Способ получения изображения объекта исследования на интересующей стадии газодинамического процесса с помощью ускорителя протонов



Способ получения изображения объекта исследования на интересующей стадии газодинамического процесса с помощью ускорителя протонов
Способ получения изображения объекта исследования на интересующей стадии газодинамического процесса с помощью ускорителя протонов

Владельцы патента RU 2737025:

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

Использование: для получения изображения объекта исследования на интересующей стадии газодинамического процесса с помощью ускорителя протонов. Сущность изобретения заключается в том, что выполняют динамическое нагружение объекта исследования путем подрыва взрывчатого вещества при его облучении ускорителем протонов, для чего синхронизируют запуск подрывной установки с запуском ускорителя протонов с помощью линии задержки и контролируют наступление интересующей стадии газодинамического процесса с помощью датчика. В качестве линии задержки используют генератор задержанных импульсов в цепи запуска подрывной установки, а в качестве датчика - датчик, взаимодействующий с банчами протонов, в генератор задержанных импульсов вводят время задержки запуска подрывной установки Tгзи относительно времени подачи электрического импульса от пульта управления ускорителем протонов, которое опережает время прихода первого банча протонов к объекту исследования на время Tои, при этом время задержки Tгзи определяют поэтапно, сначала оценивают это значение из соотношения Tгзи'=Tои-Tрасч, где Tрасч - расчетное время от момента поступления подрывного импульса на взрывчатое вещество до начала пропускания банчей протонов через объект исследования на интересующей стадии динамического нагружения, и вводят его в генератор задержанных импульсов, далее, варьируя оценочным значением Tгзи', осуществляют контрольные пуски ускорителя протонов вместе с подрывной установкой без динамического нагружения объекта исследования, при этом определяют осциллографом моменты прихода электрических импульсов от пульта управления ускорителем протонов t1, от подрывной установки t2 и от датчика, взаимодействующего с банчами протонов t3, выбирают то значение t2, при котором выполняется соотношение: Tрасч=t3-tдп-(t2-tпу+tпм), где tдп, tпу, tпм - поправки на длину линий в цепях датчика, взаимодействующего с банчами протонов, запуска подрывной установки и подрывной магистрали соответственно, с окончательным значением Tгзи, которое соответствует выбранному значению t2, проводят динамическое нагружение объекта исследования и получают изображение объекта исследования на интересующей стадии газодинамического процесса. Технический результат - повышение качества и количества изображений при использовании ускорителя протонов. 2 ил.

 

Изобретение относится к области импульсной протонографии, в частности к получению изображений газодинамических процессов, возникающих при взрывных экспериментах.

Известен способ получения радиографического изображения быстропротекающего процесса и радиографический комплекс для его осуществления [Патент RU 2642145, опублик. 24.01.2018 г., бюл. №3, МПК: G03B 42/02, Госкорпорация «Росатом», ФГУП «РФЯЦ-ВНИИТФ им. Академика Забабахина», Хренков С.Д., Ахметов А.Р. и др.], который является наиболее близким по технической сущности и назначению к заявляемому изобретению. Способ включает динамическое нагружение объекта исследования путем подрыва в нем взрывчатого вещества при запуске подрывной установки от системы управления, замыкание контактного датчика, взаимодействующего с объектом исследования, запуск от датчика линии задержки и затем источника излучения, и многокадровую регистрацию изображений быстропротекающего процесса, предварительное определение расчетным путем времени задержки запуска источника излучения относительно замыкания датчика для получения изображения интересующей стадии быстропротекающего процесса. Перед динамическим нагружением на объект исследования или вне устанавливают контактный датчик с возможностью его взаимодействия с объектом исследования до его замыкания. Момент замыкания датчика является началом отчета линии задержки, которая определяет время до запуска источника излучения и интересующей стадии быстропротекающего процесса.

Представленный способ позволяет получить радиографическое изображение интересующей стадии газодинамического процесса с помощью, например, рентгенографического комплекса на основе бетатрона. Применение для той же цели ускорителя протонов в качестве источника излучения накладывает иные требования к его синхронизации с подрывной установкой. Способ, выбранный в качестве прототипа, при использовании ускорителя протонов не позволяет реализовать быстрый запуск источника излучения от внешнего сигнала или контактного датчика. Ускоритель протонов должен являться первичным звеном синхронизации, а не подрывная установка, как в прототипе.

Технический результат изобретения заключается в повышении качества и количества изображений при использовании ускорителя протонов.

