DE1094987B

DE1094987B - Vorrichtung zum Messen der Staerke eines UEberzuges auf einem Grundmaterial

Info

Publication number: DE1094987B
Application number: DEU5451A
Authority: DE
Inventors: George Edward Pellissier Jun; Bartholomew George Reisdorf; Everett Eugene Wicker
Original assignee: United States Steel Corp
Current assignee: United States Steel Corp
Priority date: 1957-08-14
Filing date: 1958-07-07
Publication date: 1960-12-15
Also published as: GB872464A; BE569634A

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Messen der Stärke eines Überzuges auf einem Grundmaterial, vorzugsweise auf einem sich bewegenden Band, mit einer den Überzug durch eine Blendenöffnung bestrahlenden Röntgenröhre und einem unter einem Winkel auf den Überzug gerichteten Strahlungszähler, welcher die durch die Röntgenstrahlen hervorgerufene Fluoreszenzstrahlung des Überzuges mißt.

Es sind mit Röntgenstrahlungen arbeitende Vorrichtungen zum Messen der Stärke eines Überzuges auf einem Grundmaterial bekannt, bei welchen eine Röntgenstrahlung auf einem Überzug gerichtet und die von dem Überzug ausgehende Fluoreszenzstrahlung mit einem im Winkel zu dem Überzug angeordneten Strahlungszähler gemessen wird. Bei derartigen Meßvorrichtungen ist jedoch die von dem Zähler erfaßte Teilfläche des angestrahlten Bereiches des Überzuges stark abhängig von der Lage des Überzuges in bezug auf die Röntgenröhre, da die Intensität von Röntgenstrahlen bekanntlich in einem angestrahlten Bereich nicht gleichmäßig ist, sondern sich von der Mitte des Bereiches aus in radialer Richtung vermindert. Ändert sich nun die Lage des Überzuges in bezug auf die Röntgenröhre, so erfaßt das Zählgerät eine andere Teilfläche des angestrahlten Bereiches, wodurch sich die durchschnittliche Strahlungsintensität verändert. Derartige Meßanordnungen sind insbesondere dann ungenau, wenn sich die Lage des Überzuges in bezug auf die Röntgenröhre ändern kann, was beispielsweise durch ungenaue Lagerung eines mit einem Überzug versehenen Gegenstandes erfolgen kann oder insbesondere dann der Fall ist, wenn der Überzug eines sich bewegenden Bandes gemessen werden soll.

Es ist auch eine mit Strahlen arbeitende Meßvorrichtung bekannt, bei welcher die Strahlenquelle auf einer Seite des zu messenden Gegenstandes und das Strahlenmeßgerät auf der anderen Seite angeordnet sind. Bei dieser Meßanordnung sind zwischen Strahler und Prüfling sowie Prüfling und Meßgerät Abschirmungen, d. h. Blenden, angeordnet, die so gestaltet sind, daß die Messung unabhängig von der Lage des Prüflings wird. Diese Einrichtung ist jedoch nur zur Messung der Dicke eines homogenen Materials und nicht zur Bestimmung der Dicke eines auf einem Grundmaterial angeordneten Überzuges geeignet.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß im Strahlengang der Fluoreszenzstrahlung zum Strahlenzähler eine Schlitzblende angeordnet ist, welche nur die Fluoreszenzstrahlung einer Teilfläche des von der Röntgenröhre angestrahlten Bereiches des Überzuges zum Strahlungszähler gelangen läßt, die sich bei normaler Lage des Bandes im Mittelteil des angestrahlten Bereiches befindet, und daß die den angestrahlten Bereich des Überzuges bestimmende Blendenöffnung eine

Vorrichtung zum Messen

der Stärke eines Überzuges

auf einem Grundmaterial

Anmelder:

United States Steel Corporation,
Pittsburgh, Pa. (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. E. Maler, Patentanwalt,
München 22, Widenmayeistr. 4

