Подсчет включений в сплавах путем анализа изображений



Подсчет включений в сплавах путем анализа изображений
Подсчет включений в сплавах путем анализа изображений
Подсчет включений в сплавах путем анализа изображений

 


Владельцы патента RU 2507508:

СНЕКМА (FR)

Использование: для подсчета включений в сплавах путем анализа изображений. Сущность заключается в том, что (а) готовят образец сплава, (b) определяют пороги обнаружения включений при помощи наблюдения с увеличением, по меньшей мере, одной зоны этого образца, (с) производят обнаружение включений этого образца в зависимости от порогов, определенных на этапе (b), и подсчет этих включений, (d) получают изображения каждого из упомянутых включений, обнаруженных на этапе (с), и определяют размер каждого из этих включений, (е) определяют химический состав каждого из обнаруженных включений путем химического анализа каждого из этих включений, (f) осуществляют схематизацию этого образца на основании изображений, полученных на этапе (d), причем эта схема показывает пространственное распределение включений, где каждое из обнаруженных включений представлено графическим элементом, при этом размер этого графического элемента пропорционален размеру этого включения, и цвет этого графического элемента соотносят с химическим составом этого включения. Технический результат: обеспечение возможности с высокой степенью точности характеризовать совокупность включений в любом сплаве. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл.

 

Настоящее изобретение касается способа подсчета и анализа включений в сплаве путем анализа изображений.

Некоторые сплавы могут содержать включения, при этом включение определяют как микроскопическую частицу, химический состав которой отличается от состава сплава. Эти нежелательные включения находятся в массе сплава. Они появляются в результате процесса плавки, применяемого при получении материала. Эти включения действуют как центры концентрации напряжений. Они могут быть местом начала микротрещин, распространяющихся при усталостном износе. Химический состав, количество, размер и пространственное распределение включений являются параметрами, которые влияют на сопротивление усталости. Следовательно, очень важно иметь возможность подсчитать и классифицировать включения, присутствующие в данном сплаве. Кроме того, этот металлургический анализ следует производить на образцах, характеризующих деталь (достаточно большие размеры и одинаковое состояние трансформации).

Современные методы подсчета включений в сплавах, таких как стали, состоят в наблюдении через оптический микроскоп микрографического среза и в сравнении наблюдаемых включений с контрольными шаблонами, иллюстрирующими различные случаи присутствия включений. Этот метод имеет несколько недостатков: сравнение с шаблонами не отличается точностью (всегда существует вероятность ошибки в зависимости от наблюдателя), при этом невозможно получить какую-либо информацию о химическом составе включений. Поэтому необходимо производить наблюдение на множестве образцов, чтобы иметь возможность качественно определить степень чистоты сплава по включениям. Сам метод является трудоемким и утомительным (ручная операция) и к тому же неполным.

Изобретение призвано предложить способ металлургического анализа, который позволяет в достаточной степени характеризовать совокупность включений в любом сплаве. Таким образом, речь идет об определении количества, размера, пространственного распределения, химического состава включений, присутствующих в этом сплаве, чтобы затем максимально легко и точно комбинировать эти измерения и получить повышение производительности во время анализа чистоты этого сплава по включениям.

Эта задача решается за счет того, что способ содержит следующие этапы:

(а) готовят образец сплава,

(b) определяют пороги обнаружения включений при помощи наблюдения с увеличением, по меньшей мере, одной зоны этого образца,

(c) производят обнаружение включений этого образца в зависимости от порогов, определенных на этапе (b), и подсчет этих включений,

(d) получают изображения каждого из упомянутых включений, обнаруженных на этапе (с), и определяют размер каждого из этих включений,

(e) определяют химический состав каждого из обнаруженных включений путем химического анализа каждого из этих включений,

(f) осуществляют схематизацию (картографию) этого образца на основании изображений, полученных на этапе (d), в схеме каждое из обнаруженных включений представлено графическим элементом, при этом размер этого графического элемента пропорционален размеру этого включения, и цвет этого графического элемента сопоставляют с химическим составом этого включения.

Благодаря этим положениям, все параметры, необходимые для подсчета и анализа включений, измеряют на образце, который выбирают достаточно большим, чтобы он мог статистически характеризовать сплав, и собранные данные оптимально комбинируют для получения схемы включений, которая должна быть максимально полной и максимально простой и практичной в применении, чтобы получить выигрыш в производительности. В частности, эта схема позволяет определить, образуют ли включения скопления, общая форма которых может стать местом концентрации напряжений, что отрицательно скажется на усталостном сопротивлении сплава.

Предпочтительно способ подсчета и анализа включений после этапа (f) содержит следующий этап, на котором:

(g) производят анализ образца на основании полученной на этапе (f) схемы обнаруженных включений в зависимости, по меньшей мере, от одного заранее определенного критерия.

