Способ формирования протонных изображений, получаемых с помощью магнитной оптики, работающей с увеличением



Способ формирования протонных изображений, получаемых с помощью магнитной оптики, работающей с увеличением
Способ формирования протонных изображений, получаемых с помощью магнитной оптики, работающей с увеличением
Способ формирования протонных изображений, получаемых с помощью магнитной оптики, работающей с увеличением

 

G01N23/00 - Исследование или анализ материалов радиационными методами, не отнесенными к группе G01N 21/00 или G01N 22/00, например с помощью рентгеновского излучения, нейтронного излучения (G01N 3/00-G01N 17/00 имеют преимущество; измерение силы вообще G01L 1/00; измерение ядерного или рентгеновского излучения G01T; введение объектов или материалов в ядерные реакторы, извлечение их из ядерных реакторов или хранение их после обработки в ядерных реакторах G21C; конструкция или принцип действия рентгеновских аппаратов или схемы для них H05G)

Владельцы патента RU 2536103:

Федеральное Государственное унитарное предприятие "Российский Федеральный ядерный центр-Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики-ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ", Российская Федерация (RU)
Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" - Госкорпорация "Росатом" (RU)

Использование: для формирования протонных изображений. Сущность изобретения заключается в том, что осуществляют формирование протонного пучка, пропускание его через объект исследования, пропускание прошедшего излучения через магнитную оптику, состоящую из квадрупольных линз, схему размещения которых подбирают предварительно с помощью метода, основанного на решении задачи минимизации функции множества переменных, используя соответствующую оптимизационную программу, в качестве информативных параметров в которой используют энергию протонного пучка, коэффициент увеличения магнитной оптики, диапазон изменения перемещений квадрупольных линз вдоль оптической оси и диапазон изменения градиентов магнитного поля в квадрупольных линзах, последующее формирование в плоскости регистрации изображения и его регистрацию, при этом в процессе формирования протонного пучка ускорение протонов осуществляют до энергии не менее 20 ГэВ, при этом к информативным параметрам добавляют разброс энергии протонов после прохождения объекта исследования, коэффициент коррекции хроматической аберрации, который определяют из условия получения безаберрационного пятна фокусировки пучка протонов в плоскости регистрации и общее расстояние от объекта исследования до плоскости регистрации. Технический результат: повышение точности передачи изображения за счет снижения хроматических аберраций, расширение функциональных возможностей способа за счет расширения диапазона массовых толщин исследуемых объектов. 2 з.п. ф-лы, 3 ил., 2 табл.

 

Изобретение относится к области протонной радиографии, в частности к способам формирования и регистрации протонных изображений с помощью магнитной оптики, работающей с увеличением, и может быть использовано, например, для исследований динамических процессов малого масштаба (с характерными размерами 1 мкм), таких как струе- и пылеобразование с поверхности материалов, распространение детонации во взрывчатом веществе (исследование структуры фронта), томографические исследования с высокой точностью и т.д.

Задачей, стоящей в рассматриваемой области техники, является формирование изображений высокой точности для получения достоверной информации об исследуемых объектах.

Изначально протонная микроскопия появилась в США как дальнейшее развитие метода формирования изображений с помощью протонной радиографии с использованием ”-1” оптики, который был предложен в середине 90-х годов прошлого века [Magnetic Optics for Proton Radiography, Mottershead C Thomas, Zumbro John D., Proceedings of the Particle Accelerator Conference. Canada Vancouver 1997, 1397-1399; The Proton Radiography Concept, H.-J. Ziock, K.J. Adams, et. al., LA-UR-98-1368 1998]. Опыты по протонной радиографии были осуществлены на линейном протонном ускорителе с энергией 800 МэВ, установленном в Лос-Аламосской Национальной Лаборатории (ЛАНЛ). Типичная ”-1” магнитная оптика состоит из 4 одинаковых квадрупольных магнитных линз, симметрично расположенных относительно Фурье-плоскости, которая находится посередине, между плоскостями расположения объекта и плоскости регистрации. Градиент магнитного поля во всех четырех линзах, то есть магнитная сила линз, одинаковы, для подстройки магнитной оптики под уменьшенную энергию протонов (вследствие прохождения через оптически толстые объекты) градиент меняется пропорционально для всех линз.

