, и по полученному результату судят о значении контролируемого технологического параметра, дополнительно перед началом работы однократно прекращают воздействие рабочего источника на детектор и определяют интенсивности фонового излучения раздельно в диапазоне энергий рабочего источника и в области энергетического спектра выше максимальной энергии излучения рабочего источника, затем, после возобновления воздействия рабочего источника на детектор, определяют изменение интенсивности фонового излучения в области энергетического спектра выше максимальной энергии излучения рабочего источника и при увеличении или уменьшении интенсивности фонового излучения в этой области спектра соответственно уменьшают или увеличивают измеренную детектором интенсивность на величину, пропорциональную предварительно измеренной интенсивности фонового излучения в диапазоне рабочих энергий.

Функционирование заявляемого способа основано на том, что, как показали исследования авторов заявляемого изобретения, имеет место однозначная зависимость между изменениями от погодных факторов интенсивности фонового излучения в области энергетического спектра выше максимальной энергии излучения рабочего источника и в диапазоне энергий рабочего источника, причем для многих практических применений, например при использовании в качестве рабочего источника изотопа Na22 с максимальной энергией испускаемых гамма-квантов 1,27 МэВ и выборе границы разделения спектра около 1.5 МэВ, эту зависимость можно считать пропорциональной. Все это дает возможность после предварительной калибровки непрерывно и не зависимо от воздействия рабочего источника контролировать интенсивность фонового излучения в диапазоне рабочих энергий и корректировать при необходимости измеренное детектором значение для исключения влияния изменения интенсивности естественного гамма-фона на результат.

Реализующее заявляемый способ бесконтактного контроля технологических параметров устройство изображено на чертеже и состоит из размещенных вблизи объекта контроля 1 рабочего источника гамма-излучения 2 и детектора 3, а также электронного блока 4 обработки поступающей от детектора информации. Детектор 3 вырабатывает и передает на электронный блок 4 два сигнала, один из которых (А1) пропорционален интенсивности гамма-излучения в диапазоне энергий рабочего источника, а другой (А2) пропорционален интенсивности гамма-излучения в области энергетического спектра выше максимальной энергии излучения рабочего источника. Вся необходимая обработка поступающих от детектора сигналов и выдача результата контроля осуществляется электронным блоком обработки информации 4.

Реализация предлагаемого способа с использованием вышеописанного устройства может быть осуществлена, например, следующим образом. Перед началом работы проводят калибровку. Для этого прекращают воздействие рабочего источника 2 на детектор 3. Это может быть достигнуто удалением рабочего источника 2 на большое расстояние или практически полной его экранировкой. Затем с помощью детектора 3 и электронного блока 4 обработки информации одновременно, в течение времени, достаточного для получения требуемой статистической погрешности, измеряют и запоминают калибровочные значения сигналов А1к и А2к, которые соответственно пропорциональны интенсивности гамма-излучения в диапазоне энергий рабочего источника и в области энергетического спектра выше максимальной энергии излучения рабочего источника в процессе калибровки.

После завершения калибровки переходят в рабочий режим. Для этого возобновляют воздействие рабочего источника 2 на детектор 3 и начинают постоянно измерять текущее значение сигналов A1p и А2р, которые соответственно пропорциональны интенсивности гамма-излучения в диапазоне энергий рабочего источника и в области энергетического спектра выше максимальной энергии излучения рабочего источника в процессе работы. Полученное значение А2р сравнивают с ранее измеренным и запомненным значением А2к. Причем выходной сигнал формируют следующим образом: при возрастании А2р по сравнению с А2к уменьшают измеренное значение A1p, а при убывании А2р по сравнению с А2к измеренное значение A1p увеличивают. Степень изменения величины A1p в зависимости от изменения А2р задается заранее и, как указывалось выше, для многих практических применений она может выражаться пропорциональной зависимостью. В этом случае на выходе будет иметь место сигнал:

Легко видеть, что при этом исключается зависимость выходного сигнала от изменения интенсивности фонового излучения в рабочем режиме.