Этот анализ образца при помощи схемы позволяет проверить соответствие или несоответствие сплава, на котором был отобран образец.

Объектом изобретения является также система подсчета и анализа включений в сплаве.

Согласно изобретению, эта система содержит микроскоп, первое средство, выполненное с возможностью управления этим микроскопом и, в зависимости от порогов обнаружения, с возможностью обнаружения включений, присутствующих в образце сплава, и подсчета этих включений, прибор химического анализа, выполненный с возможностью сбора химических данных по каждому из этих включений, второе средство, выполненное с возможностью получения изображения каждого из этих включений и управления прибором химического анализа для определения его химического состава на основании этих химических данных, третье средство, выполненное с возможностью осуществления схематизации образца, в схеме каждое из обнаруженных включений представлено в виде графического элемента, при этом размер графического элемента пропорционален размеру этого включения, а цвет этого графического элемента сопоставляют с химическим составом этого включения, и устройство визуального отображения этой картографии.

Настоящее изобретение и его преимущества будут более очевидны из нижеследующего подробного описания варианта выполнения, представленного в качестве не ограничительного примера, со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:

Фиг.1 - этапы способа в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг.2 - изображение включения в сплаве и результат его химического анализа, полученные при помощи способа в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг.3 - схема включений в стали Maraging 250, полученная при помощи способа в соответствии с настоящим изобретением.

Далее следует описание способа в соответствии с настоящим изобретением со ссылкой на фиг.1, на которой показана последовательность этапов этого способа.

Анализ осуществляют при помощи электронного микроскопа, системы микроанализа с энергетической дисперсией и нескольких компьютерных программ.

На этапе (а) отбирают образец предназначенный для исследования сплава и этот образец готовят при помощи известных технологий. Эта подготовка включает шлифование поверхности образца для ее наблюдения в микроскоп. Используемым микроскопом является электронный сканирующий микроскоп (ЭСМ). Действительно, ЭСМ позволяет получить более значительное увеличение, чем оптический микроскоп. Кроме того, наблюдение в ЭСМ обратнорассеянных электронов позволяет получить лучший контраст на уровне серого между включениями и матрицей сплава.

В случае применения ЭСМ осуществляют шлифование образца включающее в себя отделочное полирование на полотне, содержащем алмазы размером в 1 микрон, затем этот образец покрывают проводящей пленкой золото/палладий, наносимой, например, при помощи устройства металлизации, после пропускания через бак ультразвуковой очистки. Подготовленный таким образом образец помещают в камеру ЭСМ.

Образец разбивают на зоны и производят анализ каждой зоны.

Перед началом анализа необходимо определить некоторое число входных параметров для микроскопа. В частности, речь идет о следующих параметрах:

- увеличение,

- размер получаемого изображения (в пикселях),

- число анализируемых зон,

- распределение зон.

Увеличение микроскопа определяет размер зоны, то есть размеры исследуемой поверхности. Это увеличение составляет от 100 до 500, в противном случае анализ каждой зоны займет слишком много времени.

Размер каждого изображения, получаемого при помощи микроскопа, выражают в пикселях, при этом одно изображение соответствует одной зоне. Этот размер составляет, например, 512×512 пикселей. Реальный размер изображения зависит от увеличения. Статистически приемлемый минимальный размер образца примерно равен 160 мм2. Увеличение и размер выбирают таким образом, чтобы каждое включение имело размер не менее 10 пикселей.

Число анализируемых зон определяет общую площадь поверхности наблюдаемого образца.

Для упрощения эту поверхность сканируют таким образом, чтобы следующая анализируемая зона была смежной по отношению к анализируемой в данный момент зоне. Таким образом, распределение зон является непрерывным.

На этапе (b) фиксируют несколько порогов обнаружения включений.

Так, пороги размера включений и уровня серого выбирают таким образом, чтобы определять, соответствует ли зона некоторого размера, уровень серого которой отличается от фона, включению, которое необходимо анализировать.

Кроме того, в зависимости от природы исследуемого сплава выбирают пороги химического состава. Выбирают список элементов, которые могут присутствовать во включениях, и выбирают интервалы (пороги) концентрации по каждому из этих элементов. Поскольку стехиометрия включения заранее не известна и возможно химическое взаимодействие между матрицей и включением, необходимо использовать интервалы концентрации. Эти интервалы устанавливают путем усреднения полученных результатов химических анализов и размеров включений, которые наблюдались при предварительных анализе и наблюдении, осуществленных на 10-20 зонах этого сплава.

Как минимум, пороги обнаружения содержат минимальную концентрацию, по меньшей мере, одного химического элемента в одном включении.

Выбор вышеупомянутых параметров (порогов), как правило, сопровождается регулировкой микроскопа и вышеупомянутого прибора химического анализа.