Известен способ получения изображений с помощью протонного излучения, сформированного с использованием синхрофазотрона У-70, установленного в Протвино - Институте физики высоких энергий (ИФВЭ) [A Radiographic Facility for the 70_GeV Proton Accelerator of the Institute for High Energy Physics. Yu.M. Antipov, A.G. Afonin, A.V. Vasilevskii, I.A. Gusev, V.I. Demyanchuka, O.V. Zyat'kov, N.A. Ignashin, Yu.G. Karshev, A.V. Larionov, A.V. Maksimov, A.A. Matyushin, A.V. Minchenko, M.S. Mikheev, V.A. Mirgorodskii, V.N. Peleshko, V.D. Rud'ko, V.I. Terekhov, N.E. Tyurin, Yu.S. Fedotov, Yu.A. Trutnev, V.V. Burtsev, A.A. Volkov, I.A. Ivanin, S.A. Kartanov, Yu.P. Kuropatkin, A.L. Mikhailov, K.L. Mikhailyukov, O.V. Oreshkov, A.V. Rudnev, G.M. Spirov, M.A. Syrunin, M.V. Tatsenko, I.A. Tkachenko, and I.V. Khramov, INSTRUMENTS AND EXPERIMENTAL TECHNIQUES, Vol. 53, No. 3, 2010]. В ИФВЭ использовалась также типичная ”-1” магнитная оптика, как и в опытах в Лос-Аламосе.

Известна конструкция протонного микроскопа, который находится во ФГУП «Государственный научный центр РФ - Институт теоретической и экспериментальной физики» г. Москва [Overview of proton radiography at ITER, Golubev A.A. et. al., proceedings of the 2nd Workshop on High Energy Proton Microscope, Chernogolovka, June 2-4, 2010], и который также построен на базе протонной установки с энергией 800 МэВ, с ”-1” магнитной оптикой [Diagnostics of Fast processes by Charged Particle Beams at TWAS-ITER Accelerator-Accumulator Facility, Technical Physics Letters, 2010, vol. 36, No. 2, pp. 177-180].

Интерес к протонной микроскопии проявляется и со стороны других стран, в частности Китая. В работе [A design study of a magnifying magnetic lens for proton radiography, YANG Guo-Jun, ZHANG Zhuo, WEI Tao, HE Xiao-Zhong, LONG Ji-Dong, SHI Jin-Shui, ZHANG Kai-Zhi; Chinese Physics C, vol. 36, No. 3, Mar., 2012, pp 247-250], например, был сделан анализ магнитной ”-1” оптики и на основе данной конфигурации предложена схема расположения квадрупольных линз для протонного микроскопа.

В качестве наиболее близкого аналога по количеству сходных признаков и решаемой задаче к предлагаемому способу был выбран способ, описанный в статье «Design and Operation of a Proton Microscope for Radiography at 800 MeV» [Tom Mottershead et. al.; The mechanical design of a Proton Microscope for Radiography at 800 MeV, Robert Valdiviez et. al., Proceedings of the 2003 Particle Accelerator Conference, Los Alamos National Laboratory, 2003]. Базой для протонного микроскопа, с помощью которого можно осуществить этот известный способ, служит линейный протонный ускоритель, установленный в ЛАНЛ, с энергией 800 МэВ. Магнитная система, формирующая увеличенное протонное изображение объекта исследования, может состоять либо из квадрупольных линз (при 3-х кратном увеличении), либо из постоянных магнитов (обеспечивающих 7-ми кратное увеличение). По принципу работы протонный микроскоп мало чем отличается от обычной протонной установки с ”-1” магнитной оптикой, формирующей изображение объекта, помещенного в объектную плоскость, в плоскости регистрации с масштабом 1:1. Однако схема расположения магнитных линз в протонном микроскопе отличается от расположения линз в ”-1” оптике. Известный способ формирования протонных изображений, получаемых с помощью магнитной оптики, работающей с увеличением, включает в себя следующие процессы: формирование протонного пучка с энергией 800 МэВ; пропускание пучка протонов через объект исследования; пропускание прошедшего пучка через магнитную оптику, в качестве которой используют систему, состоящую из нескольких квадрупольных линз, размещенных вдоль оптической оси, подобрав предварительно их схему размещения; формирование в 2-х плоскостях изображения с одинаковым увеличением и его регистрацию. Линзы, оптимальное число которых равно 4-м, имеют различный градиент магнитного поля. При подборе схемы их размещения сначала устанавливают ближнюю к объекту исследования линзу, затем определяют расстояние между линзами и расстояние от крайней линзы до плоскости регистрации изображения с помощью метода, основанного на решении задачи минимизации функции множества переменных. Данную задачу решают, используя оптимизационную программу «MARYLIE», в которую в качестве информативных параметров вводят энергию протонного пучка, коэффициент увеличения магнитной оптики, диапазон изменения перемещений квадрупольных линз вдоль оптической оси, диапазон изменения градиентов магнитного поля в квадрупольных линзах.

