RU2237984C1 - Laser x-radiation localizer - Google Patents
Laser x-radiation localizer Download PDFInfo
- Publication number
- RU2237984C1 RU2237984C1 RU2003100492/28A RU2003100492A RU2237984C1 RU 2237984 C1 RU2237984 C1 RU 2237984C1 RU 2003100492/28 A RU2003100492/28 A RU 2003100492/28A RU 2003100492 A RU2003100492 A RU 2003100492A RU 2237984 C1 RU2237984 C1 RU 2237984C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- laser
- lens
- ray
- telescope
- axis
- Prior art date
Links
Landscapes
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к неразрушающему контролю с использованием рентгеновского излучения и может быть применено для контроля материалов и изделий радиационным методом в различных отраслях машиностроения.The invention relates to non-destructive testing using x-ray radiation and can be used to control materials and products by the radiation method in various engineering industries.
Известен лазерный центратор для рентгеновского излучателя [1], содержащий корпус с расположенным в нем лазером, оптическая ось которого параллельна продольной оси рентгеновского излучателя, два зеркала, первое из которых выполнено из оргстекла, установлено на пересечении оптических осей лазерного и рентгеновского пучков излучения, перпендикулярно образованной ими плоскости, и направляющее на объект коллимированный лазерный пучок, концентричный с рентгеновским пучком, шкалу, телескоп [2] для расширения и коллимации лазерного излучения, состоящий из микрообъектива и объектива, позволяющий посредством первого зеркала, объектива и второго зеркала, выполненного полупрозрачным сформировать в фокальной плоскости объектива телескопа, совпадающей со шкалой, действительное изображение светящегося диска, получаемого на поверхности объекта в зоне освещения лазерным пучком, телевизионную систему, включающую телекамеру и видеоконтрольное устройство, причем шкала выполнена линейной, установлена перед лазером и расположена в фокальной плоскости объектива телескопа таким образом, что изображение шкалы и освещаемой лазерным пучком зоны объекта дополнительным микрообъективом проектируется в плоскость миниатюрной ПЗС-матрицы телекамеры, видеосигнал с которой подают на вход видеоконтрольного устройства, на экране которого наблюдают изображение лазерного пятна и оценивают его размер с помощью изображения линейной шкалы, деления которой оцифрованы непосредственно в фокусных расстояниях рентгеновского излучателя и число которых, приходящихся на изображение лазерного пятна, определяет величину фокусного расстояния рентгеновского излучателя для его конкретного положения относительно объекта.Known laser centralizer for an x-ray emitter [1], containing a housing with a laser located in it, the optical axis of which is parallel to the longitudinal axis of the x-ray emitter, two mirrors, the first of which is made of plexiglass, is installed at the intersection of the optical axes of the laser and x-ray radiation beams perpendicular to plane, and directing a collimated laser beam concentric with the X-ray beam onto the object, a scale, a telescope [2] for expanding and collimating laser radiation, consisting of a micro-lens and a lens, which allows using the first mirror, the lens and the second mirror made translucent to form in the focal plane of the telescope lens, coinciding with the scale, a real image of the luminous disk obtained on the surface of the object in the area of illumination by a laser beam, a television system including a television camera and a video monitoring device, the scale being linear, mounted in front of the laser and located in the focal plane of the telescope lens in such a way Moreover, the image of the scale and the area of the object illuminated by the laser beam is projected by an additional micro lens into the plane of the miniature CCD matrix of the camera, the video signal from which is fed to the input of the video monitoring device, on the screen of which the image of the laser spot is observed and its size is estimated using the linear scale image, the division of which they are directly digitized at the focal lengths of the x-ray emitter and the number of which per image of the laser spot determines the magnitude of the focal length X-ray emitter-being for its particular position relative to the object.
Это устройство не позволяет оценивать размеры зоны объекта, просвечиваемой расходящимся рентгеновским пучком, что затрудняет проведение процесса контроля.This device does not allow to estimate the size of the zone of the object, illuminated by a diverging x-ray beam, which complicates the control process.
Цель изобретения - устранение этого недостатка.The purpose of the invention is the elimination of this disadvantage.