На этапе (с) осуществляют обнаружение включений. Это обнаружение осуществляют при помощи первого программного средства L1 анализа изображений и подсчета частиц, например, программного обеспечения Aphelion® (компания ADCIS), содержащего прикладную программу, выполненную с возможностью подсчета частиц. Это первое программное средство L1 обнаруживает (через представление изображения в двоичной форме) включения, которые необходимо анализировать, используя пороги размера и уровня серого, определенные на этапе (b), и подсчитывает все включения.

Параллельно с этой операцией обнаружения первое программное средство L1 управляет микроскопом для сканирования каждой зоны.

На этапе (d) первое программное средство L1 управляет вторым программным средством L2 получения изображения и химического анализа. Это второе программное средство L2 получает изображение зоны, после чего это изображение передают в программное средство L1 для характеристики формы (контура), размера (габаритных размеров) и положения в зоне каждого из включений, обнаруженных на этапе (с) первым программным средством L1. Это второе программное средство L2 является, например, программным обеспечением Spirit® (компания SYNERGIE4/PGT).

В левой части фиг.2 показано изображение части зоны с включением (черный цвет на сером фоне).

На этапе (е) второе программное средство L2 управляет прибором химического анализа, используя данные, поступившие в L2 от L1 на этапе (d) и касающиеся положения включений. Эти данные позволяют программному средству L2 осуществить химический анализ каждого из обнаруженных включений и определить процентное содержание каждого элемента, идентифицированного в каждом включении. Результаты передают в программное средство L1, которое выдает химический состав каждого включения, используя пороги концентрации, выбранные на этапе (b), по каждому из заранее выбранных характеристических химических элементов. Например, прибор химического анализа является спектрометром. Предпочтительно этот спектрометр является системой микроанализа с энергетической дисперсией. Этот спектрометр соединен с микроскопом (ЭСМ).

В правой части фиг.2 показаны результаты химического анализа включения из изображения, показанного в левой части фиг.2. Здесь отчетливо виден пик концентрации, соответствующий элементу титан Ti, что позволяет идентифицировать это включение как нитрид титана.

Этапы (b)-(e) повторяют для каждой из зон, покрывающих часть поверхности образца, пока не будет проанализирована вся поверхность образца.

На этапе (f) третье программное средство L3 осуществляет схематизацию образца на основании изображений всех зон образца и данных, собранных первым программным средством L1 и вторым программным средством L2 и переданных в это третье программное средство L3.

В этой схеме каждое из обнаруженных включений представлено графическим элементом, при этом размер этого графического элемента пропорционален размеру этого включения. Цвет произвольно ассоциируют с каждым типом включения в зависимости от его химического состава, который был определен на этапе (е).

После этого устройство визуального отображения, например, экран, позволяет визуализировать полученную схему.

После получения схемы способ может содержать дополнительный этап оценки достоверности анализа образца на основе некоторых критериев.

Этот дополнительный этап (g) (см. фиг.1) оператор осуществляет вручную. Этот этап соответствует тесту на достоверность: если тест оказался положительным, анализ считают достоверным, а его результаты пригодными к использованию. В противном случае анализ считают не достоверным; его результаты не сохраняют, и необходимо произвести другие анализы, изменив некоторые входные параметры.

Например, из схемы извлекают следующие данные: число обнаруженных включений, пространственное распределение включений, размер включений.

Ниже приведен пример стали Maraging 250, содержащей включения нитридов и другие включения.

Что касается включений нитридов, то, если их распределение является равномерным, максимальный размер включений должен быть меньше 20 мкм (микрон), и число включений на зону 0,5 мм2 должно быть меньше или равно 4 и, возможно, составлять от 4 до 16 только в одной из зон. Если включения выстроены в линии или сгруппированы в скопления, максимальный размер этих скоплений/линий должен быть меньше 75 мкм, число этих скоплений/линий не должно превышать 1 на зону 0,5 мм2, а их толщина должна быть меньше 9 мкм.

Что касается других включений, то, если их распределение является равномерным, максимальный размер включений должен быть меньше 20 мкм, и число включений на зону 0,5 мм2 должно быть меньше или равно 4. Если включения выстроены в линии или сгруппированы в скопления, максимальный размер этих скоплений/линий должен быть меньше 75 мкм, число этих скоплений/линий не должно превышать 1 на зону 0,5 мм2, а их толщина должна быть меньше 9 мкм.

Объектом изобретения является также система подсчета и анализа включений в сплаве, в которой применяют описанный выше способ, то есть система, содержащая микроскоп, первое программное средство L1, выполненное с возможностью управления этим микроскопом и, в зависимости от порогов обнаружения, с возможностью обнаружения включений, присутствующих на образце сплава, и подсчета этих включений, прибор химического анализа, выполненный с возможностью сбора химических данных по каждому из этих включений, второе программное средство L2, выполненное с возможностью получения изображения каждого из этих включений и управления прибором химического анализа для определения его химического состава на основании этих химических данных, третье программное средство L3, выполненное с возможностью осуществления схемы образца, где каждое из обнаруженных включений представлено в виде графического элемента, размер которого пропорционален размеру этого включения и цвет которого сопоставляют с химическим составом этого включения. Система содержит также устройство визуального отображения этой схемы.