Недостатком наиболее близкого аналога является невысокое разрешение при формировании изображений объектов с большой массовой толщиной, что сужает диапазон массовых толщин исследуемых объектов, кроме того, способ ограничен тем, что изображение в двух плоскостях формируют с одинаковым увеличением, все это снижает функциональные возможности способа.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение точности передачи изображения за счет снижения хроматических аберраций, расширение функциональных возможностей способа за счет расширения диапазона массовых толщин исследуемых объектов.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в способе формирования протонных изображений, получаемых с помощью магнитной оптики, работающей с увеличением, включающим формирование протонного пучка, пропускание его через объект исследования, пропускание прошедшего излучения через магнитную оптику, состоящую из квадрупольных линз, схему размещения которых подбирают предварительно с помощью метода, основанного на решении задачи минимизации функции множества переменных, используя соответствующую оптимизационную программу, в которой в качестве информативных параметров используют энергию протонного пучка, коэффициент увеличения магнитной оптики, диапазон изменения перемещений квадрупольных линз вдоль оптической оси и диапазон изменения градиентов магнитного поля в квадрупольных линзах, последующее формирование в плоскости регистрации изображения и его регистрацию, при этом в процессе формирования протонного пучка ускорение протонов осуществляют до энергии не менее 20 ГэВ, а к информативным параметрам добавляют разброс энергии протонов после прохождения объекта исследования, коэффициент коррекции хроматической аберрации, который определяют из условия получения безаберрационного пятна фокусировки пучка протонов в плоскости регистрации и общее расстояние от объекта исследования до плоскости регистрации.

В качестве оптимизационной программы можно использовать программу TRANSPORT [TRANSPORT. A COMPUTER PROGRAM FOR DESIGNING CHARGED PARTICLES BEAM TRANSPORT SYSTEMS, K.L. Brown, D.C. Carey, Ch. Iselin and F. Rothacker, CERN 80-04, GENEVA, 1980], а объект исследования облучать параллельными пучками.

Ускорение протонов до энергии не менее 20 ГэВ позволяет обеспечить получение данных для исследуемого объекта с высокой. В этом случае относительное уменьшение энергии протона из-за многократного кулоновского рассеяния, ядерного взаимодействия и потерь на ионизацию меньше, что приводит к уменьшению хроматической аберрации протонов при использовании магнитной оптики, расширяется диапазон массовых толщин исследуемых объектов, а также значительно увеличивается разрешение на малых толщинах.

Использование в качестве информативных параметров разброса энергии протонов после прохождения объекта исследования коэффициента коррекции хроматической аберрации, который определяют из условия получения безаберрационного пятна фокусировки пучка протонов в плоскости регистрации и общее расстояние от объекта исследования до плоскости регистрации, позволяет учесть параметры влияния хроматической аберрации на формирование изображения, что обеспечивает корректировку аберрации путем ее минимизации, а следовательно, и повышение точности передачи изображения. Кроме того, это позволяет получить в разных плоскостях разный коэффициент увеличения, что полезно для наблюдения за различными физическими процессами, например, такими как формирование кумулятивной струи.

Облучение объекта исследования параллельными пучками позволяет упростить решение задачи мониторирования пучка, то есть получения распределения плотности пучка, падающего на объект, в плоскости, перпендикулярной пучку.

Использование оптимизационной программы TRANSPORT [TRANSPORT. A COMPUTER PROGRAM FOR DESIGNING CHARGED PARTICLES BEAM TRANSPORT SYSTEMS, K.L. Brown, D.C. Carey, Ch. Iselin and F. Rothacker, CERN 80-04, GENEVA, 1980] позволяет обеспечить точность расчета для энергии протонов не менее 20 ГэВ.

На фиг.1 изображена схема протонного микроскопа с использованием 4-х квадрупольных линз; на фиг.2 приведена зависимость разрешения магнитной оптики от коэффициента увеличения протонного микроскопа для тонких объектов; на фиг.3 - схема протонного микроскопа, поясняющая предлагаемый способ, с использованием 5-ти имеющихся в ИФВЭ квадрупольных линз 20К200 (размеры обозначены в метрах).

Примером конкретного выполнения, поясняющим способ формирования протонных изображений, получаемых с помощью магнитной оптики, работающей с увеличением, может служить протонный микроскоп, т.е. магнитооптическая система (МОС), состоящая из 5-ти квадрупольных линз 20К200, работающая с увеличением (~10 раз) на базе протонной радиографической установки в Протвино (ускоритель У-70), где доступно 30-70 ГэВ. Были проведены исследования, доказывающие возможность сооружения протонного микроскопа на базе этого синхротрона, так например, показано, что можно проводить исследования внутренней структуры объектов с высокой точностью (разрешение до 10 мкм при толщинах до 50 г/см2 и до 50 мкм при толщинах до 200 г/см2.

