DE3404149A1

DE3404149A1 - Verfahren und einrichtung zur messtechnischen ueberwachung eines szintillations-kernstrahlungsdetektors nebst nachfolge-elektronik

Info

Publication number: DE3404149A1
Application number: DE19843404149
Authority: DE
Inventors: Peter Prof. Dr.-Ing. 4630 Bochum Dullenkopf; Karlfried Dipl.-Ing. 4790 Paderborn Hartmann; Reiner Dipl.-Ing. 4270 Dorsten Janca; Winfried Prof. Dr.-Ing. 4320 Hattingen Klein; Werner 8551 Unterlindelbach Krämer; Dietrich Dr. 8524 Dormitz Kröniger; Klaus Dr. 8552 Höchstadt Lehmann; Heinz-Josef Dr.-Ing. 6442 Rotenburg Romanski
Original assignee: FAG Kugelfischer Georg Schaefer KGaA; Kugelfischer Georg Schaefer and Co
Current assignee: IHO Holding GmbH and Co KG
Priority date: 1984-02-07
Filing date: 1984-02-07
Publication date: 1985-08-08

Description

Beschreibung
Zur Messung von Dicke, Flächenmasse und Dichte von bewegten Meßgütern sind verbreitet Kernstrahlungsdetektoren im Einsatz, welche die von dem Meßgut durchgelassene oder reflektierte Kernstrahlung erfassen, mit der das Meßgut beaufschlagt wird.
Bei der Messung von Meßgut mit hoher Flächenmasse, z. B. Metall, ist eine hochenergetische Kernstrahlung erforderlich, z. B. eine entsprechende Gamma- oder Röntgenstrahlung. Zur Erfassung der vom Meßgut beeinflußten Strahlung sind verbreitet Ionisationskammern im Gebrauch. Diese haben zwar eine hinreichende zeitliche Stabilität, jedoch eine für diese hochenergetische Strahlung geringe Nachweiswahrscheinlickeit sowie eine relativ große Zeitkonstante. Letztere macht insbesondere bei hohen Meßgutgeschwindigkeiten un dabei verlangter Erfassung schneller Änderungen des zu erfassenden Materialparameters Probleme. Die geringe Nachweiswahrscheinlichkeit wurde in Kauf genommen oder durch Strahler mit besonders hoher Aktivität - mit deren Nachteilen - ausgeglichen.
Um die Nachteile der Verwendung von Ionisationskammern zu umgehen hat man daher bereits auch die erheblich schnelleren Szintillations-Kernstrahlungsdetektoren eingesetzt. Diese weisen jedoch systembedingt eine wesentlich schlechtere Stabilität auf. Um diesen Nachteil zu begegnen, hat man z. B. während des Produktionsprozesses die Meßgeräte vom Meßgut in zeitlichen Abständen entfernt und eine Neukalibrierung der Auswerte-Elektronik vorgenommen. Da das nur in seltenen Fällen vertretbar ist, haben sich die Szintillations-Kernstrahlungsdetektoren nur wenig durchgesetzt.
Andererseits hätte die Verwendung der Szintillations-Kernstrahlungsdetektoren auch in anderen Meßeinrichtungen für bewegte Meßgüter von Haus aus erhebliche Vorteile.
Bei der Messung von Meßgütern mit niedriger Flächenmasse, z. B.
Aluminiumfolie, reichen bezüglich der Nachweiswahrscheinlichkeit Ionisationskammern an sich aus. Gerade solche Meßgüter mit niedriger Flächenmasse werden aber mit besonders großer und immer noch ansteigender Fertigungsgeschwindigkeit hergestellt. Hier wären Szintillations-Kernstrahlungsdetektoren wegen ihrer kürzeren Reaktionszeit sehr zweckmäßig. Jedoch sind hier die notwendigen Meßunterbrechungen zur Neukalibrierung besonders hinderlich.
Deswegen findet man Szintillations-Kernstrahlungsdetektoren bei Meßeinrichtungen für niedrige Flächenmassen kaum.
Schließlich sind Ionisationskammern in all den Fällen räumlich zu groß, wo einzelne, möglichst schmale Längsstreifen des Meßgutes zur Gewinnung eines Prof ilbildes des Meßgutes gemessen werden sollen. Einer Verkleinerung der Ionisationskammern steht die Abnahme der nachzuweisenden Strahlungsintensität entgegen.
Weil in den Festkörper- und Flüssigkeitsszintillatoren von Haus aus für ionisierende Strahlung erheblich mehr wechselwirkungsfähige Masse pro Volumeneinheit zur Verfügung steht, könnten hier Szintillations-Kernstrahlungsdetektoren vorteilhaft eingesetzt werden. Jedoch bietet auch hier die Notwendigkeit der Me ßunterbrechungen zur Neukal ibrierung praktisch unüberwindbare Schwierigkeiten.
Nach alledem besteht seit langem in der Fachwelt ein verbreitetes Bedürfnis nach meßtechnischen Überwachungsverfahren und Einrichtungen zu deren Durchführung, welche hierzu keine Meßunterbrechungen erfordern.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein meßtechnisches Oberwachungsverfahren für zum Einsatz bei bewegten Meßgütern bestimmte Szintillations-Kernstrahlungsdetektoren nebst einer Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens anzugeben, welches von Haus aus keine Meßunterbrechungen erfordert.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die in dem Hauptanspruch angegebenen Merkmale. Die Unteransprüche enthalten vorteilhafte Ausgestaltungen hierzu sowie eine beanspruchte Einrichtung zur Druchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Die Funktionsweise der Erfindung geht an sich aus dem Hauptanspruch hinreichend hervor. Nachstehend werden daher nur einige erläuternde Hinweise für die praktische Durchführung des erfingungsgemäßen Verfahrens gegeben.
Die Trennung des von der Modulation der Referenzstrahlung hervorgerufenen Anteils im Ausgangssignal des Szintillations-Kernstrahldetektors von dem durch die Meßstrahlung hervorgeruf enden Anteil kann durch beliebige und an sich bekannte Mittel erfolgen. Im einfachsten Fall kann hierzu ein Bandpaß verwendet werden. Es sind auch Lösungen nach dem Prinzip des phasenselektiven Gleichrichtung, der Phasenregelschleifen oder der Korrelationsmeßtechnik und/oder Kombination dieser Methoden möglich.
Die Amplitude der Modulation der Referenzstrahlung ist klein zu wählen gegenüber dem mittleren Pegel der Meßstrahlung, um den Dynamikbereich des vom Meßgut beeinflußten Anteils im Ausgangs signal des Szintillations-Kernstrahlungsdetektors nicht einzuengen.
Es ist offensichtlich, daß der Anbringungsort für die Referenzstrahlungsquelle grundsätzlich beliebig ist. Es kommt lediglich darauf an, daß mindestens ein Teil des aktiven Volumens des Szintillations-Kernstrahlungsdetektors gleichzeitig sowohl durch die Meßstrahlung als auch durch die modulierte Referenzstrahlung beaufschlagt wird.
Bei Verwendung eines Radioisotopes für die Referenzstrahlung kann entweder ein solches verwendet werden, welches eine sehr lange, d. h. praktisch als unendlich anzusehende, Halbwertszeit aufweist, oder ein solches mit kürzerer Halbwertszeit. In letzerem Fall kann der physikalisch vorgegebene zeitliche Abfall der Strahleraktivität durch einfache Mittel in der Auswerte-Elektronik berücksichtigt werden.
Wie aus Vorstehendem und den Ansprüchen ersichtlich, läßt sich eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit an sich bekannten Mitteln leicht so ausbilden, daß das vom Ausgang des Szintillations-Kernstrahlungsdetektors zusammen mit dem Meßsignal abgegebene, von der modulierten Referenzstrahlung hervorgerufene Signal unbeeinflußt ist von dem Meßsignal. Das bedeutet aber nichts anderes, als daß Änderungen des durch die modulierte Referenzstrahlung hervorgerufenen Signals nur durch Änderungen des Konversitionsfaktors des Szintillations-Kernstrahlungsdetektors bewirkt sein können. Mithin wird durch die Erfindung während des normalen Meßvorganges am bewegten Meßgut ständig eine Überwachung des Szjntillations-Kernstrahlunqsdetektors und der ihm nachfol- gendenyvorgenommen, ohne daß der Produktionsprozeß des Meßgutes unterbrochen oder die Meßeinrichtung vom Meßgut entfernt werden muß.
Selbstverständlich kann das erfindungsgemäße Verfahren auch bei von Röntgenstrahlung beaufschlagten Meßgütern verwendet werden.