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 14. August 1957

George Edward Pellissier jun., Murraysville, Pa.,

Bartholomew George Reisdorf

und Everett Eugene Wicker, Pittsburgh, Pa. (V. St. Α.), sind als Erfinder genannt worden

derartige Form aufweist, daß die vom Strahlungszähler durch die Schlitzblende erfaßte Teilfläche des angestrahlten Bereiches bei Abweichung des Bandes aus seiner normalen Lage größer wird, so daß die Durchschnittsintensität der Strahlung der vom Strahlungszähler erfaßten Überzugsfläche bei gleichbleibender Stärke des Überzuges unabhängig von der Lage des Bandes konstant bleibt. Vorzugsweise ist ein mikrometisch in den Weg der die Schlitzblende durchsetzenden Fluoreszenzstrahlung einschiebbarer, die Strahlen absorbierender Stift vorgesehen. Die im Strahlengang der Röntgenröhre liegende Blendenöffnung kann zwei parallele, in Richtung der Längsachse der Schlitzblendenöffnung verlaufende Begrenzungskanten besitzen, und es kann ihre Abmessung in dieser Richtung von der Mitte aus zu den parallelen Kanten abnehmen. Außer dem Strahlungszähler kann auch ein weiterer die von einer unveränderlichen Fläche ausgehende Fluoreszenzstrahlung messender Strahlungszähler vorgesehen sein, wobei beide Zähler durch eine Kompensationseinrichtung miteinander verbunden sind, so daß Änderungen der von der Röntgenröhre ausgehenden Strahlungsintensität ohne Einfluß auf die Messung sind.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht die Messung der Stärke eines Überzuges auf einem Grundmaterial, vorzugsweise auf einem sich bewegen-

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den Band, wobei die Messung unabhängig von der Lage des Gegenstandes in bezug auf die Röntgenröhre ist.

Die Erfindung ist an Hand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine schematische Ansicht des Röntgenmeßgerätes gemäß der Erfindung,

Fig. 2 eine Ansicht nach der Linie II-II der Fig. 1 und

Fig. 3 eine schematische Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels nach der Erfindung.

In Fig. 1 und 2 bezeichnet 2 eine Röntgenröhre mit einer Wolfram-Antikathode 4.

Die Röhre 2 kann mittels einer Kühlrippe 6 gekühlt werden, falls dies erforderlich erscheint. In den meisten Fällen ist die Kühlrippe 6 jedoch nicht erforderlich. Eine Zwischenwand 8 ist unterhalb der Röhre 2 angeordnet und weist eine öffnung 10 auf. Die Zwischenwand 8 kann aus beliebigem, für Röntgenstrahlen im wesentlichen undurchlässigem Material bestehen. Sie besteht jedoch vorzugweise aus demselben Material wie das zu messende Band S. Die Erfindung eignet sich insbesondere zum Messen des Zinnüberzuges auf einem sich bewegenden Stahlband. Ein Intensitätsmeßgerät 12 ist oberhalb der Bahn des Bandes S in einem bestimmten Winkel zu diesem angeordnet. Für normale Stärken des Zinnüberzuges, wie sie allgemein durch galvanische Verzinnung erzielt werden, beträgt dieser Winkel vorzugsweise etwa 16°. Das Intensitätsmeßgerät kann ein Geigerzähler sein, vorzugsweise jedoch ein Szintillationszähler. Ein Blech 14 aus Stahl oder anderem die Röntgenstrahlen absorbierendem Material ist zwischen dem Intensitätsmeßgerät 12 und dem Band unterhalb der Röntgenröhre 2 vorgesehen. Ein Schlitz 16 ist im Blech 14 vorgesehen, um den Durchtritt von Röntgenstrahlen zum Intensitätsmeßgerät 12 zu ermöglichen. Ein Rahmen 18 trägt das Blech 14 und ferner ein Tiefenmikrometer 20 mit einem Stift 22, welcher in die Bahn der Röntgenstrahlen zum Intensitätsmeßgerät ragt. Das Mikrometer 20 besitzt die übliche Einteilung 24, welche die Strecke angibt, um welche der Stift 22 in die Bahn der Röntgenstrahlen hineinragt. Ein zweites Intensitätsmeßgerät 26 ähnlich dem Intensitätsmeßgerät 12 ist auf einem Schirm 28 angebracht, welcher eine Verlängerung der Wand 8 sein kann. Wie aus der Zeichnung hervorgeht, ist dieses Intensitätsmeßgerät 26 in einem Winkel von 45° zum Band S angeordnet. Die Abschirmung 30 kann um die öffnung 32 des Intensitätsmeßgerätes 26 angeordnet sein, um die von ihm zu einer bestimmten Zeit festgestellte Strahlungsmenge einstellen zu können. Beim Messen des Überzuges auf einem feststehenden Probestück ist die öffnung 10 so ausgebildet, daß sie die gewünschte bestrahlte Fläche auf dem Probestück ergibt. Jedoch bei der Bestimmung der Uberzugsdicke auf einem sich bewegenden Band ist die öffnung 10 wichtig, um eine ständige Ablesung ungeachtet der normalen Bewegung des Bandes 5" in vertikaler Richtung zu ermöglichen. Die Form der öffnung 10 muß derart sein, daß das Produkt der von dem Intensitätsmeßgerät 12 erfaßten Teilfläche des angestrahlten Bereiches des Blechbandes S mit der für diese Fläche maßgeblichen Durchschnittsintensität der erregenden Röntgenstrahlung im wesentlichen konstant ist. Die einfachste Form der öffnung für diesen Zweck ist in Fig. 2 dargestellt. Die öffnung 10 besitzt zwei parallele Begrenzungskanten 34 und 36. Senkrecht dazu, also senkrecht zur Richtung des zum Intensitätsmeßgerät verlaufenden Strahles ist die öffnung 10 in der Mitte schmaler als an den Enden. In dem Ausführungsbeispiel ist die Begrenzungskante 38 gerade, während die Begrenzungskante 40 V-förmig ist. Die Länge der öffnung 10 senkrecht zur Achse des Intensitätsmeßgerätes 12 ist unmittelbar unterhalb der Antikathode 4 am kleinsten und nimmt nach außen in beiden Richtungen zu. Die Form der öffnung 10 kann sich verändern, etwa durch Angleichen der Kante 38 an die Kante 40, solange dieses Verhältnis beibehalten wird. Die Intensitätsmeßgeräte 12 und 26 werden von der Stromquelle 42 gespeist. Die vom Intensitätsmeßgerät 12 abgegebene Leistung wird einer Einrichtung 44 zugeführt, welche aus einem Verstärker, einem Frequenzmesser und drei Binärzahlstufen in Serienschaltung besteht.