Для сравнения на фиг.1 представлена схема протонного микроскопа (ближайшего аналога), состоящая из четырех квадрупольных линз. При данной схеме расположения градиенты магнитного поля в квадрупольных линзах неодинаковы (2-е линзы, в которых градиент магнитного поля больше, размещают внутри). На фиг.2 представлена зависимость разрешения магнитной оптики от коэффициента увеличения протонного микроскопа для тонких объектов. Из фигуры видно, что при повышении энергии протонов до 10 ГэВ на протонном микроскопе с коэффициентом увеличения 10 можно добиться разрешения лучше 1 мкм для объектов с малой массовой толщиной.

Представленная на фиг.3 схема протонного микроскопа обеспечивает формирование изображения с десятикратным увеличением при использовании протонного пучка с энергией 60 ГэВ, сформированного на установке в г. Протвино. МОС микроскопа, представленного на фиг.3, состоит из 5 квадрупольных линз 20К200 и обладает двумя Фурье-плоскостями, в которых протоны распределяются по углам рассеяния в x- и y-плоскостях соответственно (минимальное количество линз в магнитной системе формирования изображения может быть равно 3). Выбор схемы размещения квадрупольных линз происходит следующим образом. Выбирают коэффициент конечного увеличения магнитной оптики, максимально достижимый градиент в квадрупольных линзах (существующих или проектируемых) и диапазон изменения местоположения линз, кроме этого учитывают мощность излучения, разброс энергии протонов после прохождения объекта исследования, коэффициент коррекции хроматической аберрации, который определяют из условия получения безаберрационного пятна фокусировки пучка протонов в плоскости регистрации и общее расстояние от объекта исследования до плоскости регистрации. Далее с помощью оптимизационной программы TRANSPORT [TRANSPORT. A COMPUTER PROGRAM FOR DESIGNING CHARGED PARTICLES BEAM TRANSPORT SYSTEMS, K.L. Brown, D.C. Carey, Ch. Iselin and F. Rothacker, CERN 80-04, GENEVA, 1980] выбирают расстояния от объекта исследования и от плоскости регистрации изображения до МОС, а также расстояние между линзами в МОС. Характерной чертой микроскопа является большой промежуток между крайней к плоскости регистрации линзы и плоскостью регистрации. Расстояния от объекта исследования и от плоскости регистрации изображения до МОС (в м) составляют: 5; 139,64 соответственно. Расстояния между линзами МОС, начиная от крайней к объекту исследования линзы, составляют: 0,7; 2; 0,7; 2 соответственно. Данная конфигурация подразумевает облучение объекта параллельным пучком протонов с энергией 60 ГэВ. Преимуществом МОС, работающей с увеличением, перед традиционной ”-1” оптикой является уменьшенная хроматическая аберрация, обратно пропорциональная коэффициенту увеличения. Значение разрешения зависит от конкретных магнитных линз и их конкретного взаимного расположения. Для исследования вопроса о том, какого значения разрешения можно достигнуть при энергии протонов 50-70 ГэВ, доступных в ИФВЭ (Протвино), было проведено моделирование прохождения протонов через вещество и магнитооптическую систему. Для моделирования разрешения данной магнитной оптики была использована программа GEANT4 [S. Agostinelliae, J. Allisonas, К. Amakoe, et. al., GEANT4 - a simulation toolkit, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A 506 (2003) p 250-303].

Так как конечное размытие протонов сильно зависит от оптической толщины объекта, было смоделировано несколько пластин с массовыми толщинами 1, 10 и 100 г/см2. Для сравнения была смоделирована магнитная ”-1” оптика канала, смонтированная в канале инжекции ускорителя У-70, где проходят опыты по протонной радиографии с 2005 года.

В таблице 1 представлено значение разрешения для двух конфигураций магнитной оптики при различных толщинах просвечиваемых объектов, а в таблице 2 - значения разрешения на протонной установке в ЛАНЛ с энергией протонов 800 МэВ и массовой толщиной исследуемых объектов не более 50 г/см2.

Таблица 1
Увеличение Толщина объекта, г/см2 Разрешение, мкм
×10 ~1 0.4
(микроскоп) ~10 3.2
~100 20
×1 ~1 12
(канал инжекции) ~10 33
~100 200

Видно, что разрешение в микроскопе улучшается примерно кратно степени его увеличения и для тонких объектов составляет менее одного микрона. Для массовых толщин в диапазоне несколько десятков - сотня г/см2 разрешение составляет порядка 10 мкм.