Для этого в него дополнительно введена кольцевая матрица лазеров, располагаемая в задней фокальной плоскости объектива телескопа соосно с ней, оптические оси лазеров матрицы параллельны оптической оси объектива к друг другу, располагаются на окружности диаметром Dл≤ D, где D - диаметр объектива телескопа, связанной с фокусным расстоянием объектива телескопа f’ соотношением Dл=2f1· tgα , где α - угол расхождения рентгеновского пучка, а передний фокус объектива телескопа удален от точки пересечения его оптической оси с осью рентгеновского пучка на расстояние А, равное расстоянию от этой точки до анода рентгеновского излучателя.To this end, an annular laser matrix is introduced into it, located in the rear focal plane of the telescope lens coaxially with it, the optical axes of the matrix lasers are parallel to the optical axis of the lens to each other, are located on a circle with a diameter D l ≤ D, where D is the diameter of the telescope lens connected with a focal length telescope lens f 'ratio D l = 2f 1 · tgα, where α - divergence angle X-ray beam, and the front focus of the telescope lens remote from the point of intersection of its optical axis with the axis X-n ovary by a distance A equal to the distance from this point to the X-ray tube anode.
Лазеры матрицы питаются от отдельного источника питания, независимого от блока питания лазера телескопа, их излучение может модулироваться с частотой V=I+15 Гц для улучшения видимости зоны подсветки объекта в условиях засветок от посторонних источников света, а длина волны излучения выбирается из условия максимального контраста лазерных пятен в зоне подсветки в конкретных условиях наблюдения.The matrix lasers are powered by a separate power source, independent of the telescope’s laser power supply, their radiation can be modulated with a frequency of V = I + 15 Hz to improve the visibility of the object’s illumination zone under conditions of exposure from extraneous light sources, and the radiation wavelength is selected from the condition of maximum contrast laser spots in the backlight area under specific observation conditions.
Изобретение поясняется чертежом, на котором показана общая схема лазерного центратора (а) и вид его шкалы с изображением лазерного пятна на экране телевизионного монитора (б).The invention is illustrated by the drawing, which shows the General diagram of the laser centralizer (a) and the type of scale with the image of the laser spot on the screen of a television monitor (b).
Лазерный центратор содержит закрепляемый на рентгеновском излучателе 1 корпус 12, в котором располагаются лазер 2 с односторонним выходом излучения, оптическая ось которого параллельна продольной оси рентгеновского излучателя. Перед лазером на его оптической оси установлен телескоп, состоящий из объектива 5 и микрообъектива 3, два зеркала, первое из которых 6, выполненное из оргстекла, установлено на пересечении оптической оси лазера с осью рентгеновского пучка с возможностью котировочных поворотов вокруг оси, перпендикулярной плоскости, задаваемой оптической осью выхода излучения лазера с осью рентгеновского пучка, а второе 4 выполнено полупрозрачным и установлено между объективом 5 и микрообъективом 3 телескопа под углом 45° к оптической оси лазера. В плоскости изображения лазерного пятна, формируемого объективом 5 и полупрозрачным отражателем 4, установлена линейная шкала из стекла 7. Второй объектив 8 проектирует изображения лазерного пятна и шкалы 7 на видеопреобразователь 9 телекамеры (например, ПЗС-матрицы), с помощью которой оси наблюдаются на экране видеомонитора 10. Подсветка шкалы 7 осуществляется рассеянным на ней лазерным излучением.The laser centralizer comprises a housing 12 fixed to the x-ray emitter 1, in which the laser 2 is arranged with a single-sided radiation output, the optical axis of which is parallel to the longitudinal axis of the x-ray emitter. In front of the laser, a telescope is installed on its optical axis, consisting of a lens 5 and a micro-lens 3, two mirrors, the first of which 6, made of plexiglass, is mounted at the intersection of the laser’s optical axis with the x-ray axis with the possibility of quoted rotations around an axis perpendicular to the plane specified the optical axis of the output of the laser radiation with the axis of the x-ray beam, and the second 4 is made translucent and mounted between the lens 5 and the microscope 3 of the telescope at an angle of 45 ° to the optical axis of the laser. In the image plane of the laser spot formed by the lens 5 and the translucent reflector 4, a linear scale of glass 7 is installed. The second lens 8 projects the images of the laser spot and scale 7 onto the video converter 9 of the camera (for example, a CCD matrix), with which the axes are observed on the screen video monitor 10. The backlight of the scale 7 is carried out by laser radiation scattered on it.
