CS257998B1 - Zařfzenf pro stanovení množství pohlcené energie v materiálu ozařovaném urychlenými elektrony - Google Patents

Abstract

V ozařovaném materiálu je třeba měřit množství pohlcené energie při jeho průchodu ozařovací zónou. Zařízení má pro tento účel uspořádána na vstupu do ozařovací zóny a na výstupu z ní pyroelektrická čidla, která jsou směrována k transportní dráze. Pyroelektrická čidla jsou přes selektivní zesilovače připojena k ústrojí pro vyhodnocení přírůstku teploty. Zařízení funguje na základě poznatku, že přírůstek teploty ozařovaného materiálu je úměrný množství pohlcené energie urychlených elektronů.

Description

Vynález se týká zařízení pro stanovení množství pohlcené energie v materiálu ozařovaném urychlenými elektrony, jejichž působením se záměrně vyvolávají změny fyzikálních, chemických a biologických vlastností ozařovaných materiálů. Stanovení množství pohlcené energie je základním požadavkem technologických postupů, kde se elektronové ozařování užívá, nebot rozsah vyvolaných změn je úměrný množství pohlcené energie.

Je již známo více druhů zařízení pro stanovení množství pohlcené energie při ozařování materiálu urychlenými elektrony. Za dosud nejpřesnější se pokládá zařízeni využívající kalorimetrické metody. V tomto zařízení se měří rozdíly teplot před a po ozáření pomocí termoělánku nebo termistoru vloženého do kalorimetrického tělesa. Z tabelované nebo jinak zjištěné hodnoty tepelné kapacity kalorimetrického tělesa se pak vypočte množství pohlcené energie.

Množství pohlcené energie v ozařovaném materiálu je dále známo měřit za pomocí dosimetric ké fólie, chemického dosimetru anebo cestou zjištování intensity proudu urychlených elektronů, což jsou většinou opatření méně přesná, citlivá k vedlejším účinkům, vyhodnotitelná jen se zpožděním a použitelná pouze v omezeném rozsahu pohlcené energie. Mimo to bývá složení ozařovaného materiálu a dosimetru či kalorimetrického tělesa odlišné a je nutno výpočtem provádět pouze přibližné opravy na rozdílné brzdné schopnosti různých materiálů vůči urychleným elektronům. Chyby a nepřesnosti vnášené těmito opravami mohou dosahovat až desítky procent od správné hodnoty.

Uvedené nedostatky jsou odstraněny zařízením pro stanovení množství pohlcené energie v materiálu ozařovaném urychlenými elektrony při průchodu jeho transportní dráhy ozařovací zónou podle tohoto vynálezu, jehož podstata vynálezu spočívá v tom, že na vstupu do ozačovací zóny a na výstupu z ní jsou uspořádána pyroelektrická čidla směrovaná k transportní dráze a připojená přes impedanční převodníky a selektivní zesilovače k ústrojí pro vyhodnocování přírůstku teploty.

Výhody uvedeného řešení spočívají v kontinuálním měření pohlcené energie při nepřetržitém ozařování materiálu v pásech a trubicích, jakož i upraveném do podoby kabelů apod.

Dále je výhodné, že výstupní signál v elektronické formě může být využit k přímé regulaci technologie a režimu ozařování v reálném čase.

Na výkrese je zobrazeno příkladné provedeni kde na obr. 1 je schematicky základní uspořádání zařízení ke stanovení množství energie pohlcené v materiálu ozařovaném urychlenými elektrony, na obr. 2 je blokové schéma elektronického zapojení pro toto zařízení a na obr. 3 je opět schematicky zobrazena varianta zařízení s pomocným ozařovaným materiálem.

Jako je patrno z obr. 1, probíhá ozařovaný materiál 2 po transportní dráze 9, přičemž na výstupu rozmítacího zařízení 2 urychlených elektronů prochází ozařovací zónou 4_. Po obou stranách rozmítacího zařízeni 2 urychlených elektronů jsou uspořádána pyroelektrická čidla 3, 3Q, směrovaná k transportní dráze ji.

Zařízení účinkuje tak, že předním pyroelektrickým čidlem 2 ^se měří intensita infračerveného záření vysílaného ozařovaným materiálem 2 na vstupu do ozařovací zóny 4, kdežto zadním pyroelektrickým čidlem 3' se měří intensita infračerveného záření vysílaného ozařovaným materiálem 2 na výstupu z ozařovací zóny 4. Rozdíl obou měřených intensit infračerveného zářeni lze matematicky vyjádřit jako funkci množství pohlcené energie urychlených elektronů v ozařovaném materiálu 2.

Vzhledem k tomu, že pyroelektrická čidla 2» 3' pracují trvale a s okamžitou odezvou na infračervené záření, lze snadno registrovat každou nepravidelnost v toku urychlených elektronů a vhodně zavedeným zpětnovazebním signálem příslušnou chybu opravit.