Указанный технический результат достигается тем, что способ получения изображения объекта исследования на интересующей стадии газодинамического процесса с помощью ускорителя протонов включает динамическое нагружение объекта исследования путем подрыва взрывчатого вещества при его облучении ускорителем протонов, для чего синхронизируют запуск подрывной установки с запуском ускорителя протонов с помощью линии задержки и контролируют наступление интересующей стадии газодинамического процесса с помощью датчика, отличающийся тем, что в качестве линии задержки используют генератор задержанных импульсов в цепи запуска подрывной установки, а в качестве датчика - датчик, взаимодействующий с банчами протонов, в генератор задержанных импульсов вводят время задержки запуска подрывной установки Tгзи относительно времени подачи электрического импульса от пульта управления ускорителем протонов, которое опережает время прихода первого банча протонов к объекту исследования на время Tои, при этом время задержки Tгзи определяют поэтапно, сначала оценивают это значение из соотношения Tгзи'=Tои-Tрасч, где Tрасч - расчетное время от момента поступления подрывного импульса на взрывчатое вещество до начала пропускания банчей протонов через объект исследования в процессе динамического награждения, и вводят его в генератор задержанных импульсов, далее, варьируя оценочным значением Tгзи', осуществляют контрольные пуски ускорителя протонов вместе с подрывной установкой без динамического нагружения объекта исследования, при этом определяют осциллографом моменты прихода электрических импульсов от пульта управления ускорителем протонов t1, от подрывной установки t2 и от датчика, взаимодействующего с банчами протонов t3, выбирают то значение t2, при котором выполняется соотношение: Tрасч=t3-tдп-(t2-tпу+tпм), где tдп, tпу, tпм - поправки на длину линий в цепях датчика, взаимодействующего с банчами протонов, подрывной установки и подрывной магистрали соответственно, а окончательное значение Tгзи будет соответствовать выбранному значению t2.

Совокупность перечисленных выше отличительных признаков формулы позволяет усовершенствовать синхронизацию времен облучения, подрыва и получения изображения с помощью протонографического комплекса, что улучшает качество получаемых изображений.

Для реализации данного способа на фиг. 1 - представлена функциональная схема комплекса для получения изображения объекта исследования на интересующей стадии газодинамического процесса, на фиг. 2 - осциллограммы электрических импульсов с пульта управления ускорителем протонов t1, от подрывной установки t2 и с датчика, взаимодействующего с банчами протонов t3.

На фиг. 1 позициями обозначены: 1 - осциллограф, 2 - генератор задержанных импульсов (ГЗИ), 3 - блок управления подрывной установкой, 4 - пульт управления ускорителем протонов, 5 - подрывная установка, 6 - многокадровая система регистрации, 7 - формирователь изображения, 8 - локализирующее устройство, 9 - объект исследования, содержащий взрывчатое вещество, 10 - датчик, взаимодействующий с банчами протонов, 11 - ускоритель протонов.

В качестве примера реализации заявленного изобретения может служить устройство, которое выполнено на основе действующего ускорителя протонов У-70, построенного в НИЦ «Курчатовский институт» ИФВЭ г. Протвино [Новости и проблемы фундаментальной физики, №1(5), 2009 г., с. 32-42]. Способ получения изображений объекта исследования на интересующей стадии газодинамического процесса с помощью ускорителя протонов реализуется в соответствии со схемой, представленной на фиг. 1, которая включает ускоритель протонов 11 с выходной энергией протонов 20 ГэВ с пультом управления ускорителем протонов 4 и пусковой кнопкой, блок управления подрывной установкой 3, подрывную установку 5 и соединенный с ней объект исследования 9, содержащий взрывчатое вещество, помещенный в локализирующее устройство 8, формирователь изображения 7 и многокадровую систему регистрации 6. В качестве формирователя изображения 7 используют сцинтиллятор. Многокадровая система регистрации 6 состоит из зеркал, цифровых камер и управляющего компьютера. Между ускорителем протонов 11 и объектом исследования 9 помещен датчик, взаимодействующий с банчами протонов 10. Генератор задержанных импульсов 2 соединен с пультом управления ускорителя протонов 4, с блоком управления подрывной установкой 3 и с многокадровой системой регистрации 6. Осциллограф 1 соединен с пультом управления ускорителем протонов 4, с подрывной установкой 5 и с датчиком, взаимодействующий с банчами протонов 10. Соединение выходного разъема подрывной установки к эквиваленту нагрузки либо к подрывной магистрали, которая связана с объектом исследования 9, позволяет использовать подрывную установку 3 либо в контрольных циклах, либо во взрывном эксперименте с объектом исследования 9.

Способ реализуется следующим образом.