Hier handelt es sich um eine handelsübliche Vorrichtung. Eine gleichartige Vorrichtung 46 ist mit dem Intensitätsmeßgerät 26 verbunden. Die Ausgangsleistung der Vorrichtung 44 wird über einen Binärzähler 48 zu einem Dekadenzählwerk 50 und zu einem

ao Frequenzmeßgerät 52 geleitet. Die Ausgangsleistung der Vorrichtung 46 wird über ein gleichartiges Binärzählwerk 54 und Dekadenzählwerk 56 einem entsprechenden Frequenzmesser 58 zugeführt. Die von den Meßgeräten 52 und 58 abgegebenen Leistungen werden einem Verhältnismeßgerät 60 zugeführt. Auch andere Mittel können verwendet werden, um das Verhältnis zwischen den Ausgangsleistungen der Intensitätsmeßgeräte 12 und 26 zu bestimmen.

Die Vorrichtung arbeitet wie folgt: Wenn das Band S unterhalb der Röntgenröhre 2 hindurchwandert, gelangen die Röntgenstrahlen aus der Röhre 2 durch die öffnung 10 zum Band 5¹ und durch den Zinnüberzug zum Stahluntergrund. Die Fluoreszenzstrahlung aus dem Stahluntergrund durchdringt den Zinnüberzug, wobei ein Teil durch den Schlitz 16 zum Intensitätsmeßgerät 12 gelangt. Gleichzeitig trifft ein Teil der Röntgenstrahlen die Wand 8, und die fluoreszierende Strahlung hieraus gelangt aufwärts durch den Schlitz 32 zum Intensitätsmeßgerät 26. Die abgegebenen Leistungen der Intensitätsmeßgeräte 12 und 26 werden dem Verhältnismeßgerät 60 zugeführt und das Verhältnis abgelesen. Das festgestellte Verhältnis enthält eine logarithmische Beziehung zur Dicke des Zinnüberzuges auf dem Untergrund. Durch Verwendung einer zweckmäßig geteilten, nicht linearen Skala, kann die Ablesung direkt in Einheiten der Überzugsdicke oder des Gewichtes erfolgen. Das Intensitätsmeßgerät 26 dient zur Normung des Meßgerätes, so daß die Ablesung bei konstanten Überzugsstärken ungeachtet der Schwankungen in der Leistungsaufnahme der Röntgenröhre konstant bleibt. Es kann jedoch auch hierauf verzichtet werden und zur Bestimmung der Überzugsdicke nur die Ausgangsleistung des Strahlungszählers 12 gemessen werden.