Таблица 2
Коэффициент увеличения магнитной оптики Разрешение, мкм
1 180
3 65
7 30

Таким образом, за счет существенного увеличения энергии протонов (по сравнению с установкой в ЛАНЛ) расширяется диапазон массовых толщин исследуемых объектов, а также значительно увеличивается разрешение на малых толщинах. Если сравнивать с ”-1” оптикой, на которой проходят опыты по протонной радиографии в ИФВЭ (Протвино), то предлагаемый способ на базе У-70 обеспечивает кратное увеличение разрешения. Кроме этого предлагаемый способ позволяет получить различный коэффициент увеличения в разных плоскостях (например, 7 и 3).

1. Способ формирования протонных изображений, получаемых с помощью магнитной оптики, работающей с увеличением, включающий формирование протонного пучка, пропускание его через объект исследования, пропускание прошедшего излучения через магнитную оптику, состоящую из квадрупольных линз, схему размещения которых подбирают предварительно с помощью метода, основанного на решении задачи минимизации функции множества переменных, используя соответствующую оптимизационную программу, в качестве информативных параметров в которой используют энергию протонного пучка, коэффициент увеличения магнитной оптики, диапазон изменения перемещений квадрупольных линз вдоль оптической оси и диапазон изменения градиентов магнитного поля в квадрупольных линзах, последующее формирование в плоскости регистрации изображения и его регистрацию, отличающийся тем, что в процессе формирования протонного пучка ускорение протонов осуществляют до энергии не менее 20ГэВ, при этом к информативным параметрам добавляют разброс энергии протонов после прохождения объекта исследования, коэффициент коррекции хроматической аберрации, который определяют из условия получения безаберрационного пятна фокусировки пучка протонов в плоскости регистрации и общее расстояние от объекта исследования до плоскости регистрации.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве оптимизационной программы используют программу TRANSPORT.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что для облучения объекта исследования формируют параллельные пучки.



 

Похожие патенты:

Использование: для диагностики реальной структуры кристаллов. Сущность изобретения заключается в том, что выполняют электронно-микроскопическое и микродифракционное исследования кристалла, при этом в случае присутствия на электронно-микроскопическом изображении исследуемого нанотонкого кристалла картин изгибных экстинкционных контуров проводят анализ симметрии картин контуров и при выявлении элементов симметрии, отличных от тождественного преобразования, по результатам микродифракционного исследования диагностируют реальную структуру одного из симметрично равных участков нанотонкого кристалла, а затем диагностируют реальную структуру другого как симметрично равную реальной структуре исследованного участка, после чего диагностируют реальную структуру нанотонкого кристалла в целом.

Изобретение относится к области химического анализа веществ и направлено на обеспечение возможности количественного высокочувствительного определения металлов и комплексных соединений металлов в природных и промышленных объектах, для решения задач биотехнологии и медицины, в фармакологии для определения концентрации металлсодержащих лекарственных препаратов, для экспресс-анализа содержания металлов при экологическом контроле.

Использование: для анализа многофазной жидкости. Сущность изобретения заключается в том, что анализатор многофазной жидкости содержит импульсный источник быстрых нейтронов и источник электромагнитного излучения, гамма спектрометр, детектор гамма лучей и сцинтиллятор, расположенный диаметрально источнику электромагнитного излучения на противоположной стороне трубопровода, при этом импульсный источник быстрых нейтронов является одновременно и импульсным источником электромагнитного излучения, дополнительно содержащим мониторный детектор быстрых нейтронов и мониторный детектор электромагнитного излучения, гамма спектрометр дополнительно содержит коллиматор гамма лучей и расположен рядом с импульсным источником быстрых нейтронов и электромагнитного излучения, детектор гамма лучей расположен на одной стороне трубопровода с импульсным источником быстрых нейтронов и электромагнитного излучения на заданном расстоянии от импульсного источника быстрых нейтронов и электромагнитного излучения по направлению течения многофазной жидкости, детектор быстрых нейтронов, расположен диаметрально импульсному источнику быстрых нейтронов и электромагнитного излучения на противоположной стороне трубопровода, детектор тепловых и эпитепловых нейтронов расположены от импульсного источника быстрых нейтронов и электромагнитного излучения на расстоянии, равном длине замедления быстрых нейтронов в многофазной жидкости, а гамма спектрометр, мониторный детектор электромагнитного излучения и сцинтиллятор выполнены с возможностью измерения спектра импульсного электромагнитного излучения.

Предлагаемое изобретение относится к области измерительной техники, предназначено для измерения электрического заряда движущихся частиц минералов и предназначено, в частности, для обнаружения алмазов в алмазосодержащих смесях минералов, для их последующего извлечения с помощью исполнительного механизма.