При помощи описанной выше системы подсчета и анализа включений можно исследовать все металлические сплавы. Эти сплавы могут представлять собой легированную или не легированную сталь, сплав на основе никеля, сплав на основе кобальта, сплав, полученный при помощи порошковой металлургии.

Ниже приведены примеры, в которых способ в соответствии с настоящим изобретением применили для случая сталей Maraging 250.

Пример: Сталь Maraging 250 X2NiCoMo18-8-5

В качестве входных данных использовали следующие параметры:

- увеличение: 200

- размер получаемого изображения (в пикселях): 512*512

- число анализируемых зон: 600

- распределение зон: непрерывное.

В качестве порогов обнаружения включений выбрали следующие:

- пороги размера включений: 5 мкм

- пороги уровня серого: от 190 до 250

- пороги химического состава: см. таблицу I ниже.

ТАБЛИЦА I
Оксиды Сульфиды Оксисульфиды Нитриды титана
Мин. Макс. Мин. Макс. Мин. Макс. Мин. Макс.
Fe 0,0 68,4 0,0 68,4 0,0 68,4 0,0 68,4
O 1,0 100,0 0,0 1,0 1,0 3,0 0,0 100,0
Mg 0,0 100,0 0,0 100,0 0,0 100,0 0,0 100,0
Al 0,0 100,0 0,0 100,0 0,0 100,0 0,0 100,0
Ca 0,0 100,0 0,0 100,0 0,0 100,0 0,0 100,0
Si 0,0 100,0 0,0 100,0 0,0 100,0 0,0 100,0
S 0,0 1,5 1,5 100,0 1,0 3,0 0,0 100,0
Ti 0,0 3,5 0,0 3,5 0,0 3,5 3,5 100,0
Ni 0,0 15,3 0,0 15,3 0,0 15,3 0,0 15,3
Co 0,0 6,3 0,0 6,3 0,0 6,3 0,0 6,3
Mn 0,0 100,0 0,0 100,0 0,0 100,0 0,0 100,0
Mo 0,0 100,0 0,0 100,0 0,0 100,0 0,0 100,0

Результаты химического анализа показывают, что в сплаве присутствуют следующие включения:

- Включение типа 1: Нитриды титана

- Включение типа 2: Оксиды

- Включение типа 3: Сульфиды

На фиг.3 показана схема включений, полученная для анализируемого образца.

1. Способ подсчета и анализа включений в сплаве путем анализа изображений, отличающийся тем, что содержит следующие этапы:
(a) готовят образец сплава,
(b) определяют пороги обнаружения включений при помощи наблюдения с увеличением, по меньшей мере, одной зоны этого образца,
(c) производят обнаружение включений этого образца в зависимости от порогов, определенных на этапе (b), и подсчет этих включений,
(d) получают изображения каждого из упомянутых включений, обнаруженных на этапе (с), и определяют размер каждого их этих включений,
(е) определяют химический состав каждого из обнаруженных включений путем химического анализа каждого из этих включений,
(f) осуществляют схематизацию этого образца на основании изображений, полученных на этапе (d), причем эта схема показывает пространственное распределение включений, где каждое из обнаруженных включений представлено графическим элементом, при этом размер этого графического элемента пропорционален размеру этого включения, и цвет этого графического элемента соотносят с химическим составом этого включения.

2. Способ подсчета и анализа включений по п.1, отличающийся тем, что на этапе (b) пороги обнаружения содержат минимальный размер включения и минимальную концентрацию по меньшей мере одного химического элемента в одном включении.

3. Способ подсчета и анализа включений по п.1 или 2, отличающийся тем, что после этапа (f) содержит следующий этап, на котором:
(g) используют схему обнаруженных включений, полученную на этапе (f), для анализа образца в зависимости от по меньшей мере одного заранее определенного критерия.

4. Способ подсчета и анализа включений по п.3, отличающийся тем, что каждый критерий выбирают из по меньшей мере следующего:
распределения включений, размеров каждого включения, и числа включений на единицу площади.

5. Способ подсчета и анализа включений по п.1, отличающийся тем, что упомянутый сплав выбирают из следующего: углеродистая сталь, сплав на основе никеля, сплав на основе кобальта, сплав, полученный при помощи порошковой металлургии.