Подготавливают комплекс в соответствии с фиг. 1. Сначала к выходному разъему подрывной установки 5 подключают эквивалент нагрузки для проведения контрольных циклов и подготавливают осциллограф. Многокадровую систему регистрации 6 пока не используют. Для каждого газодинамического эксперимента известными являются свои исходные параметры Tои, Tрасч и поправки tдп, tпу, tпм на длину соответствующих линий в цепях датчика, взаимодействующего с банчами протонов, подрывной установки и подрывной магистрали соответственно. Для получения изображений объекта исследования па интересующей стадии газодинамического процесса значение Tои должно превышать значения Tрасч.

Подготавливают подрывную установку 5 дистанционно от его блока управления 3 с задержкой запуска Tгзи относительно электрического импульса от пульта управления ускорителем протонов 11, который опережает приход первого банча протонов к объекту исследования на время Tои. Время задержки запуска подрывной установки Tгзи определяют поэтапно, сначала оценивают это значение из соотношения Tгзи'=Tои-Tрасч, где Tрасч - расчетное время от момента поступления подрывного импульса на взрывчатое вещество до начала пропускания банчей протонов через объект исследования на интересующей стадии динамического нагружения. Устанавливают оценочное значение Tгзи' на генераторе задержанных импульсов 2.

От пульта управления ускорителем протонов 4 подготавливают ускоритель протонов 11 и по его готовности запускают его пусковой кнопкой КнП. После этого, пульт управления ускорителем протонов 4 выдает электрический импульс на запуск подрывной установки с оценочным значением задержки Tгзи', а затем через время Tои ускоритель протонов 11 выдает серию банчей.

Регистрируют осциллографом (см. фиг. 2) моменты прихода электрических импульсов от пульта управления ускорителем протонов t1, от подрывной установки t2 и от датчика, взаимодействующего с банчами протонов t3. Варьируют в контрольных циклах оценочным значением Tгзи' и выбирают то значение t2, при котором выполняется соотношение: Tрасч=t3-tдп-(t2-tпу+tпм). В этом случае оценочное время Tгзи' будет являться окончательным значением Tгзи для запуска подрывной установки при динамическом нагружении объекта исследования.

Для создания динамического нагружения к выходному разъему подрывной установки 5, вместо эквивалента нагрузки, подключают подрывную магистраль, связанную с объектом исследования 9, содержащим взрывчатое вещество. В этом случае используют многокадровую систему регистрации 6, запуск которой осуществляют с задержкой tрег=t3-t1 относительно электрического импульса с пульта управления ускорителем протонов 4.

Проводят взрывной эксперимент, в процессе которого инициируют взрывчатое вещество в объекте исследования 9, затем пропускают банчи протонов через объект исследования 9 в процессе динамического награждения и получают сформированное формирователем 7 люминесцентное изображение в интересующей стадии газодинамического процесса и регистрируют его с помощью многокадровой системы регистрации 6.

К настоящему времени на предприятии на основе действующего ускорителя протонов У-70 реализован данный способ получения изображений объекта исследования на интересующей стадии газодинамического процесса с помощью ускорителя протонов, который позволил должным образом синхронизовать момент подрыва объекта исследования с моментами его просвечивания ускорителем протонов и получать качественное изображение интересующей стадии газодинамического процесса.

Способ получения изображения объекта исследования на интересующей стадии газодинамического процесса с помощью ускорителя протонов, включающий динамическое нагружение объекта исследования путем подрыва взрывчатого вещества при его облучении ускорителем протонов, для чего синхронизируют запуск подрывной установки с запуском ускорителя протонов с помощью линии задержки и контролируют наступление интересующей стадии газодинамического процесса с помощью датчика, отличающийся тем, что в качестве линии задержки используют генератор задержанных импульсов в цепи запуска подрывной установки, а в качестве датчика - датчик, взаимодействующий с банчами протонов, в генератор задержанных импульсов вводят время задержки запуска подрывной установки Tгзи относительно времени подачи электрического импульса от пульта управления ускорителем протонов, которое опережает время прихода первого банча протонов к объекту исследования на время Tои, при этом время задержки Tгзи определяют поэтапно, сначала оценивают это значение из соотношения Tгзи'=Tои-Tрасч, где Tрасч - расчетное время от момента поступления подрывного импульса на взрывчатое вещество до начала пропускания банчей протонов через объект исследования в процессе динамического нагружения, и вводят его в генератор задержанных импульсов, далее, варьируя оценочным значением Tгзи', осуществляют контрольные пуски ускорителя протонов вместе с подрывной установкой без динамического нагружения объекта исследования, при этом определяют осциллографом моменты прихода электрических импульсов от пульта управления ускорителем протонов t1, от подрывной установки t2 и от датчика, взаимодействующего с банчами протонов t3, выбирают то значение t2, при котором выполняется соотношение: Tрасч=t3-tдп-(t2-tпу+tпм), где tдп, tпу, tпм - поправки на длину линий в цепях датчика, взаимодействующего с банчами протонов, подрывной установки и подрывной магистрали соответственно, с окончательным значением Tгзи, которое соответствует выбранному значению t2, проводят динамическое нагружение объекта исследования и получают изображение объекта исследования на интересующей стадии газодинамического процесса.



 

Похожие патенты:

Использование: для радиографического контроля качества сварных соединений. Сущность изобретения заключается в том, что осуществляют сохранение в памяти связанного с детектором по беспроводной или проводной связи устройства управления данных о сварных соединениях, их маркировке и полученных радиографических изображениях, при этом после включения рентгеновского излучения получают радиографические изображения сварных соединений, а ввод маркировки радиографических изображений сварных соединений производят автоматически в цифровом виде, при этом список всех сварных соединений, подлежащих контролю в течение рабочей смены, содержащий как минимум порядковый номер сварного соединения и полный текст маркировки, заранее вводят в память связанного с детектором по беспроводной или проводной связи устройства управления, в котором также сохраняют полученные детектором радиографические изображения сварных соединений.

Использование: для досмотра контейнеров. Сущность изобретения заключается в том, что КТ система досмотра контейнеров содержит сканирующее устройство, причем сканирующее устройство содержит устройство радиационного источника и детекторную матрицу, причем сканирующее устройство дополнительно содержит первый рельс и второй рельс, которые соответственно размещены на внешнем слое и внутреннем слое, устройство радиационного источника размещено на первом рельсе, а детекторная матрица размещена на втором рельсе, причем первый рельс размещен неподвижно, устройство радиационного источника выполнено с возможностью качаться то в одном, то в другом направлении вдоль первого рельса, второй рельс размещен неподвижно, и детекторная матрица выполнена с возможностью качаться то в одном, то в другом направлении вдоль второго рельса вместе с устройством радиационного источника.

Использование: для бесконтактного рентгеновского досмотра крупногабаритных объектов. Сущность изобретения заключается в том, что мобильный инспекционно-досмотровый комплекс содержит оборудование комплекса, установленное на автомобильном шасси тягача, источник рентгеновского излучения (ИРИ) и стрелу с детекторной линейкой, образующие в рабочем положении комплекса П-образные «ворота», в створе которых размещается крупногабаритный объект контроля, поворотный механизм ИРИ и «ворот», пневматические рессоры и амортизаторы автомобильного шасси по количеству колес в автомобильном тягаче, а также стабилизирующий механизм, состоящий из неподвижной и подвижной (качающейся) платформ, связанных между собой по типу сферического (шарового) шарнира, причем неподвижная платформа жестко связана с автомобильным шасси, с подвижной платформой, которая может фиксироваться с помощью специальных фиксаторов, жестко связан поворотный механизм ИРИ и «ворот», а между платформами располагаются дополнительные пневматические стойки, количество которых зависит от формы платформ, при этом неподвижная платформа жестко закреплена внутри рамы автомобильного шасси, дополнительные пневмостойки размещены во внутренней полости неподвижной платформы горизонтально и симметрично относительно распределительного кольца, внутрь которого входит хвостовик сферической части шарнира, причем внешний диаметр распределительного кольца и длина пневмостоек таковы, что они укладываются во внутренней полости неподвижной платформы от края до края, а конструкция шарнирного соединения позволяет хвостовику совершать колебательные движения, пропорциональные и в тех же плоскостях, что и раскачивание П-образных «ворот».

Изобретение относится к области технических средств бесконтактного рентгеновского досмотра крупногабаритных объектов (КГО) и может использоваться для обнаружения в них незаконных скрытых вложений, например, наркотических средств, взрывчатых веществ, оружия, боеприпасов и др., на различных пунктах пропуска и контроля.

Использование: для многокадровой цифровой съемки при исследовании быстропротекающих процессов. Сущность изобретения заключается в том, что ионизирующее излучение (ИИ) пропускают через исследуемый объект, выбирают интервалы времени для получения кадров радиографических изображений (РИ), на каждый выбранный интервал времени определяют запоминающие люминесцентные экраны (ЗЛЭ) в количестве не менее одного, располагают их друг за другом по ходу движения ИИ, пропускают ИИ через ЗЛЭ, в чувствительном слое каждого из ЗЛЭ одновременно формируют скрытое изображение исследуемого объекта, очищают их от сформированного скрытого изображения, облучением его импульсами электромагнитного излучения, затем, после окончания формирования скрытого изображения на всех ЗЛЭ, их считывают, а кадры РИ получают математической обработкой на основе разности изображений, считанных ЗЛЭ.

