RU1403775C

RU1403775C - Способ контроля качества листовых материалов с низким атомным номером

Info

Publication number: RU1403775C
Authority: RU
Inventors: В.А. Козлов; М.М. Филиппов
Original assignee: Карельский научный центр РАН
Priority date: 1986-03-13
Filing date: 1986-03-13
Publication date: 1994-09-30

Abstract

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано при контроле легких материалов с помощью рентгеновского или гамма-излучения и предназначено для контроля, например, древесно-стружечных плит. Целью изобретения является упрощение способа и обеспечение возможности контроля толщины. С этой целью производят облучение контролируемой поверхности излучением от источника 1 и регистрацию отраженного излучения первым 3 и вторым 4 детекторами. Новым в способе является предварительно проводимая юстировка на двух образцах одинаковой плотности и разной толщины. При этом подбирают такое положение шторки 18, что сигнал второго детектора I₂ не зависит от толщины. Т.е. плотность контролируемого материала ρ ~ I₂ . С учетом этого определяется толщина плиты как t ~ lnI₂/I₁ , 3 ил.

Description

Изобретение относится к способам определения плотности или удельного веса материалов путем наблюдения за взаимодействием излучения или потоков элементарных частиц с материалом и предназначено для контроля качества листовых материалов, изготовленных на основе древесины, например древесно- стружечных плит (ДСП), пластмасс и других веществ с низким атомным номером, у которых в процессе контроля может изменяться состав, плотность и толщина.

Цель изобретения - упрощение способа и обеспечение возможности контроля толщины.

На фиг. 1 представлена схема устройства для реализации способа; на фиг. 2 - геометрия измерения; на фиг. 3 - зависимость сигнала детектора от расстояния между защитной шторкой и поверхностью контролируемого изделия.

Устройство для реализации изобретения содержит источник 1 (фиг. 1) гамма-излучения, коллиматор 2 источника, первый 3 и второй 4 детекторы отраженного излучения, первый 5 и второй 6 коллиматоры детекторов, первый 7 и второй 8 ФЭУ, первый 9 и второй 10 предусилители, первый 11 и второй 12 усилители, первый 13 и второй 14 дискриминаторы, первый 15 и второй 16 интенсиметры, вычислительная машина 17, защитная шторка 18 и направляющие 19 для перемещения контролируемого материала 20. Имеется также облученная зона 21, первая 22 и вторая 23 приемные облученные зоны.

Способ осуществляется следующим образом.

Размещают источник 1 с коллиматором 2 и детекторы 3 и 4 относительно направляющих 19 (на фиг. 2). Подготавливают два эталонных образца со средним в рабочем диапазоне значением плотности ρ_o с максимальной t_макс и минимальной t_мин толщиной заданного рабочего диапазона.

Устанавливают один из эталонов (например, минимальной толщиной) на направляющие 19. Затем помещают защитную шторку 18 в некоторое среднее положение, при котором облучается вся первая приемная зона 22 и часть второй приемной зоны 23.

Измеряют сигнал второго детектора 4. Затем устанавливают второй эталон (большей толщины) и также производят измерение сигнала второго детектора. Если полученное значение сигнала второго детектора оказывается больше, то шторку опускают вниз, если меньше, то шторку поднимают. После этого указанные операции повторяют до тех пор, пока регистрируемые сигналы второго детектора для эталонов сравняются.

Показан объем V₁ (фиг. 2) "участвующий" в создании сигнала второго детектора 4 от более тонкого эталона. При установке второго эталона объем, в котором происходит рассеяние излучения увеличивается на ΔV. Однако увеличение отраженного излучения за счет этого компенсируется его экранировкой слоем толщиной Δ t, на который увеличилась толщина второго эталона по сравнению с первым толщиной t. Подбором положения защитной шторки 18 можно добиться равенства рассмотренных эффектов при контроле исследуемого изделия, сигнал второго детектора 4 зависит только от плотности ρ =k₁I₁ (1), (1) где k₁ - постоянный коэффициент пропорциональности.

Сигнал первого детектора зависит от произведения двух параметров - толщины и плотности. Отсюда толщина контролируемого материала
t=

k₂·ln I₂, (2) где k₂ - постоянный коэффициент, подставляя (1) во (2) уравнение получаем
t=

.