6. Система подсчета и анализа включений в сплаве, отличающаяся тем, что содержит микроскоп, первое средство, выполненное с возможностью управления этим микроскопом для обнаружения, в зависимости от порогов обнаружения, включений, присутствующих в образце сплава, и подсчета этих включений, прибор химического анализа, выполненный с возможностью сбора химических данных по каждому из этих включений, второе средство, выполненное с возможностью получения изображения каждого из этих включений и управления прибором химического анализа для определения их химического состава на основании этих химических данных, третье средство, выполненное с возможностью получения схемы образца, показывающей пространственное распределение включений, причем каждое из упомянутых обнаруженных включений представлено графическим элементом, при этом размер упомянутого графического элемента пропорционален размеру этого включения, а цвет этого графического элемента сопоставлен с химическим составом этого включения, и устройство визуального отображения этой схемы.

7. Система по п.6, отличающаяся тем, что упомянутые пороги обнаружения содержат минимальный размер включения и минимальную концентрацию по меньшей мере одного химического элемента в включении.

8. Система по п.6 или 7, отличающаяся тем, что упомянутый микроскоп является электронным сканирующим микроскопом, и упомянутый прибор химического анализа является системой микроанализа с энергетической дисперсией.



 

Похожие патенты:

Использование: для исследования объектов посредством рентгеновского излучения. Сущность: заключается в том, что рентгеновский анализатор выполнен из плоских элементов, содержащих слои сцинтиллятора, расположенные вдоль направления распространения излучения, непрозрачные в этом направлении и прозрачные в перпендикулярном направлении, и подложки в виде сотовой структуры, при этом слои сцинтиллятора выполнены в виде расположенных друг за другом сцинтилляционных пластин из полистирола протяженностью не менее 3 мм, CaF2 протяженностью не менее 2 мм, ZnO протяженностью не менее 2 мм, CsI протяженностью не менее 8 мм, BGO протяженностью не менее 15 мм.

Использование: для обнаружения и идентификации скрытых опасных веществ под водой. Сущность: заключается в том, что устройство для обнаружения и идентификации скрытых опасных веществ под водой содержит источник меченых монохроматических нейтронов и сопутствующих им монохроматических α-частиц, детектор α-частиц, детектор γ-излучения с защитой от потока меченых монохроматических нейтронов, при этом рабочий модуль размещен в герметичном полимерном контейнере для подводных работ, выполненном с возможностью вакуумирования, снабженном соответствующими водонепроницаемыми разъемами для подвода кабелей Ethernet и питания, к стенке герметичного корпуса контейнера по направлению потока меченых монохроматических нейтронов крепится с помощью фланца водонепроницаемый патрубок, ось которого совпадает с направлением центрального пучка меченых монохроматических нейтронов; при этом патрубок выполнен в виде сильфона с возможностью продольных деформаций, а размер его поперечного сечения выбран исходя из условия пропускания всего потока меченых монохроматических нейтронов; контейнер для подводных работ снабжен опорами, а также системой его затопления.

Использование: для обнаружения и идентификации скрытых опасных веществ под водой. Сущность заключается в том, что устройство для обнаружения и идентификации скрытых опасных веществ под водой содержит герметичный корпус, в котором размещены источник меченых монохроматических нейтронов и сопутствующих им монохроматических α-частиц, детектор α-частиц, детектор γ-излучения с защитой от потока меченых монохроматических нейтронов, при этом герметичный корпус контейнера снабжен соединенным с ним водонепроницаемьм вакуумированным или газонаполненным патрубком, ось которого совпадает с направлением центрального пучка меченых монохроматических нейтронов; при этом патрубок выполнен в виде сильфона с возможностью продольных деформаций, а размер его поперечного сечения выбран исходя из условия пропускания всего потока меченых монохроматических нейтронов.

Использование: для рентгеновского флуоресцентного анализа образца минерала. Сущность: заключается в том, что устройство (1) для рентгеновского флуоресцентного анализа образца минерала, содержит источник (2) рентгеновского излучения, предназначенный для создания пучка рентгеновских лучей для облучения образца минерала; по меньшей мере один детектор (4, 5) флуоресценции для измерения флуоресцентного излучения, испускаемого образцом минерала при облучении пучком рентгеновских лучей; блок обработки для обеспечения анализа образца минерала на основании измерений, выполненных посредством упомянутого по меньшей мере одного детектора (4, 5) флуоресценции, при этом упомянутое устройство (1) дополнительно содержит контейнер (3) для образца, выполненный с возможностью вмещать образец минерала в течение облучения, причем контейнер для образца выполнен с возможностью обеспечивать по меньшей мере два различных пути прохождения облучения через упомянутый образец минерала в течение облучения, и средство контроллера, чтобы регулировать напряжение рентгеновской трубки упомянутого источника (2) рентгеновского излучения в соответствии с длиной путей прохождения облучения.