Claims

Verfahren und Einrichtung zur meßtechnischen Überwachung eines Szintillations-Kernstrahlungsdetektors nebst Nachfolge-Elektronik An sprüche 9 Verfahren zur meßtechnischen Überwachung eines bei Messungen an langgestreckten, bewegten Meßgütern eingesetzten und nach der Integralstrom-Meßmethode arbeitenden Szintillations-Kernstrahlungsdetektors, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale: a) während der Messung am laufenden Meßgutband wird mindestens ein Teil des aktiven Volumens des Szintillations-Kernstrahlungsdetektors zusätzlich baufschlagt von einer zumindest ähnliche Wechselwirkungen in dem aktiven Volumen wie die Meßstrahlung ausübenden, zeitlich definierten Referenzstrahlung, deren Übertragungsmaß zum genannten aktiven Volumen mit einer Impulsfolge moduliert ist, b) die Modulationsfreguenz ist sehr groß gegenüber der mittleren Schwankungsfrequenz des zu erfassenden Materialparameters des Meßgutes, c) die Amplituden der Modulationsfrequenz sind so zu wählen, daß die im Szintillations-Kernstrahlungsdetektor erzeugten Modulationsimpulse klein sind gegenüber dem mittleren Pegel des von der Meßstrahlung im Szintillations-Kernstrahlungsdetektor erzeugten Signales, d) aus dem Ausgangssignal des Szintillations-Kernstrahlungs detektors wird das durch die Modulation hervorgerufenAe Referenzsignal mit an sich bekannten Selektionsmitteln abgetrennt und mit einem vorgegebenen Sollwert verglichen, e) das Vergleichsergebnis wird verwendet als Stellgröße in einem die Nachfolge-Elektronik des Szintillations-Kernstrahlungsdetektors einschließenden Verstärkungsregelkreis oder als Korrekturgröße für eine an die Nachfolge-Elektronik angeschlossene Recheneinrichtung.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Referenzstrahlung ein Strahl geladener Teilchen verwendet wird und die Modulation durch elektrische und/oder magnetische Beeinflussung dieses Strahls erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlintensität durch Anderung der elektrischen Feldstärke bewirkt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Modulation durch Veränderung der Richtung der Referenzstrahlung in Bezug auf das beaufschlagte Volumen des Szintillations-Kernstrahlungsdetektors erfolgt.
5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahl geladener Teilchen von einem Radioisotop erzeugt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahl geladener Teilchen aus in einem Generator erzeugten und in einem Hochspannungsfeld beschleunigten Elektronen oder Ionen besteht.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Referenzstrahlung eine beliebige ianisierende Strahlung verwendet wird und die Modulation mittels eines periodisch in den Strahlengang der Referenzstrahlung gebrachten Absorbers erfolgt.
8. Szintillations-Kernstrahlungsdetektor mit einer Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1.