Таким образом, использование заявляемого способа позволяет упростить и повысить надежность реализующего способ устройства за счет исключения подвижных механических узлов, обеспечивающих периодическое открытие и закрытие рабочего источника излучения, а также повысить производительность работы за счет обеспечения возможности непрерывного контроля.

В «НТЦ Экофизприбор» было разработано и изготовлено устройство БД-6-1М, реализующее заявляемый способ бесконтактного контроля технологических параметров. Были проведены испытания этого устройства для измерения плотности веществ в трубопроводах и уровня вещества в емкостях. Результаты испытаний показали возможность его успешной работы, в частности, при использовании в качестве рабочего источника гамма-излучения изотопа Na22 с активностью менее МЗМ (200-8-КБк) в условиях существенно изменяющейся в зависимости от погодных факторов интенсивности естественного гамма-фона

Таким образом, из вышеизложенного следует, что указанная совокупность существенных признаков необходима и достаточна для достижения указанного технического результата.

Анализ патентной и научно-технической литературы, содержащей описания аналогичных технических решений в рассматриваемой и смежных областях техники, позволяет сделать вывод, что предложенное техническое решение является новым и для специалистов явным образом не следует из уровня техники, имеет изобретательский уровень, промышленно осуществимо и применимо в указанной области, то есть соответствует критериям изобретения.

Литература

1. Л.К.Таточенко. Радиоактивные изотопы в приборостроении. М.: Атомиздат, 1960 г., стр.221.

2. Государственные санитарные правила. Нормы радиационной безопасности НРБ-99. Изд. Минздрав, 1999 г.

3. С.Г.Малахов. Радиоактивность осадков, БСЭ, т.21, стр.346, М.: «Советская энциклопедия», 1975 г.

4. Л.К.Таточенко. Радиоактивные изотопы в приборостроении. М.: Атомиздат, 1960 г., стр.313 (прототип).

Радиационный способ бесконтактного контроля технологических параметров, в котором с помощью детектора измеряют значение как суммарной интенсивности фонового гамма-излучения окружающей среды и излучения от рабочего источника после взаимодействия этого излучения с контролируемым веществом, так и после прекращения воздействия рабочего источника на детектор, значение интенсивности фонового гамма-излучения окружающей среды, затем корректируют первое измеренное значение на величину, зависящую от второго измеренного значения, и по полученному результату судят о значении контролируемого технологического параметра, отличающийся тем, что перед началом работы прекращают воздействие рабочего источника на детектор, определяют значения интенсивности фонового излучения раздельно в диапазоне энергий рабочего источника и в области энергетического спектра выше максимальной энергии излучения рабочего источника, и затем после возобновления воздействия рабочего источника на детектор определяют изменение интенсивности фонового излучения в области энергетического спектра выше максимальной энергии излучения рабочего источника и при увеличении или уменьшении интенсивности фонового излучения в этой области спектра соответственно уменьшают или увеличивают измеренную детектором интенсивность на величину, пропорциональную предварительно измеренной интенсивности фонового излучения в диапазоне рабочих энергий.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области анализа материалов радиационными методами и может быть использовано для определения концентрации серы в нефти и нефтепродуктах непосредственно в технологических трубопроводах на потоке.

Изобретение относится к устройству для исследования заполненных сосудов на наличие инородных тел, таких как осколки стекла, с транспортирующим устройством для транспортировки сосудов по отдельности последовательно друг за другом в один ряд в плоскости транспортировки, с источником рентгеновских лучей для испускания рентгеновского луча в заданном направлении и с устройством приема рентгеновских лучей после прохождения через сосуды.

Изобретение относится к неразрушающим методам исследования структурно-динамических свойств вещества, а именно к области анализа атомных и молекулярных движений (колебания, диффузия, релаксация) в реальном времени на наноскопических масштабах с помощью неупругого рассеяния нейтронов.

Изобретение относится к области исследования физических свойств материалов и обеспечения контроля за состоянием технических объектов, находящихся под действием механических и/или термомеханических нагрузок в среде, характеризуемой определенной температурой и химическим составом.