Использование: для рентгенофлуоресцецтного анализа состава вещества. Сущность заключается в том, что энергодисперсионный поляризационный рентгеновский спектрометр содержит источник гамма- или рентгеновского излучения, вогнутую мишень, диафрагму с отверстием, держатель образца, детектор с коллиматором, направленным на образец, и регистрирующую аппаратуру, вход которой соединен с выходом детектора, при этом использован источник излучения с линейным фокусом, мишень вогнута по цилиндру, фокус источника расположен на образующей цилиндра, детектор и отверстие диафрагмы расположены, во-первых, на образующей цилиндра, диаметрально противоположной источнику, во-вторых, в диаметрально противоположных точках сферы, при этом сфера смещена в сторону детектора от мишени, а держатель образца выполнен с возможностью установки образца на этой сфере под вторичное излучение, прошедшее через отверстие диафрагмы, кроме того, введен коллиматор первичного пучка с плоскопараллельными каналами, перпендикулярными оси цилиндра.

Использование: для рентгенофлуоресцентного анализа состава вещества. Сущность: заключается в том, что поляризационный спектрометр содержит источник гамма - или рентгеновского излучения, вогнутую мишень, диафрагму с отверстием, держатель образца, детектор с коллиматором, направленным на образец, и регистрирующую аппаратуру, вход которой соединен с выходом детектора, при этом мишень вогнута по цилиндру, фокус источника расположен на образующей цилиндра, введены второй держатель образца, вторая диафрагма, второй детектор с коллиматором и регистрирующей аппаратурой, коллиматор с узкими щелями или каналами для формирования первичного пучка, перпендикулярного оси цилиндра, при этом детекторы и отверстия диафрагм расположены, во-первых, на образующей цилиндра, диаметрально противоположной источнику, во вторых, в диаметрально противоположных точках двух сфер одинаковых размеров, кроме того, сферы разнесены в обе стороны, а держатели образцов выполнены с возможностью установки образцов на этих сферах под вторичные пучки, прошедшие через отверстия диафрагм.

Использование: для рентгенофлуоресцентного анализа (РФА) состава вещества. Сущность: заключается в том, что поляризационный рентгеновский спектрометр содержит источник гамма или рентгеновского излучения, вогнутую мишень-ноляризатор, диафрагму с отверстием, держатель образца, детектор с коллиматором, направленным на образец, и регистрирующую аппаратуру, вход которой соединен с выходом детектора, при этом мишень вогнута но цилиндру, фокус источника расположен на этом цилиндре, отверстие диафрагмы и детектор расположены, во первых, на образующей цилиндра, диаметрально противоположной источнику, во вторых, в диаметрально противоположных точках сферы, при этом сфера смещена в сторону детектора от источника и мишени, а держатель образца выполнен с возможностью установки образца на этой сфере под вторичное излучение, прошедшее через отверстие диафрагмы, кроме того, введен коллиматор с одной или двумя узкими щелями для формирования первичного пучка в плоскости, перпендикулярной оси цилиндра.

Использование: для ренгтеноспектральной сепарации материала. Сущность: заключается в том, что осуществляют покусковую подачу материала, содержащего куски с разными эффективными атомными номерами в зону анализа, облучение материала коллимированным пучком первичного рентгеновского излучения, поперечное сечение которого вытянуто в горизонтальном направлении, при этом высоту и ширину пучка выбирают в зависимости от крупности сепарируемого материала, регистрацию рассеянного излучения, сравнение сигнала с пороговым значением, выделение полезного минерала по результату сравнения, при этом регистрацию вторичного излучения детектором осуществляют со стороны падающего первичного излучения, в качестве материала экрана выбирают материал с эффективным атомным номером, промежуточным между эффективными атомными номерами разделяемых материалов, рассеивающий экран выполнен из материала с Zэфф, промежуточным между эффективными атомными номерами отбираемого и пропускаемого материала, а детектор защищен фильтром для флуоресцентного излучения.

Изобретение относится к способам определения технического состояния двигателей, машин и механизмов по характеристикам металлических частиц износа, обнаруженных в смазочных маслах, топливах и специальных жидкостях.

Использование: для определения золотоносности горных пород. Сущность: заключается в том, что осуществляют нейтронно-активационный анализ образца золотоносных сульфидов, формируют пробу в виде его зерна размером от 30-70 мкм, которую последовательно запаивают в полиэтиленовую пленку, упаковывают в фильтровальную бумагу и алюминиевую фольгу, подготовленную таким образом пробу подвергают облучению на реакторе в течение 15-17 час в потоке 1×1013 н/cм2×cек с последующим измерением в образце наведенной активности золота и его сателлитов на 7-12 день после облучения, параллельно с диапазоном измеряемой энергии 100-1800 кэВ и 50-160 кэВ по линии соответственно 1332 кэВ и 121.8 кэВ, после чего анализируют интенсивность ν - линии золота при 412 кэВ и путем сравнения с интенсивностью этой же линии в эталонных образцах рассчитывают количество золота в зернах. Технический результат: повышение достоверности оценки определения золотоносности горных пород. 1 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.