Beliebige Mittel können verwendet werden, um das Verhältnis zwischen der Ausgangsleistung der Intensitätsmeßgeräte 12 und 26 zu bestimmen, z. B. kann ein Zähler an jedes der Intensitätsmeßgeräte 12 und 26 angeschaltet werden, so daß, wenn der erste Zähler in Gang gesetzt wird, auch der zweite Zähler betätigt wird, und wenn der erste Zähler einen bestimmten Zählwert erreicht hat, beide Zähler stillgesetzt werden. Dies geht aus Fig. 3 hervor, wo das Intensitätsmeßgerät 12 an einen Zähler 62 und das Intensitätsmeßgerät 26 an einen Zähler 64 geschaltet ist, während die Zähler 62 und 64 mittels eines Kabels 66 unter sich elektrisch verbunden sind.

Zur Eichung des Meßinstrumentes, um bei einem Überzug bestimmter Dicke täglich dieselbe Verhältniszahl zu erhalten, kann das Tiefenmikrometer 20 mit

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dem Stift 22 bewegt werden und damit die vom Intensitätsmeßgerät 12 wahrgenommene Strahlungsmenge verändert werden. Diese Einstellung ist erforderlich, da die Röntgenröhre durch den Gebrauch altert und nicht mehr dieselbe Strahlungsmenge bei bestimmter Stromzufuhr ergibt. Wird festgestellt, daß die Zahl zu hoch ist, dann wird der Stift 22 weiter in den Strahl eingeführt, und bei zu niedriger Zahl wird er zurückgezogen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Vorrichtung zum Messen der Stärke eines Überzuges auf einem Grundmaterial, vorzugsweise auf einem sich bewegenden Band, mit einer den Überzug durch eine Blendenöffnung bestrahlenden Röntgenröhre und einem unter einem Winkel auf den Überzug gerichteten Strahlungszähler, welcher die durch die Röntgenstrahlen hervorgerufene Fluoreszenzbestrahlung des Überzuges mißt, dadurch gekennzeichnet, daß im Strahlengang der Fluoreszenzstrahlung zum Strahlenzähler (12) eine Schlitzblende (14,16) angeordnet ist, welche nur die Fluoreszenzstrahlung einer Teilfläche des von der Röntgenröhre (2) angestrahlten Bereiches des Überzuges zum Strahlungszähler (12) gelangen läßt, die sich bei normaler Lage des Bandes (S) im Mittelteil des angestrahlten Bereiches befindet, und daß die den angestrahlten Bereich des Überzuges bestimmende Blendenöffnung (10) eine derartige Form aufweist, daß die vom Strahlenzähler (12) durch die Schlitzblende (14, 16) erfaßte Teilfläche des angestrahlten Bereiches bei Abweichung

des Bandes (S) aus seiner Normallage größer wird, so daß die Durchschnittsintensität der Strahlung der vom Strahlungszähler (12) erfaßten Überzugsfläche bei gleichbleibender Stärke des Überzuges unabhängig von der Lage des Bandes konstant bleibt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein mikrometrisch in den Weg der die Schlitzblende (14, 16) durchsetzenden Fluoreszenzstrahlung einschiebbarer, die Strahlen absorbierender Stift (22) vorgesehen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die im Strahlengang der Röntgenröhre (2) liegende Blendenöffnung (10) zwei parallele, in Richtung der Längsachse der Schlitzblendenöffnung (14) verlaufende Begrenzungskanten (34, 36) besitzt und daß ihre Abmessung in dieser Richtung von der Mitte aus zu den parallelen Kanten zunimmt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß außer dem Strahlungszähler (12) ein weiterer die von einer unveränderlichen Fläche ausgehende Fluoreszenzstrahlung messender Strahlungszähler (26) vorgesehen ist und daß beide Zähler durch eine Kompensationseinrichtung miteinander verbunden sind, so daß Änderungen der von der Röntgenröhre (2) ausgehenden Strahlungsintensität ohne Einfluß auf die Messung sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschriften Nr. 2 578 722, 2 763 784,
675 483.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen