CN87214943U - 可换靶式同位素测厚仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可换靶式同位素测厚仪，其特征是采用初级射线源与可更换的靶组成可换靶式源，在初级源的激发下，不同靶产生不同能量的X射线，对不同材质、不同厚度实现最灵敏的测量。本实用新型设计有开度可调的准直器来调节射束的强度，对不同厚度的材质实现等精度测量。为了随时对测厚仪进行校准，还设计有自动跟随校正器。本实用新型具有测厚范围宽、灵敏度高、稳定性好、结构简单、使用维护方便等优点。

Description

可换靶式同位素测厚仪

本实用新型涉及一种厚度测量仪器，具体说是可换靶式同位素测厚仪。

公知的同位素测厚仪是利用放射性同位素源发射的射线穿过物质后强度变化与物质厚度相关的原理来检测物质厚度的。测厚仪通常包括：射线源、屏蔽室、探测器、二次仪表、测量支架、小车和导轨。这种同位素测厚仪由于受同位素源种类的限制，产生的射线能量有限，往往不能按理想状态选择合适的能量，以达到测量最佳灵敏度和选择性。

本实用新型的目的是设计一种可产生各种能量X射线的放射性同位素测厚仪，根据测量材质和所测厚度的不同选择某种能量的X射线以实现最灵敏的测量。

本实用新型的目的是这样来实现的：射线源采用由初级源和可更换的靶组成的可换靶式源，即由初级射线源发射出的γ或X射线射至金属、金属氧化物或非金属材料靶上，以激发靶材特征X射线，不同材料的靶其特征X射线能量不同。由于靶设计成可更换式的，这样，在同一台测厚仪上，通过更换靶可以得到不同的X射线能量，以适应不同的测量要求。

为了使不同厚度的同种材料的测量结果有相同的测量精度，且可对测厚仪随时进行校正，本实用新型的屏蔽室上装有开度大小可调的准直器，小车和导轨上装有自动校正器。

本实用新型有如下附图

图1测厚仪示意图

图2射线源及屏蔽室结构示意图

图3射线源及屏蔽室结构俯视示意图

图4射线源托架头部示意图

图5靶安装结构示意图

图6靶调节手柄示意图

图7球铰式靶盒示意图

图8校正装置示意图

图9校正装置俯视示意图

图10标准片安装示意图

图1是测厚仪示意图。测厚仪主要由射线源1、屏蔽室7、准直器38、探测器4、校正器2、测量支架3、移动小车5、导轨6及二次仪表33组成。

射线源1、屏蔽室7固定在小车5的底座19上，探测器4经C形测量支架3固定在小车5上，小车5可在导轨6上运动。

测量时，射线源1发射的X射线通过准直器38的开口到达被测材料30，透射过去的射线到达探测器4后被记录。由于被测材料30厚度不同，对射线的吸收不同，因而探测器4的计数不同，探测器4输出相应信号，由二次仪表转换并显示。

本实用新型探测器可采用闪烁探测器或电离室型探测器，二次仪表可采用自稳峰单道谱仪或弱电流放大器，所测厚度值连续自动数字显示和记录。

图2是射线源及屏蔽室结构示意图。

本实用新型的特征在于射线源1是由初级射线源8和可更换的靶11组成的。由初级射线源8发射的γ射线射至靶11上，激发靶11发射其特征X射线，此X射线通过被测材料30实现测量。根据被测材料的材质和厚度，选择靶材使其产生的特征X射线得到最佳测量灵敏度和选择性。

直接使用放射性同位素源则往往达不到最佳工作状态，例如采用241Am源发出的59.6keV的γ射线，直接测量较薄钢板（如0.1mm）时，由于厚度较小，对此能量的γ射线吸收较少，不能灵敏地反映厚度变化，这样其测量精度往往不能满足要求，甚至无法测量。降低γ射线能量，可使上述情况得到改善，但无合适能量的同位素源。