Лазерный центратор работает следующим образом. Излучение лазера 1 с помощью телескопа, состоящего из микрообъектива 3 и объектива 5, расширяется до диаметра D и коллимируется для уменьшения угловой расходимости, а в целях сохранения постоянства этого диаметра - во всем диапазоне требуемых фокусных расстояний центратора. После отражения от первого отражателя 4 коллимированный лазерный пучок, ось которого совмещается юстировкой с осью рентгеновского пучка, направляется на объект 13 (на схеме показаны два положения объекта I и II, соответствующие различным фокусным расстояниям, различающимся на величину Δ L). После отражения от диффузной поверхности объекта, лазерный пучок теряет параллельность и распространяется в обратном направлении в пределах широкого телесного угла β ≥ α , что позволяет с помощью отражателя 4, объектива 5 и полупрозрачного отражателя 6 сформировать в фокальной плоскости объектива 5, совпадающей со шкалой 7, действительное изображение светящегося диска получаемого на поверхности объекта в зоне освещения лазерным пучком. Изображения шкалы 7 и освещаемой лазерным пучком зоны объекта объективом 8 проектируются в плоскость видеопреобразователя телекамеры (например, миниатюрной ПЗС-матрицы), видеосигнал от которой подается на вход видеоконтрольного устройства 10. На экране видеоконтрольного устройства оператор наблюдает изображение лазерного пятна и оценивает его размер с помощью изображения линейной шкалы, оцифрованной непосредственно в единицах фокусного расстояния рентгеновского излучателя, например в метрах. На чертеже (б) показаны изображения лазерного пятна для расстояния до объекта L’о и L’’о.Laser centralizer operates as follows. The radiation of laser 1 using a telescope consisting of a micro lens 3 and lens 5 is expanded to a diameter D and collimated to reduce angular divergence, and in order to maintain a constant diameter, over the entire range of required focal lengths of the centralizer. After reflection from the first reflector 4, a collimated laser beam whose axis is aligned with the axis of the x-ray beam is directed to object 13 (the diagram shows two positions of object I and II corresponding to different focal lengths differing by Δ L). After reflection from the diffuse surface of the object, the laser beam loses parallelism and propagates in the opposite direction within a wide solid angle β ≥ α, which allows using the reflector 4, lens 5 and translucent reflector 6 to form in the focal plane of the lens 5, coinciding with the scale 7, real image of a luminous disk obtained on the surface of an object in the area of illumination by a laser beam. The images of the scale 7 and the objective zone of the object illuminated by the laser beam by the lens 8 are projected onto the plane of the video converter of the camera (for example, a miniature CCD), the video signal from which is fed to the input of the video monitoring device 10. On the screen of the video monitoring device, the operator observes the image of the laser spot and estimates its size using images of a linear scale digitized directly in units of the focal length of the x-ray emitter, for example, in meters. In the drawing (b) shows the image of the laser spot for the distance to the object L ' about and L " about .
Центр шкалы при юстировке центратора совмещается с оптической осью лазерного пучка, что позволяет выполнить ее симметричной для облегчения снятия показаний. Возможно выполнение шкалы в виде концентрических окружностей, а также использование обычных шкал, оцифрованных в линейных единицах (мм и т.д.). В последнем случае для определения дистанции до объектива измеряется размер изображения лазерного пятна в делениях шкалы (сетки), число которых затем умножается на соответствующий масштабный коэффициент, определяемый при градуировке дальномера центратора.When adjusting the centralizer, the center of the scale is aligned with the optical axis of the laser beam, which allows it to be symmetrical to facilitate reading. It is possible to make scales in the form of concentric circles, as well as the use of conventional scales digitized in linear units (mm, etc.). In the latter case, to determine the distance to the lens, the image size of the laser spot is measured in the divisions of the scale (grid), the number of which is then multiplied by the corresponding scale factor, which is determined during the calibration of the centralizer range finder.
Кольцевая матрица лазеров 12 установлена в задней фокальной плоскости объектива телескопа соосно с его оптической осью, а оптические оси лазеров матрицы параллельны друг другу и оптической оси телескопа. Число лазеров матрицы подбирается эмпирически, а их максимальное число определяется соотношением Nmax≤ 2π Dл(d+Δ ), где d - диаметр корпуса лазера, Δ - технологический зазор между ними по окружности диаметром d.The ring matrix of the lasers 12 is installed in the rear focal plane of the telescope objective coaxially with its optical axis, and the optical axes of the matrix lasers are parallel to each other and the optical axis of the telescope. The number of matrix lasers is selected empirically, and their maximum number is determined by the ratio N max ≤ 2π D l (d + Δ), where d is the diameter of the laser body, Δ is the technological gap between them with a circle of diameter d.
Питание матрицы лазеров осуществляется от общего источника питания с возможностью модуляции на частоте V=1-15 Гц, оптимальной для наблюдения лазерных пятен на объекте в зоне подсветки в условиях посторонних засветок.The laser array is powered from a common power source with the possibility of modulation at a frequency of V = 1-15 Hz, which is optimal for observing laser spots at an object in the illumination zone under conditions of extraneous illumination.