Использование: для определения фазового состава бейнитных сталей. Сущность изобретения заключается в том, что получают рентгенодифракционный спектр, проводят качественный фазовый анализ и количественно определяют содержание фаз методом Ритвельда с учетом фактора сходимости GOF, при этом в качестве пробы выбирают бейнитную сталь в виде металлографического шлифа, на дифрактограмме выделяют рефлексы, принадлежащие альфа-фазе и разделяют их на компоненты - пики феррита и бейнитного феррита, задают степень тетрагональности решетки бейнитного феррита, рассчитывают и корректируют количественный и качественный фазовый состав.

Использование: для определения содержания индия в касситерите. Сущность изобретения заключается в том, что для определения содержания примеси индия в касситерите используют метод масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой с лазерной абляцией (LA-ICP-MS), при этом анализируют мономинеральные зерна касситерита, не содержащие микровключений других In-содержащих минералов, и устанавливают концентрацию индия по менее распространенному изотопу 113In.

Термогравиметрическая установка предназначена для определения кислородной нестехиометрии в твердых оксидных материалах по изменению их массы в зависимости от температуры и парциального давления кислорода газовой атмосферы.

Использование: для досмотра людей с использованием рентгеновского излучения. Сущность изобретения заключается в том, что выполняют двустороннее сканирование досматриваемого человека тонкими пучками рентгеновского излучения из двух, размещенных по разные стороны досматриваемого человека, источников рентгеновского излучения путем вертикальной развертки за счет их линейного вертикального перемещения посредством снабженных электроприводом кареток и горизонтальной развертки посредством коллиматоров и регистрацию обратно рассеянного рентгеновского излучения посредством установленного на каждой из кареток приемного детектора для формирования растровых изображений досматриваемого человека за один цикл сканирования, при этом линейное вертикальное перемещение обоих источников рентгеновского излучения осуществляют одновременно и асинхронно с задержкой начала сканирования одного относительно другого, а рассеянное рентгеновское излучение, прошедшее от противоположного источника рентгеновского излучения, поглощают посредством защитных экранов на каждом из приемных детекторов.

Изобретение относится к неразрушающим способам контроля и может быть использовано для оценки технического состояния деталей авиационной техники. Способ включает снятие с детали рентгенограммы, по которой определяют остаточные напряжения сжатия, определение управляющего критерия и сравнение его с предельным значением.

Использование: для контроля процесса накопления осадка при разделении суспензий, полученных при растворении отработавшего ядерного топлива, в центрифугах. Сущность: заключается в том, что измеряют изменение интенсивности гамма-излучения от осадка, удельная активность которого отличается от удельной активности жидкой фазы разделяемой суспензии.

Изобретение относится к области нефтедобывающей промышленности и может быть использовано при определении коллекторских свойств трещиноватых образцов породы. Сущность: определяют максимальную влажность образца спороды. Способ состоит в том, что в камеру реторты помещают металлический имитатор объемом, равным объему образца породы, камеру прогревают до температуры 140-150°С и определяют исходную влажность в реторте с0, определяют калибровочную зависимость реторты и постоянный коэффициент α, универсальный для используемой реторты, выпаривают воду из образца породы при температуре 140-150°С в закрытой реторте. Водонасыщенность образца породы рассчитывается по выражению: S в = ( с п о р о д ы − с 0 ) ( V 0 − V о б р ) α V п о р ,           ( 1 ) где Sв - водонасыщенность образца породы; спороды - измеренная максимальная влажность образца породы; с0 - влажность в реторте без образца породы, определяемая непосредственно перед экспериментом при температуре выпаривания 140-150°С; V0 - объем реторты с подводящими соединениями; Vобр - объем образца горной породы; α - постоянный коэффициент, универсальный для используемой реторты; Vпор - объем пор образца. Техническим результатом является увеличение точности и достоверности определения водонасыщенности образцов породы с низкой пористостью. 2 з.п. ф-лы, 2 ил., 2 табл.

Использование: для формирования фазово-контрастных изображений. Сущность изобретения заключается в том, что при формировании фазово-контрастных изображений объекта выполняют следующие этапы: формируют основанное на поглощении изображение объекта, расположенного между источником (S) пучка рентгеновских лучей и детектором (D), указывают интересующую область (ROI) в основанном на поглощении изображении, причем интересующая область имеет ширину и положение, перемещают систему решеток между источником (S) и детектором (D), покрывая интересующую область, адаптируют поле зрения пучка рентгеновских лучей к интересующей области, генерируют сигналы посредством детектора (D) для обнаружения пучка рентгеновских лучей, при этом часть объекта (O) находится вместе с системой решеток в пределах пучка рентгеновских лучей между источником (S) пучка рентгеновских лучей и детектором, получают передаваемые данные с различных углов проекции, выполняют локальную обработку сигналов из детектора (D), и формируют изображение на основе обработанных сигналов. Технический результат: обеспечение возможности сканирования контролируемого объекта с меньшей интенсивностью по сравнению с традиционным сканированием на основе поглощения. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 6 ил.