本实用新型采用241Am源，利用其发射的59.6keVγ射线射至不同靶材上，激发靶材的特征X射线作为射线源。鉴于靶材不同，其特征X射线能量不同，如铜靶可产生8keV左右的X射线，银靶22keV，钐靶40keV，因而可根据需要相当自由地选取X射线能量，从而得到理想的被测材质的质量减弱系数μm值，提高测量精度。一般说来，测量厚度较小时，需要能量比较低的射线，这样其μm值较大，对射线吸收较多，厚度的微小变化即能得到有效的反映，因而灵敏度较高。同理，当测量不同材质时，在厚度相同的情况下，对轻质材料也需选择较低能量的射线，以达到有效测量。在低能范围内可采用的初级射线源有241Am、238Pu等，可供选择的靶材种类很多，如铜靶、锡靶、银靶、钐靶、钆靶及一些金属氧化物靶、非金属靶等。

初级射线源8是通过源托架9来调整和固定的。源托架9的头部45为圆柱形，并开有直径为φ深度为1的凹槽（φ和1要大于源8的直径和厚度）。将初级射线源8置于凹槽内并以粘结剂固定，源的工作面与槽端面齐平。槽的剩余空间浇铸满铅10，以屏蔽初级源8发出的初级射线，使其不能直接到达探测器4。托架头部45断面参见图4。源托架9中间部分加工成细颈46，工作时细颈46向下倾斜（参见图2），其轴线与水平方向成α角，α角一般选为15°～20°即可。源托架9后部47为一圆柱体，开有导向槽52，圆柱体安装在屏蔽室侧壁15上的孔39内，可在侧壁孔内前后移动，以调整初级射线源8的位置。调好后，拧紧侧壁15上垂直螺孔中的螺钉16使其伸入到导向槽52内，保证源托架9牢固地固定在侧壁上。

为了使靶材产生的特征X射线通量较大，可选择不同的初级源。换源8时，只需松动螺钉16，将源托架9从屏蔽室侧壁孔39内取下更换，安装时按反程序进行即可。

靶可以是金属、金属氧化物或非金属。靶11制好后装入靶盒12内并以粘接剂固定，保证靶11与靶盒12成一体。

靶盒12的调整和固定（参看图5）：

靶盒是由穿过铁屏蔽室侧壁上孔49的螺钉22和调节手柄21支撑安装的。螺钉22内端加工成小圆柱体，插入靶盒12一端的圆孔内，调节手柄21上带有支撑杆，其内端有一四方形头，可插入靶盒另一端的四方形孔内，转动调节手柄21，则靶盒12将跟随转动，这样，通过调节手柄21的转动角度，使靶11处于合适的方位。调好后，用螺钉20将调节手柄21固定在屏蔽室侧壁15上，相应的靶盒12也固定住。调节手柄21上开有供螺钉20穿过的腰形通孔53（参见图6），腰形通孔53的长短要保证调节手柄21至少可在δ角等于30°范围内转动，一般调节靶盒12平面使θ角在20°～30°之间。

通过调节靶盒12和源8的角度和距离，使靶11与源托架9上的射线源8的一侧接触或近于接触，并使靶11产生的特征X射线对着被测材料30方向的能量最大。

换靶11时，松动螺钉20，将螺钉22向外松开，靶盒12和调节手柄21分开，取出靶盒12，即可更换新靶。

图7给出了另一种靶盒安装的实施例——球铰连接方式。球铰链的球体34与连接杆35可做成一体，连接杆35可用螺钉37固定在屏蔽室7内，也可焊接连接。靶盒12背面装有（焊接、粘接或螺纹连接）铰链的球臼36，球臼36与球体34成过渡配合，可按需要转动角度，这样通过球臼36转动以实现靶盒位置的调节。更换靶盒时，只需用力往上拉使球臼36与球体34分开即可。

本实用新型在屏蔽室7顶部设计有开度可调的准直器38，以改变到达被测材料30的射线强度。

最简单的准直器由左、右两块盖板13组成，盖板13放在屏蔽室7顶部的导向槽48内，通过盖板13两端拉手可以调节其开度大小（参见图5）。

图2、图3给出了另一种准直器的实施例。准直器包括左右盖板13、左右导板14、调节螺杆17和手轮18。盖板13放在屏蔽室7顶部的导向槽48内，盖板13和导板14通过螺钉32相连接（盖板13、导板14也可焊接或作为整体加工）。两导板14上开有螺纹方向相反的螺孔40，调节螺杆17两端有与螺孔40相对应的螺纹，导板14通过螺孔40与螺杆17相连接，螺杆17安装在屏蔽室7侧壁上的孔51内。当转动手轮18时调节螺杆17通过螺纹推动两导板同步相对（或相反方向）移动，即带动两盖板13相对（或相反方向）沿着屏蔽室7顶部的导向槽48移动。当两盖板合拢时（此时准直器开度为0），盖板13将射线全部吸收；当两盖板13向外移动时射线通过开口到达被测材料30上，开口的开度越大射出的射线越多，实现调节强度之目的，使之达到需要的数值。