Изобретение относится к способам неразрушающего анализа образцов пористых материалов, в частности, оно может быть использовано для количественного исследования ухудшения свойств нефте/газосодержащих пластов ("повреждения пласта") из-за проникновения в процессе бурения глинистых материалов, содержащихся в буровом растворе. Для определения весовой концентрации глины в образце пористого материала выбирают водорастворимую соль металла, вступающую в селективную ионно-обменную реакцию с глиной, с общей формулой R+M-, где металл R+ выбирают из группы {Ba2+; Sr2+; Tl+; Rb+…}, М- выбирают из группы {Cln; NOn; OHn; CH3COO, SO4;…} в соответствии с таблицей растворимости неорганических веществ в воде. Маркируют глину путем смешивания глины с водным раствором выбранной соли металла, удаляют остатки соли металла, не провзаимодействовавшие с глиной. Проводят рентгенофлуоресцентную спектрометрию маркированной глины и образца и определяют содержание металла в маркированной глине и естественное содержание металла в образце. Прокачивают водный раствор маркированной глины через образец, высушивают образец и проводят рентгенофлуоресцентную спектрометрию целого образца или его отдельных сегментов. Определяют содержание металла в образце или в каждом сегменте и рассчитывают весовые концентрации глины, удерживаемой в образце или в каждом его сегменте. Техническим результатом является обеспечение возможности измерения малой весовой концентрации глины, проникшей в поровое пространство образца в ходе закачки глиносодержащего раствора. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Использование: для обнаружения присутствия химического элемента в объекте путем нейтронного облучения объекта. Сущность: заключается в том, что выполняют нейтронное облучение объекта, используя непрерывное испускание нейтронов из нейтронного генератора (G1) связанных частиц и испускание нейтронных импульсов, которые накладываются на указанное непрерывное испускание нейтронов, при этом нейтронные импульсы получают посредством импульсного генератора (G2) нейтронов, который генерирует нейтронные импульсы с длительностью импульса T2, при этом два последовательных нейтронных импульса разделены интервалом T4, при этом непрерывное и импульсное нейтронное облучение объекта вызывает захватное гамма-излучение и гамма-излучение неупругого взаимодействия. Технический результат: обеспечение возможности обнаружить с максимальной чувствительностью одновременно захватное излучение и излучение неупругого взаимодействия и, как следствие, удовлетворительно идентифицировать все выявляемые элементы. 7 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к области исследования или анализа материалов радиационными методами с измерением вторичной эмиссии характерного ядерного гамма-излучения, возникающего под действием быстрых нейтронов, в частности, для обнаружения алмазов в породе - кимберлите. Устройство для обнаружения алмазов в кимберлите содержит транспортер подачи кимберлита в область облучения его потоком быстрых нейтронов, под которым расположен ускоритель дейтронов в качестве источника быстрых нейтронов, детекторы излучения, расположенные над транспортером, систему питания, систему приема и анализа данных с детекторов излучения, систему управления устройством, при этом в качестве источника быстрых нейтронов используется портативный нейтронный генератор, в котором протекает бинарная реакция d+t→α(3,5 МэВ)+n(14,1 МэВ), при этом портативный нейтронный генератор снабжен встроенным многоэлементным кремниевым альфа-детектором, устройство снабжено системой детекторов гамма-излучения, расположенной над транспортером, альфа-детектор и система детекторов гамма-излучения соединены с электроникой приема и анализа данных, которая с помощью линий связи соединена с системой управления устройством; устройство снабжено защитой детекторов гамма-излучения от прямого попадания в них нейтронного излучения от портативного нейтронного генератора. В изобретении используется принципиально другой физический способ обнаружения алмазов, основанный на регистрации характеристического гамма-излучения, возникающего при неупругом рассеянии нейтронов на ядрах исследуемого вещества. Технический результат - обнаружение крупных алмазов (более 5 каратов) в кимберлите до стадии дробления кусков породы, предотвращение разрушения крупных алмазов, повышение производительности добычи крупных алмазов. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

Использование: для определения элементного состава и толщины поверхностной пленки твердого тела. Сущность: заключается в том, что выполняют измерение энергетических спектров ионов, отраженных и выбитых из поверхности твердого тела, при этом измеряют энергетические спектры непосредственно в процессе внешнего воздействия на поверхность твердого тела или сразу после него путем поочередного облучения во времени поверхности твердого тела масс-сепарированными по отношению масс к заряду ионами водорода и ионами инертных газов путем подачи соответствующего ускоряющего напряжения на ионный источник, работающий на смеси инертных газов и водорода, при этом об элементном составе поверхностного слоя твердого тела судят по энергетическим спектрам отраженных ионов инертных газов, а о толщине пленки - по энергетическим спектрам отраженных ионов водорода. Технический результат: расширение функциональных возможностей определения элементного состава поверхностной пленки твердого тела. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.
Использование: для изготовления эталонов для рентгенофлуоресцентного анализа состава тонких пленок малокомпонентных твердых растворов и сплавов. Сущность изобретения заключается в том, что на подложку наносят однокомпонентные слои компонентов сплава или твердого раствора толщиной, обеспечивающей соотношение количества атомов компонентов, соответствующее их соотношению в эталонируемом сплаве или твердом растворе. Технический результат: упрощение технологии изготовления эталонов для рентгенофлуоресцентного анализа состава тонких пленок малокомпонентных твердых растворов и сплавов.