Использование: для определения канцерогенности вещества. Сущность изобретения заключается в том, что исследуемое вещество в твердом или жидком состоянии помещают в позитронно аннигиляционный временной спектрометр быстро-быстрых задержанных совпадений, измеряют его аннигиляционный спектр, обрабатывая который с помощью компьютера, находят значение долгоживущей временной компоненты (τ3) Ps, и если оно менее 1,005±0,005 нс, то делают вывод о наличии канцерогенных свойств у вещества, а если оно более 1,005±0,005 нс, то делают вывод об отсутствии канцерогенных свойств у вещества. Технический результат: обеспечение высокой скорости процедуры получения заключения о наличии или отсутствии канцерогенности вещества. 3 з.п. ф-лы, 1 табл.

Использование: для сепарации алмазосодержащих материалов. Сущность изобретения заключается в том, что последовательно пропускают зерна материала перед источником первичного рентгеновского излучения, возбуждают в зерне материала вторичное рентгеновское излучение, регистрируют вторичное рентгеновское излучение и разделяют зерна материала относительно заданного порогового значения критерия разделения, при этом зерна материала облучают в узкоколлимированном пучке рентгеновского излучения, позволяющем снизить уровень фона, детектором рентгеновского излучения проводят одновременную регистрацию флуоресцентного характеристического рентгеновского излучения нескольких элементов и рассеянного от зерна материала рентгеновского излучения, одновременно усиливая возбуждение линий анализируемых ХРИ выбором материала анода рентгеновской трубки и материала коллиматора и специальных фильтров первичного излучения, выделяя полезный минерал по критерию разделения с использованием двухполярной логики И, ИЛИ, где в качестве критерия разделения используют отношение интенсивности флуоресцентного характеристического рентгеновского излучения элементов к интенсивности рассеянного зерном рентгеновского излучения источника и к интенсивности флуоресцентного характеристического рентгеновского излучения материала анода рентгеновской трубки. Технический результат: улучшение селективности и чувствительности процесса сепарации алмазосодержащих материалов. 3 з.п. ф-лы, 6 ил., 2 табл.
Использование: для контроля технологического процесса кучного выщелачивания урановых руд. Сущность изобретения заключается в том, что определяют количество руды и среднюю массовую долю урана, заложенной в штабель руды для выщелачивания, и сравнивают с количеством урана, извлекаемым в процессе выщелачивания на выходе из штабеля, а в лабораторных условиях моделируют технологический процесс выщелачивания с оценкой ожидаемой скорости фильтрации растворов и степени извлечения урана, при этом в штабель рудной массы укладывают горизонтально трубы-скважины диаметром, обеспечивающим перемещение по ним скважинного каротажного прибора для одновременной регистрации потока мгновенных нейтронов деления, потока рассеянных тепловых нейтронов от импульсного нейтронного источника и интенсивность естественного гамма-излучения, а для получения информации по вертикали штабеля устанавливают вертикальные трубы-скважины такого же диаметра и при этом во всех скважинах не должен скапливаться выщелачивающий раствор, что будет упрощать интерпретацию результатов каротажа. Технический результат: повышение достоверности результатов контроля кучного выщелачивания урановых руд. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Использование: для оценки фактического состояния и остаточного ресурса эксплуатации трубных изделий энергетического оборудования. Сущность заключается в том, что из трубы, проработавшей в энергетическом оборудовании, подготавливают один образец, а также два эталона из трубы, не бывшей в эксплуатации. По относительным изменениям параметра элементарной ячейки в образце, отработавшем в ресурсе в котле, определяют скорость и продолжительность первого участка неустановившейся ползучести на кривой, аналогичной классической кривой ползучести. Первый эталон подвергается испытаниям методом термоциклирования и определяется максимально возможное относительное изменение параметра элементарной кристаллической решетки при термических нагрузках. Второй эталон подвергается «холодному» циклическому деформированию, и определяется максимально возможное относительное изменение параметра элементарной кристаллической решетки от внешних давлений. Путем суммирования результатов термоциклирования и «холодного» циклического деформирования устанавливается максимальное относительное изменение параметра элементарной кристаллической решетки на участке ускоренной ползучести, достигаемое при исчерпании изделием ресурса работоспособности за время, рассчитываемое на основании фундаментального кристаллохимического критерия В.М. Гольдшмидта, равного 15% и выбранного за ресурс пластичности матрицы. Ресурсы изделия определяются на основе экспериментальной зависимости изменения параметра элементарной кристаллической ячейки от времени, аналогичной классической кривой ползучести. Технический результат: повышение точности определения остаточного ресурса трубных изделий энергетического оборудования. 1 табл., 6 ил.
Изобретение относится к области радиационной дефектоскопии изделий, основанной на просвечивании изделий гамма-излучением и регистрации излучения, прошедшего через изделие. Способ гамма-сцинтилляционного контроля основан на просвечивании изделия гамма-излучением, регистрации прошедшего свод изделия излучения приемным детектором в составе сцинтилляционного кристалла и фотоумножителя, логарифмирования сигнала, аналого-цифрового его преобразования, при этом для выявления небольших (1-2%), но быстрых (1-2 с) сигналов на фоне больших (500 и более раз), но медленных изменений сигнала, цифровой сигнал направляют в 2 блока цифровой фильтрации, обеспечивающей диапазон постоянных времени усреднения ориентировочно от 0,1 до 10 с, с выхода которых сигналы с большой постоянной времени усреднения вычитают из сигналов с выхода цифрового блока с малой постоянной времени усреднения, после чего результирующий сигнал выводят на экран монитора или распечатывают на принтере. Технический результат - повышение качества и надежности выявления небольших дефектов в просвечиваемых изделиях различных типоразмеров на фоне больших изменений толщины.