为了随时对仪器的工作状态进行校准和标定，本实用新型设有自动校正器2。

图8、图9是自动校正器示意图。自动校正器由摆架23、立轴24、靠板25、标准片26和扭转弹簧27组成。

摆架23是一焊接组件，由轴套50、下臂41、靠轮28、上臂42、框架43组成。摆架23的下臂41经靠轮28与靠板25接触，摆架的上臂42与框架43相连接，框架43上装有标准片26，扭转弹簧27的一端固定在摆架的轴套50上，另一端固定在小车底座19上。摆架23通过其轴套50安装在立轴24上，可绕立轴24转动。框架43通过压条29形成导槽44（参见图10），标准片26装入导槽44内，也可在框架43上直接加工成导槽44。

当向前移动小车5时（如图9箭头所示），靠轮28沿靠板25内表面滚动，当到达靠板25转弯处时，在扭转弹簧27作用下，靠轮28开始沿斜面滚动，这时摆架23反时针转动，带动其前部的标准片26退出射线源1和探测器4之间的空间，而被测材料30通过此空间，测厚仪进行测厚工作。当测厚工作停止时，将小车后推到图9所示位置，标准片26随着摆架23顺时针移动重新位于射线源1和探测器4之间，进行校正。

本实用新型有测量范围宽、灵敏度高、稳定性好、结构简单、使用维护方便等优点。

Claims (6)

1、可换靶式同位素测厚仪，包括射线源1、屏蔽室7、探测器4、二次仪表33、测量支架3、小车5和导轨6，本实用新型的特征在于射线源是由初级射线源8和可更换的靶11组成的可换靶式源1，屏蔽室7上装有开度大小可调的准直器38，小车5和导轨6上装有自动校正器2。

2、如权利要求1所述的测厚仪，其特征在于所说的初级射线源8固定在源托架9上，源托架9安装在屏蔽室7侧壁上的孔39内，所说的靶11固定在靶盒12内，靶盒12由穿过屏蔽室侧壁上孔49的螺钉22和调节手柄21支撑安装。

3、如权利要求1所述的测厚仪，其特征在于所说的初级射线源8固定在源托架9上，源托架9安装在屏蔽室7侧壁上的孔39内，所说的靶11固定在靶盒12内，靶盒12通过球臼36、球体34、连接杆35安装在屏蔽室底部19。

4、如权利要求1或2或3所述的测厚仪，其特征在于所说的准直器38由左右两块盖板13、左右两块导板14、调节螺杆17和手轮18组成，两块导板上开有螺纹方向相反的螺孔40，调节螺杆17两端有与螺孔40相对应的螺纹，导板14通过螺孔40与螺杆17相连接，螺杆17安装在屏蔽室7侧壁上的孔51内。

5、如权利要求1或2或3所述的测厚仪，其特征在于所说的自动校正器2由摆架23、立轴24、靠板25、弹簧27和标准片26组成，靠板25固定在导轨6上，立轴24固定在小车的底座19上，摆架23通过其轴套50安装在立轴24上，摆架的下臂41经靠轮28与靠板25接触，摆架的上臂42与框架43相连接，框架43上装有标准片26，弹簧27的一端固定在摆架的轴套50上，另一端固定在小车底座19上。

6、如权利要求4所述的测厚仪，其特征在于所说的自动校正器2由摆架23、立轴24、靠板25、弹簧27和标准片26组成，靠板25固定在导轨6上，立轴24固定在小车的底座19上，摆架23通过其轴套50安装在立轴24上，摆架的下臂41经靠轮28与靠板25接触，摆架的上臂42与框架43相连接，框架43上装有标准片26，弹簧27的一端固定在摆架的轴套50上，另一端固定在小车底座19上。

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