Základní elektrické zapojení podle obr. 2 pro uvedené zařízení obsahuje dva impedanční převodníky 7, 7' připojené vstupy k pyroelektrickým čidlům 2, 2' ^a výstupy k selektivním zesilovačům 2> · Výstupy selektivních zesilovačů 2, 1 jsou zavedeny do ústrojí 2 pro vyhodnocování přírůstku teploty.

Elektrioké signály z pyroelektrických čidel 2, 3' jsou v impedančních převodnících 2» 2” upraveny do nízkoimpedančního stavu, odolnějšího proti rušení vnějšími vlivy a snáze zpracovatelného, načež jsou zesíleny v selektivních zesilovačích 2, 2*· Ostrojí 2 pro vyhodnocování přírůstku teploty zpracovává trvale oba výstupní signály ze selektivních zesilovačů 2» 2 cestou fyzikálního modelování matematické funkce, vyjadřující vztah mezi intensitou infračerveného záření a odpovídající teplotou ozařovaného materiálu 2.

Je-li známý i vztah mezi přírůstkem teploty ozařovaného materiálu 2 a množstvím pohlcené energie urychlených elektronů, lze odečítat na ukazateli ústrojí 2 pro vyhodnocování přírůstku teploty přímo velikost dávky pohlceného záření urychlených elektornů.

Namísto selektivních zesilovačů 8, 2 mohou být jako funkčně ekvivalentní technický prostředek použity neznázorněné obvody synchronní detekce, které mohou zpracovávat střídavé signály vysílané z pyroelektrických čidel 2> 2*· Tato pyroelektrické čidla 2> 2*3^alc známo potřebuji ke správné technické funkci periodicky přerušovaný tepelný tok, čehož se dosahuje obvykle elektromechanickým přerušovačem, který na výkrese není znázorněn.

Elektromechanický přerušovač může ovšem souběžně poskytovat také elektrické synchronisační impulsy pro spouštění obvodů synchronní detekce, které pracují pouze při příchodu signálů, z pyroelektrických čidel 2, 2 ^av^ak jsou neúčinné v době mezi těmito signály, čímž se potlačuje rušení, šumy, neužitečné náhodné impulsy atd. Podobně účinkují i selektivní zesilovače 2, 2' které z celého spektra elektrických frekvencí na svém vstupu reagují pouze na signály o frekvenci shodné s nastavenou frekvencí elektromagnetického přerušovače, kdežto náhodné signály na jiných frekvencích nezesiluji.

Při rozhodování mezi použitím selektivních zesilovačů 2, 2 nebo obvodů synchronní detekce je třeba mít na zřeteli, že obvody synchronní detekce účinněji vylučují ze zpracování rušivé impulsy přicházející v době mezi signály z pyroelektrických čidel 2, 2» což 3® však vyváženo složitostí jejich připojení k elektromechanickému přerušovači a zajištění dlouhodobé stability jejich synchronního řízení.

V některých případech dochází působením urychlených elektronů na ozařovaný materiál 2 ke změnám jeho fyzikálních, chemických nebo biologických vlastností, v důsledku čehož mezi množstvím pohlcené energie a změnou teploty ozařovaného materiálu 2 může vzniknout velice složitý a matematicky nesnadno popsatelný vztah. Tak se mohou inicialisovat v ozařovaném materiálu 2 řetězové reakce jako polymerisace, oxidace aj.

Pro tyto případy je vhodná varianta zařízení podle obr. 3, kde souběžně s ozařovaným materiálem 2,_ vykazujícím výše zmíněné složité odezvy na pohlcování energie urychlených elektronů, je veden na transportní dráze 2 pomocný ozařovaný materiál 2, výhodně kovový pásek, na který jsou zaměřena obě pyroelektrické čidla 3, 3'· známo, že energie pohlcená při ozařováni kovů urychlenými elektrony se beze zbytku mění v teplo. Pyroelektrické čidla 2< 2 ^v takovém případě měří intensitu infračerveného záření vysílaného z pomocného ozařovaného materiálu 2 ^na vstupu do ozačovací zóny 4 a na výstupu z ní.

Z obdržených signálů pyroelektrických čidel 2< 2 ^se snadno vyhodnotí energie pohlcená v pomocném ozařovaném materiálu 2 ^a odtud se na základě známých nebo experimentálně zjištěných vztahů určí velikost dávky zářeni pohlceného v ozařovaném materiálu 2·

Claims (1)

1. Zařízení pro stanovení množství pohlcené energie v materiálu ozařovaném urychlenými elektrony při průchodu jeho transportní dráhy ozařovací zónou, vyznačující se tím, že na vstupu do ozařovací zóny /4/ a na výstup z ní jsou uspořádána pyroelektrická čidla /3, 3'/ směrovaná k transportní dráze /5/ a připojená přes impedanční převodníky /7, 7'/ a selektivní zesilovače /8, 87 k ústrojí /9/ pro vyhodnocování přírůstku teploty.