DE925197C - Verfahren zur beruehrungslosen Dickenmessung von bandfoermigem, vorzugsweise von warmgewalztem Gut mittels harter elektromagnetischer Strahlung - Google Patents

Description

• Verfahren zur berührungslosen Dickenmessung von bandförmigemf vorzugsweise von warmgewalztem Gut mittels harter elektromagnetischer Strahlung Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur berührungslosen Dickenmessung von bandförmigem Gut, z. B. von warmgewalztem Bandeisen mittels harter elektromagnetischer Strahlung.
• Es sind Verfahren bekannt, bei denen derartige Dickenmessungen mittels harter elektromagnetischer Strahlung durchgeführt werden, wobei die Absorption des Strahls mit Hilfe von Zählrohren, Ionisationskammern, Scintillationszählern oder anderen zur Messung der Ionisation geeigneten Geräten gemessen wird und als Maß für die Dicke des Objekts dient. Als Strahiungsquellen können hierbei Röntgenstrahlen verwendet werden, was jedoch den Nachteil hat, daß bei größeren Materialdicken sehr hohe Spannungen verwendet werden müssen.
• Dieser große Aufwand läßt sich durch die Verwendung von y-strahlenden Isotopen vermeiden. Diese haben jedoch gegenüber der Röntgenstrahlung infolge ihrer im allgemeinen weit größeren Härte den Nachteil, daß kleinere Absorptionsunterschiede, wie sie zur genauen Messung der Bandbreite erfaßt werden müssen, nicht mehr genau genug gemessen werden können.
• Aus diesem Grunde werden bei solchen Messungen auch heute noch meistens die aufwendigen Röntgengeräte verwendet, weil sie eine genauere Messung kleinerer Absorptionsunterschiede gestatten.
• Erfindungsgemäß werden diese Nachteile der Absorptionsverfahren dadurch vermieden, daß die am Meßobjekt entstehende Rückstrahlung zur Messung herangezogen wird. Bei genügend großer Härte der auftreffenden Strahlung werden die Röntgenstrahlen an den Elektronen des Meßobjekts gestreut, weil sich Elektron und Strahlungsquant wie zwei Stoßpartner verhalten, die elastische Kräfte aufeinander ausüben, wobei Impuls- und Energieerhaltungssatz Wellenlänge und Streurichtung sowie Streuintensität der rückgestreuten, harten elektromagnetischen Strahlung festlegen. Die Rückstrahlung, die vom Comptoneffekt der Eigenstrahlung und der sekundären Elektronenemission herrührt, wird für den Meßvorgang benutzt. Die zurückgestreute Intensität ist für harte Strahlen der Dicke des Objekts proportional. Der Anteil des Comptoneffekts ist dann am wirksamsten, wenn die Quantenenergie der Einfailsendenstrahlung der Elektronenmas se äquivalent ist.
• Gemäß der Erfindung kann dadurch eine besondere Genauigkeit erzielt werden, indem sowohl die Intensität der durch das Meßobjekt hindurchtretenden Strahlung als auch die an ihm entstehende Rückstrahlung mittels geeigneter Ionisationsmeßelemente angezeigt werden. Die größere Genauigkeit dieses Verfahrens beruht erstens auf der Verwendung der Rückstrahlung und zweitens auf der Tatsache, daß die durch das Meßobjekt hindurchtretende Strahlung sich in ihrer Intensität bei der Veränderung der Objektdicke im entgegengesetzten Sinn ändert wie die Intensität der von der zurückgestrahlten Strahlung erzeugten Ionisation.
• Die in den Ionisationsmessern erzielten Ströme verändern sich somit gegensinnig, und ihre Differenz kann als Maß für die Dicke des Werkstückes genommen werden, was insbesondere dann vorteilhaft ist, wenn bei der Solldicke des Bandes die Differenz der Ströme auf Null eingeregelt wird, so daß durch geeignete Differentialschaltuugen auch sehr kleine Abweichungen vom Sollwert gemessen werden können. Auf Grund der Ausnutzung der Rückstrahlung wird auch der Anwendungsbereich y-strahlender Isotope erweitert, da jetzt bei geringerem Aufwand für die Strahlungsquelle höhere Meßgenauigkeiten erzielt werden können. Insbesondere ist es vorteilhaft, daß zur Erzielung einer besonders starken. Comptonstreuung die Quantenenergie der y-Strahlung ungefähr 0,5 MeV beträgt, da bei dieser Energie Elektron und y-Ouant die gleichen Maße haben und somit zwischen ihnen als Stoßpartner eine maximale Wechselwirkung und damit Rückstreuung stattfindet. So sind z. B.
• Kobaltisotope für den vorliegenden Zweck geeignet.
• Ebenfalls zeigen die Caesiumisotope günstige MeV-Werte auf. Besonders geeignet sind für den vorliegenden Zweck Positronenstrahler, da die Positronen sofort in Gegenwart von Materie mit Elektronen reagieren und in y-Qanten zerstrahlen, deren Energie bei 0,5 MeV liegt, also bei einem Wert, der eine radiale Wechsehvirkungsenergie für den Comptoneffekt liefert. Insbesondere ist das positronenstrahlende Natriumisotop der Massenzahl 22 für den vorliegenden Zweck geeignet, da es die lange Halbwertszeit von 3 Jahren hat.
• In den Fig. I bis 4 sind spezielle Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes veranschaulicht.
• Fig. 1 stellt schematisch die Wirkungsweise einer erfindungsgemäßen Anordnung dar; Fig. 2 ist die Schaltskizze einer elektrischen Meßanordnung für eine Ausführungsform gemäß Fig. I; Fig. 3 veranschaulielit eine Ausführungsform der Erfindung, bei der ein Vergleichsobjekt verwendet wird; Fig. 4 ist die der Ausführungsform der Fig. 3 entsprechende Schaltskizze der elektrischen Meßanordnung.
• Gemäß Fig. I ist eine Straßhlungsquelle I vorgesehen, deren Meßstrahlenbündel 2wvon einem Einfallswinkel a auf das zu messende Gut 3 auftrifft.
• Das durch diesen Strahler hervorgerufene Rückstrahlbündel 4 bzw. das hindurchtretende, der Absorption unterliegende Strahlenbündel 5 erzeugt in dem Rückstrahlzählroh.r 6 und dem Absorptionszählrohr 7 die Ströme 1R und I,., die beim Eineichen auf Solldicke dl des Gutes über eine Brückenschaltung 8 so abgeglichen werden, daß das Meßgerät g Null anzeigt. Die in einer Brücken schaltung geschalteten Zählrohre können als Widerstand Rz betrachtet werden, deren Werte von der Einstrahlenergie und der dadurch hervorgerufenen Ionisation abhängen. Im abgeglichenen Zustand der Brücke ergibt sich im Brückenzweig ABC die Spannung Ug = iiRzo + i1R1 und im Brückenzweig ADC die Spannung Ug = i2Rz7 +i2R2.
• Die Brücke bleibt stromlos, wenn die Bedingung Erz6 : Rz7 = R1 R2 erfüllt ist.
• Überschreitet das zu messende Gut 3 die Solldicke, so wird die Rückstrahlung des Strahlenbündels 4 intensiver, die Ionisation im Rückstrahlzählrohr größer und damit der Widerstandswert von Rz6 geringer. Dagegen nimmt die Energie des Absorptionsstrahlenbündels ab, womit wiederum die Ionisation des Absorptionszählrohres 7 abnimmt, was eine Widerstandserhöhung von Rz7 bedingt. Hierdurch wird das Brückengleichgewicht gestört, und der in der Brücke fließende Strom ist ein sehr genaues und empfindliches Maß für die Dickenveränderung. Wenn die Stromentnahme des Brückenzweiges vernachlässigt werden kann, entsprechen den Widerstandsänderungen der Zählrohre Änderungen der Ströme i1 und- i2 der Brückenzweige ABC und ADC. Da die Änderungen til i bzw. t i2 der Ströme entgegengesetzt verlaufen, ergibt sich unter der obengenannten Voraussetzung eine Spannung am Brückenzweig UM=R2li2I+RlILil.t Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 unterscheidet sich vom ersten Ausführungsbeispiel dadurch, daß von der Strahlungsquelle I ein zweiter Strahl 10 ausgesandt wird, der ein Vergleichsblech 1 t von Solldicke bestrahlt. Die durch Ionisation des Absorptionszählrohres 12 und Rüdstrahlzählrolres I3 in der Brückenschaltung 14 erzielten Ausgleichsströme werden mit denen der Brückenschaltung 8 über die Brückenschaltung 15 verglichen und vom Meßgerät I6 angezeigt.
• Fig. 4 zeigt schematisch eine Brückenschaltung. in der das Vergleichssystem R14 und das Meßsystem R8 als Brückenzweige geschaltet sind.
• Unter der Voraussetzung, daß die beiden ÄViderstände einander gleich sind, ändern sich bei der Variation der Strahlungsenergie oder der Einflüsse auf der elektrischen Meßseite nach vorheriger Nullabgleichung die Ströme il' und i2' in der Weise. daß bei Solldiclre das Meßgerät weiterhin auf Null steht und bei Dickenänderungen eine deutlich ablesbare negative bzw. positive Abweichung aus der Nullage ersichtlich ist.
• PATENTANSPROCHE: I. Verfahren zur berührungslosen Dichenmessung von bandförmigem, vorzugsweise von warmgewalztem Gut mittels harter elektromagnetischer Strahlung, dadurch gekennzeichnet, daß die Intensitäten der durch das Njleßobjekt hindurchtretenden Strahlung (Absorptionsmessung) und zugleich der an ihm entstehenden Rückstrahlung mittels geeigneter Ionisationsmeßelemente, z. B. Zählrohre, Ionisationskammern od. dgl., angezeigt werden.