Использование: для настройки магнитооптической системы протонографического комплекса. Сущность изобретения заключается в том, что осуществляют подбор оптимального диаметра входящего в магнитооптическую систему коллиматора с точки зрения получения максимальной контрастной чувствительности изображений, для чего определяют общие коэффициенты пропускания магнитооптической системы Ktot (L,∅) для коллиматоров разных диаметров ∅ в зависимости от толщины объекта L, учитывая неупругое ядерное рассеяние и многократное кулоновское рассеяние протонного пучка, и производят расчет по найденным коэффициентам функции ошибки ε (∅; L=Lobj) для коллиматоров разных диаметров при заданной толщине исследуемого объекта Lobj, оптимальным диаметром коллиматора выбирают тот, при котором функция ошибки минимальна, причем при определении общих коэффициентов пропускания магнитооптической системы Ktot (L,∅) дополнительно учитывают упругое ядерное рассеяние высокоэнергетичных протонов, для чего в объектной плоскости магнитооптической системы размещают радиографический клин, состоящий не менее чем из девяти ступеней, устанавливая клин наиболее толстыми ступенями в центре объектной плоскости, пропуская пучок протонов через объектную плоскость, получают изображения, обрабатывая которые восстанавливают общие коэффициенты пропускания Ktot для каждой ступени радиографического клина по ее центральной части, строят кривую коэффициента пропускания K(L) для каждого коллиматора и вычисляют относительную ошибку εfract определения количества прошедших протонов через ступень определенной толщины для всего набора коллиматоров, и тот коллиматор, для которого данная ошибка минимальна, выбирают в качестве оптимального по размерам для данной толщины объекта.

Использование: для неразрушающего контроля различных материалов, изделий и объектов с помощью импульсных рентгеновских лучей, а также для медицинской рентгенодиагностики.

Изобретение относится к рентгеноскопическим, рентгенографическим и рентгеноспектральным аппаратам и предназначено для получения рентгеновского изображения и возбуждения вторичного излучения, а также для радиометрической сепарации минерального сырья и обогащения полезных ископаемых.

Использование: для контроля сварных соединений. Сущность изобретения заключается в том, что способ контроля сварных соединений включает размещение с одной стороны от сварного соединения объекта контроля источника рентгеновского излучения с возможностью перемещения относительно сварного соединения, размещение с другой стороны от сварного соединения объекта контроля приемника рентгеновского излучения с возможностью перемещения относительно сварного соединения, получение от приемника рентгеновского излучения изображения, сформированного при прохождении рентгеновского излучения от источника рентгеновского излучения через сварное соединение объекта контроля, построение диаграммы распределения интенсивности рентгеновского излучения на изображении и определение по ней положения максимума интенсивности рентгеновского излучения на изображении, последующую корректировку положения приемника рентгеновского излучения таким образом, чтобы максимум интенсивности рентгеновского излучения на изображении совпадал с центром изображения приемника рентгеновского излучения.

Использование: для досмотра транспортных средств. Сущность изобретения заключается в том, что система досмотра транспортных средств, перемещающихся своим ходом, включая находящихся в транспортных средствах грузы, пассажиров и водителя, содержит источник радиационного излучения с высокой проникающей способностью с коллиматором, устройство управления источником радиационного излучения, портал с консолями и установленными на них детекторами излучения и расположенными на стороне портала, противоположной источнику радиационного излучения, электронный тракт формирования и сбора сигналов с детекторов, и соединенное с ним устройство формирования теневого изображения, устройство управления источником радиационного излучения выполнено с использованием лазерных сканеров, один из которых расположен от зоны излучения на расстоянии не менее длины максимально допустимого порталом габарита инспектируемого объекта в направлении его движения и с разверткой луча в горизонтальной плоскости, другой лазерный сканер размещен в непосредственной близости от зоны облучения и с разверткой луча в вертикальной плоскости, соединенного с лазерными сканерами контроллера положения инспектируемого объекта по отношению к зоне облучения, определения части инспектируемого объекта, не подлежащей облучению, при этом перед порталом с консолями по ходу движения инспектируемого объекта дополнительно установлен источник радиационного излучения с меньшей проникающей способностью с механической разверткой пучка излучения по вертикали и детектирующей системой обратно рассеянного излучения.
© Патентный поиск, поиск патентов на изобретения - FindPatent.RU 2012-2024
Политика конфиденциальности 2020-06-04 2020-11-24T07:20:42
Наверх