Группа изобретений относится к области аналитических исследований и может быть использована в нефтехимической промышленности для качественного и количественного обнаружения полиароматических гетероциклических серосодержащих соединений в нефтепродуктах. Химически модифицированный планарный оптический сенсор содержит последовательно расположенные подложку на основе диэлектрического химически инертного материала, наноструктурированное покрытие толщиной 1-10 мкм на основе наночастиц благородных металлов, размеры которых составляют 20-90 нм, и прозрачную микропористую пленку хитозана, химически модифицированную π-акцепторным соединением, способным распознавать анализируемое вещество и химически связываться с ним путем формирования комплекса с переносом заряда. Также представлены способ получения указанного оптического сенсора и способ анализа полиароматических гетероциклических серосодержащих соединений с использованием данного сенсора. Достигается повышение чувствительности, селективности и экспрессности анализа. 3 н. и 10 з.п. ф-лы, 4 ил., 4 табл.

Использование: для формирования изображения быстропротекающего процесса с помощью протонного излучения. Сущность изобретения заключается в том, что способ включает ввод протонного пучка, по крайней мере, в один магнитооптический канал, изменение ширины протонного пучка на разные величины, которое осуществляют последовательно в одном и том же магнитооптическом канале, для этого либо после прохождения части протонных сгустков через рассеиватель его удаляют или изменяют толщину, а затем пропускают оставшуюся часть протонных сгустков, либо следующие друг за другом протонные сгустки смещают относительно друг друга с помощью магнитных линз и, используя разнотолщинный рассеиватель, смещенные протонные сгустки пропускают через области рассеивателя с разной толщиной, после прохождения рассеивателя с помощью системы согласующих магнитных линз формируют протонный пучок с параметрами, соответствующими параметрам области исследования и последующей магнитооптической системы формирования протонного изображения, и просвечивают область исследования, пропуская поочередно протонные сгустки различной ширины, при использовании нескольких магнитооптических каналов просвечивание области исследования осуществляют под разными углами, после чего прошедший протонный пучок направляют в магнитооптическую систему формирования протонного изображения, состоящую, по крайней мере, из двух различных по апертуре линзовых систем, апертура каждого набора соответствует протонному пучку определенной ширины, оба набора линз системы формирования теневого протонного изображения размещают последовательно в одном магнитооптическом канале. Технический результат: обеспечение возможности получения высококачественного изображения области исследования. 3 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к рентгено-абсорбционным анализаторам содержания серы в нефти и нефтепродуктах и может быть использовано для измерения концентрации серы в технологических трубопроводах в потоке анализируемой среды. Измерительная кювета поточного анализатора серы в нефти и нефтепродуктах включает корпус кюветы, в котором расположен трубчатый корпус для пропуска потока анализируемой среды, снабженный расположенными напротив друг друга окнами, выполненными из рентгенопрозрачного материала. При этом корпус кюветы снабжен подводящим и отводящим патрубками, окна из рентгенопрозрачного материала размещены по торцам трубчатого корпуса. Также в корпусе кюветы выполнены сообщающиеся, соответственно, с подводящим и отводящим патрубками кольцевые камеры, в которых размещены концы трубчатого корпуса, напротив которых в корпусе кюветы выполнены отверстия для пропуска рентгеновского излучения. При этом по концам трубчатого корпуса около окон из рентгенопрозрачного материала выполнены отверстия, сообщающие трубчатый корпус с кольцевыми камерами, при этом окна из рентгенопрозрачного материала герметично сопряжены с корпусом кюветы. Техническим результатом является повышение точности измерений. 2 ил.
Наверх