Использование: для рентгеноспектрального анализа негомогенных материалов. Сущность изобретения заключается в том, что определяют интенсивность IA аналитической линии определяемого элемента А в анализируемом материале, рассчитывают интенсивности IA2I в образцах-смесях из анализируемого материала и образца сравнения с заданным содержанием CBji определяемого элемента А и сравнивают количественно интенсивности IA и IA2I, обеспечивая оценку содержания СA определяемого элемента в анализируемом материале, при этом оценку содержания определяемого элемента в анализируемом материале производят в порядке определения изначально интенсивности IA0 и содержания СA0 определяемого элемента в образце сравнения, а также значимых коэффициентов влияния «мешающих» элементов, содержащихся в анализируемом материале, на интенсивность определяемого элемента в материале, определения экспериментально интенсивностей аналитических линий «мешающих» элементов, содержащихся в анализируемом материале и образце сравнения, преобразования интенсивностей IA и IA0 определяемого элемента А в анализируемом материале и образце сравнения соответственно путем учета интенсивностей и значимых коэффициентов влияния «мешающих» элементов и количественного сравнения преобразованных интенсивностей IAj и IA2I в анализируемом материале и расчетных образцах-смесях соответственно. Технический результат: повышение точности оценки содержания элемента. 5 табл., 4 ил.

Использование: для обнаружения опасных скрытых веществ. Сущность изобретения заключается в том, что контейнер досмотрового модуля выполнен герметичным, снабжен устройством нагрева внутреннего объема, при этом канал передачи данных между досмотровым модулем и модулем управления обнаружителем опасных веществ выполнен беспроводным, модуль досмотра снабжен аккумулятором для питания нейтронного генератора, альфа и гамма-детекторов, регистрирующей электроники с использованием соответствующих блоков преобразования напряжения, регистрирующая электроника в корпусе досмотрового модуля снабжена защитой от прямого потока монохроматических нейтронов, испускаемых нейтронным генератором; досмотровый модуль снабжен световым индикатором, включенное состояние которого свидетельствует о наличии нейтронного излучения, создаваемого нейтронным генератором. Технический результат: обеспечение возможности работы устройства при наличии осадков, а также расширение диапазона его рабочих температур, обеспечение автономности работы устройства, повышение надежности работы всех его систем, а также обеспечение радиационной безопасности работы с установкой. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

Использование: для определения загрязненности неметаллическими включениями стальных изделий. Сущность изобретения заключается в том, что выполняют отбор образцов, изготовление шлифов с полированной поверхностью, определение размеров и химического состава включений путем получения спектров рентгеновского характеристического излучения, определение координат каждого включения по заданному уровню черного и белого на поверхности исследуемого шлифа путем сканирования пучком электронов, создаваемым в электронной пушке растрового электронного микроскопа, при этом для выявления неметаллических включений, в том числе вызывающих коррозию, дополнительно проводят погружение поверхности исследуемого шлифа в коррозионный раствор, повторное определение координат неметаллических включений и их химического состава на той же поверхности, что и до погружения, сравнение полученных результатов путем сопоставления спектров рентгеновского характеристического излучения в местах расположения неметаллических включений с одинаковыми координатами до и после проведения коррозионных испытаний, что позволяет выявить класс включений, который вызывает коррозию в испытательном растворе. Технический результат: определение неметаллических включений, активных в коррозионной среде, в том числе повышение точности и достоверности определения количества, размера, распределения по сечению изделия и химического состава данного типа включений в изделиях из стали. 5 ил., 1 табл.

Настоящее изобретение относится к области химии почв, а именно к методам определения редкоземельных элементов Pr, Nd и Sm в почвах, и описывает рентгенорадиометрический энергодисперсионный способ определения содержаний Pr, Nd и Sm в почвах, включающий определение элементов Ba, La, Ce с радиоизотопным источником 241Am с помощью следующих стадий: накапливание исходного спектра анализируемого образца в интервале энергий 31-41 кэВ; построение модельного спектра мешающих своим наложением Kβ-линий Ba, La и Ce с последующим определением истинных интенсивностей спектральных Kα-линий Pr, Nd, Sm, вычисление концентрации искомых элементов по обобщенному градуировочному графику зависимости концентраций лантанидов La, Ce, Pr, Nd, Sm от интенсивностей линий. Изобретение обеспечивает определение концентраций Pr, Nd и Sm в почвах. 3 ил., 2 табл., 3 пр.
Наверх