Изобретение относится к области радиационной техники и предназначено для контроля состава и размещения груза в закрытых контейнерах в морских и речных портах, а также на железнодорожных станциях, где происходит загрузка и выгрузка контейнеров.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в различных отраслях промышленности, в частности в нефтяной промышленности, для определения газосодержания в газожидкостной смеси с помощью радиоизотопных средств измерения.

Изобретение относится к конструктивным элементам систем неразрушающего контроля материалов и изделий радиационными методами, а именно к преобразователям проникающих излучений с каналами транспортировки излучения и преобразования излучений.

Изобретение относится к области неразрушающего контроля материалов и изделий радиационными методами и может быть использовано для их дефектоскопии в производственных и полевых условиях, а также для обнаружения опасных материалов на контрольно-пропускных пунктах, железнодорожных станциях, в аэропортах, таможенных службах.

Изобретение относится к области неразрушающего контроля материалов и изделий радиационными методами и может быть использовано для их дефектоскопии в производственных и полевых условиях, а также для обнаружения опасных материалов на контрольно-пропускных пунктах, железнодорожных станциях, в аэропортах, таможенных службах.

Изобретение относится к области неразрушающего контроля материалов и изделий радиационными методами и может быть использовано для их дефектоскопии в производственных и полевых условиях, а также для обнаружения опасных материалов на контрольно-пропускных пунктах, железнодорожных станциях, в аэропортах, таможенных службах.

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к способам определения электрофизических параметров искусственных киральных материалов, применяемых при изготовлении отражающих покрытий, волноведущих и излучающих структур СВЧ-диапазона

Изобретение относится к технике высоких давлений и может быть использовано для разнообразных научных исследований, в частности для изучения состояния вещества при сверхвысоких давлениях и температурах в связи с реконструкцией строения глубинных частей Земли, а также для изучения фундаментальных физических свойств вещества

Изобретение относится к технике обнаружения взрывчатых веществ, в частности к системам обнаружения и идентификации взрывчатых веществ на входе в здание, и может быть использовано для обнаружения взрывчатых веществ в различных закрытых объемах и на теле человека, находящегося в местах массового скопления людей

Изобретение относится к неразрушающим методам определения количественного состава полимерных композиционных материалов, в частности к определению величины содержания связующего и наполнителя при пропитке волокнистого длинномерного материала связующим, и может найти применение в авиационной, судостроительной и других отраслях промышленности

Изобретение относится к способу изготовления вала для турбины и/или генератора посредством сварного соединения и к валу, изготовленному упомянутым способом. Осуществляют удаление по меньшей мере с одной стороны основной ограничивающей круговой поверхности соответственно одной центральной части соответствующего элемента (5) вала относительно оси вращения (2) для получения соответственно одной открытой полости (11) по меньшей мере в одном цилиндре (3) в пределах оставшегося трубообразного ребра (13). Размещают два элемента (5) вала вдоль оси вращения (2) коаксиально друг другу с образованием полого пространства (15). Получают первый трубчатый кольцевой шов (17) посредством электродуговой сварки в узкий зазор. В одном из двух элементов (5) вала выполняют сквозное отверстие (18) снаружи в полое пространство (15). Осуществляют оценку качества первого трубчатого кольцевого шва (17) изнутри полого пространства (15) во время и/или после сварки посредством введенного через сквозное отверстие (18) в полое пространство (15) воспринимающего устройства (19) или источника (19а) излучения. Таким образом, можно непосредственно регулировать процесс сварки. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к полупроводниковой микроэлектронике. Сущность изобретения: в способе диагностики полупроводниковых эпитаксиальных гетероструктур, включающем сканирование образца в условиях брэгговского отражения в пошаговом режиме, производимом путем изменения угла падения рентгеновского луча, использование рентгеновской однокристальной дифрактометрии с немонохроматическим, квазипараллельным пучком рентгеновских лучей и позиционно-чувствительным детектором, рентгеновскую трубку и детектор устанавливают относительно углового положения характеристического пика θ от одной из систем кристаллографических плоскостей гетероструктуры на угол θ1=θ±(0.5°÷4°), по отклонению положения интерференционного пика тормозного излучения на шкале детектора от угла падения рентгеновского луча определяют погрешность положения образца, с учетом полученной погрешности независимым перемещением устанавливают трубку в положение Δθ, при котором ось симметрии между трубкой и детектором перпендикулярна к выбранной системе кристаллографических плоскостей, при таком положении трубки проводят пошаговое сканирование в диапазоне углов, характеризующих выбранную систему кристаллографических плоскостей, независимым перемещением устанавливают трубку на угол Δθ1=Δθ±(0.2°÷1°), выводя максимум тормозного пика за границы характеристического пика, затем проводят пошаговое сканирование всех слоев гетероструктуры, оставляя неизменным угловое положение характеристического пика от системы кристаллографических плоскостей путем перемещения шкалы детектора, и определяют угловые положения пиков от всех слоев гетероструктуры. Техническим результатом изобретения является повышение разрешения и точности измерения углов Брэгга наблюдаемых максимумов интенсивности при исследовании широкозонных гетероструктур AlGaN/GaN и КНИ-структур с субмикронными и нанометровыми слоями и, следовательно, более точное определение фазового состава и свойств слоев, формирующих гетероструктуры. 1 табл., 5 ил.