Ниже приведен пример конкретного выполнения для случая контроля плотности и толщины ДСП.

При производстве ДСП на выходе из пресса их толщина составляет 16-19,4 мм. При этом разнотолщинность составляет ± 1 мм. ДСП имеют следующий состав, % : осина 60, ель 20, смола КФ-МТ 12, лигносульфонаты 1,2, вода 6,8. Для этого состава эффективные атомные номера по отношению к фотоэффекту, когерентному и некогерентному рассеянию мягкого гамма-излучения, составляют 7, 10, 6, 81 и 6,83 соответственно.

В качестве источника гамма-излучения использовались изотопы кадмия-109 энергией 22,3 кэВ и америция - 241 с энергией 59,6 кэВ. Массовый коэффициент поглощения для ДСП составил 0,475 и 0,182 см²/г соответственно.

Способ реализуется с помощью устройства (фиг. 1), у которого геометрические параметры такие h=10 мм (фиг. 2), степень коллимации (отношение диаметра коллиматора к его длине) падающего и отраженного излучений 2,5 и 6,0 соответственно, расстояние между источником и детекторами 40 и 90 мм, ориентация осей коллиматоров детекторов 90^о, угол наклона оси коллиматора источника к поверхности изделия 25^о.

Юстировка проводилась на образцах плотностью 740 кг/м³ и толщиной 19,4 мм и 16,0 мм. Приводятся зависимости сигнала детекторов от положения защитной шторки (1): кривая 24 для второго детектора ДСП толщиной 16,0 мм, кривая 25 для второго детектора и ДСП толщиной 19,7 мм, кривая 26 для первого детектора и ДСП толщиной 16,0 мм, кривая 25 для первого детектора и ДСП толщиной 19,4 мм.

Эффект компенсации для второго детектора наблюдается в широком диапазоне изменения положения защитной шторки. При регистрации сигналов первым детектором эффекта компенсации не наблюдается. Для измерений было выбрано положение шторки, при котором l=12 мм (при этом величина сигнала первого детектора наибольшая).

Таким образом, изобретение позволяет проводить одновременный контроль плотности и толщины. При этом значения плотности получаются непосредственно по сигналу первого детектора, а значения толщины - после простейшего преобразования. Это упрощает обработку полученной информации и способ в целом.

Claims

СПОСОБ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ЛИСТОВЫХ МАТЕРИАЛОВ С НИЗКИМ АТОМНЫМ НОМЕРОМ, включающий предварительное облучение эталонных образцов, установленных на опоры, коллимированным потоком рентгеновского или гамма-излучения источника, направленных сверху под острым углом к поверхности образца, регистрацию рассеянного излучения коллимированным детектором, ось коллимации которого лежит в плоскости, проходящей через ось падающего излучения и перпендикулярной поверхности образца, выбор степени коллимации потока рентгеновского или гамма-излучения с учетом величин зарегистрированного сигнала, последующую установку на опоры и облучение в выбранных условиях контролируемого материала, регистрацию отраженного излучения и определение плотности контролируемого материала, причем в качестве эталонных используют два образца с одинаковой плотностью, находящейся в рабочем диапазоне, и толщиной, соответствующей верхней и нижней границам рабочего диапазона, отличающийся тем, что, с целью упрощения способа и обеспечения возможности контроля толщины, дополнительно регистрируют рассеянное излучение при облучении эталонных образцов вторым коллимированным детектором, расположенным с той же стороны от источника, что и первый детектор, на расстоянии, превышающем расстояние источник - первый детектор с осью коллимации, лежащей в указанной плоскости, ориентируют детекторы так, чтобы облучаемая поверхность образца охватывалась приемной зоной первого детектора и частично приемной зоной второго детектора, на тех же образцах измеряют рассеянное излучение вторым детектором, изменяют степень коллимации излучения источника, уменьшая при этом зону охвата облучаемой поверхности приемной зоной второго детектора до получения равных значений сигналов с обоих образцов, фиксируют геометрию измерения и на контролируемых изделиях производят регистрацию интенсивности рассеянного излучения первым и вторым детекторами I₁ и I₂ соответственно и определяют плотность ρ и толщину t по формулам
ρ = K₁I₁ t =

,
где K₁ и K₂ - постоянные коэффициенты.