Claims (1)

1. 2 Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenz der Intensitäten der hindurchtretenden Strahlung und Rückstrahlung in die Differenz der in den entsprechenden Ioni sationselementen entstehenden Ströme umgewandelt wird und als Maß für die Dicke des Äverkstückes genommen wird.

   3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Solldicke des Bandes die Differenz der Ströme auf Null eingeregelt wird.

   4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Ouelle der harten elektromagnetischen Strahlung ein y-strahlendes Isotop verwendet wird.

   5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennieichnet, daß die Energie der y-Ouanten bzw. Röntgenstrahlungsquanten zur Erzielung einer wirkungsvollen Comptonrückstrahlung so gewählt ist, daß die Quantenenergie dem Energieäquivalent der Elektronenmasse entspricht.

   6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß Kobaltisotope verwendet werden.

   7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Strahlungsquelle Caesiumisotope verwendet werden.

   8. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß positronenstrahlende Isotope verwendet werden.

   9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Natriumisotop der Massenzahl 22 verwendet wird.

   IO. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl am Meßobjekt als auch an einem Vergleichsobjekt Durchstrahlungs- und Rückstrahlungsanteil mit Ionisationsmessern angezeigt und die entstehenden Ströme in einer Brückenschaltung miteinander verglichen werden.