Изобретение относится к физике высокотемпературной плазмы и может найти применение в управляемом термоядерном синтезе. Сущность изобретения заключается в том, что способ измерения электронной температуры термоядерной плазмы, включающий операции, заключающиеся в том, что поток рентгеновских квантов из установки пропускают через средства детектирования, включающие фильтрующие элементы, причем в качестве средств детектирования используют две низковольтные ионизационные камеры (НИК), на входе одной из которых помещают алюминиевый фильтрующий элемент, который выполняют толщиной 10-20 мкм, сигналы с НИК подают на один общий анод, при этом на катоды одной из НИК подают постоянное смещение величиной +15 B, а на другую - переменное напряжение - меандр амплитудой ±15 B и полученные сигналы используют для определения показателей прозрачности фильтра для излучения данного спектрального состава для соотнесения с определяемой температурой термоядерной плазмы. Технический результат - упрощение конструкции и повышение надежности измерения. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области неразрушающего контроля материалов и изделий радиографическими методами и может быть использовано в производственных и полевых условиях для обнаружения опасных материалов на контрольно-пропускных пунктах, на железнодорожных станциях, в аэропортах, таможенных службах, а также в научных исследованиях. Техническим результатом изобретения является повышение пространственного разрешения экрана-преобразователя до десятков микрометров, не зависящего от длины экрана-преобразователя и энергии излучения, уменьшение вклада в сцинтилляционный сигнал рассеянного излучения и тем самым увеличение контраста радиографического изображения, и одновременно получение изображений в различных участках спектра. Технический результат достигается тем, что в экране-преобразователе однокоординатные сцинтилляционные детекторы последовательно расположены в направлении распространения просвечивающего излучения, перекрывая сечение просвечивающего пучка, выходы однокоординатных сцинтилляционных детекторов объединены на фотоприемном устройстве так, что повторяют форму перекрываемого сечения, соединены последовательно. 5 ил.

Использование: для измерения поверхностной плотности преимущественно гетерогенных грунтов. Сущность изобретения заключается в том, что детектируют и регистрируют плотность потока гамма-квантов, рассеянных на электронах атомов вещества при взаимодействии потока первичного гамма-излучения источника ионизирующего излучения с материалом грунта и определяют плотность грунта по зарегистрированной плотности потока гамма-квантов, при этом детектор и гамма-источник предварительно удаляют от поверхности грунта на такое расстояние, при котором во всем диапазоне измерения поверхностной плотности имеет место прямая (возрастающая) зависимость между зафиксированной детектором интенсивностью рассеянного грунтом излучения гамма-источника и поверхностной плотностью контролируемого грунта и, одновременно, погрешность измерения поверхностной плотности, обусловленная неоднородностью рельефа гетерогенного грунта, имеет допустимое значение. Технический результат: повышение точности при измерении поверхностной плотности преимущественно гетерогенных грунтов. 4 ил.
Наверх