Длина волны лазеров матрицы выбирается из условия максимального контраста изображения зоны подсветки на объекте с учетом спектральной чувствительности ПЗС-телекамеры и атмосферных условий на трассе наблюдения.The wavelength of the matrix lasers is selected from the condition of maximum contrast of the image of the illumination zone at the object, taking into account the spectral sensitivity of the CCD camera and atmospheric conditions on the observation path.
Передний фокус объектива телескопа удален от точки пересечения его оптической оси с осью рентгеновского пучка на расстояние А, равное расстоянию от этой точки до анода рентгеновского излучателя.The front focus of the telescope objective is removed from the point of intersection of its optical axis with the axis of the x-ray beam by a distance A equal to the distance from this point to the anode of the x-ray emitter.
Для устранения эффекта экранирования выходного пучка телескопа корпусом кольцевой матрицы, кольцевая матрица лазеров располагается в задней фокальной плоскости объектива телескопа, где диаметр пучка лазера телескопа минимален. Схема расположения лазеров матрицы показана на чертеже, (вид по М). Оптические оси лазеров матрицы параллельны друг другу и оптической оси телескопа и поле прохождения объектива телескопа согласно законам геометрической оптики фокусируются в его переднем фокусе, а затем распространяются в виде расходящегося пучка лучей с углом при вершине, равном α =arctg, где Dл≤ D - диаметр окружности, на которой размещены лазеры матрицы, D и f - диаметр и фокусное расстояние объектива телескопа соответственно. Соотношение Dл и f выбирается из условия равенства угла α - углу расхождения рентгеновского пучка.To eliminate the effect of shielding the telescope output beam by the body of the annular matrix, the annular laser matrix is located in the rear focal plane of the telescope objective, where the diameter of the telescope laser beam is minimal. The arrangement of the matrix lasers is shown in the drawing, (view along M). The optical axes of the matrix lasers are parallel to each other and the optical axis of the telescope and the field of transmission of the telescope lens, according to the laws of geometric optics, are focused in its front focus and then propagate in the form of a diverging beam of rays with an angle at the apex equal to α = arctg where D l ≤ D is the diameter of the circle on which the matrix lasers are placed, D and f are the diameter and focal length of the telescope objective, respectively. The ratio of D and f is chosen from the condition that the angle α is equal to the angle of divergence of the x-ray beam.
Передний фокус обеспечивает точки пересечения его оптической оси с осью рентгеновского пучка на расстояние, равное расстоянию от этой точки до анода рентгеновского излучателя. Поэтому после отражения от первого отражателя конический пучок лучей от лазеров матрицы полностью совпадает с геометрией пучка рентгеновского излучателя и на объекте подсвечивается кольцевая структура лазерных пятен, границы которой определяют зону просвечивания объекта рентгеновским излучением.The front focus provides the points of intersection of its optical axis with the axis of the x-ray beam at a distance equal to the distance from this point to the anode of the x-ray emitter. Therefore, after reflection from the first reflector, the conical beam of rays from the matrix lasers completely coincides with the geometry of the beam of the X-ray emitter and the ring structure of the laser spots is highlighted on the object, the boundaries of which determine the area of the object's x-ray transmission.
Лазеры матрицы могут модулироваться во времени и иметь различную длину волны излучения для обеспечения оптимальных условий наблюдения в конкретной обстановке.Matrix lasers can be modulated in time and have different wavelengths of radiation to provide optimal viewing conditions in a specific environment.
ЛитератураLiterature
1. Патент РФ №2136124. Лазерный центратор для рентгенооптического излучателя.1. RF patent No. 2136124. Laser centralizer for X-ray optical emitter.
2. Турыгин И.А. Прикладная оптика. - М.: Машиностроение, 1986, 350 с.2. Turygin I.A. Applied Optics. - M.: Mechanical Engineering, 1986, 350 p.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003100492/28A RU2237984C1 (en) | 2003-01-13 | 2003-01-13 | Laser x-radiation localizer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003100492/28A RU2237984C1 (en) | 2003-01-13 | 2003-01-13 | Laser x-radiation localizer |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2003100492A RU2003100492A (en) | 2004-07-20 |
RU2237984C1 true RU2237984C1 (en) | 2004-10-10 |
Family
ID=33537466
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2003100492/28A RU2237984C1 (en) | 2003-01-13 | 2003-01-13 | Laser x-radiation localizer |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2237984C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2589708C2 (en) * | 2014-12-01 | 2016-07-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Method for assessing compatibility explosives with structural materials and device therefor |
-
2003
- 2003-01-13 RU RU2003100492/28A patent/RU2237984C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2589708C2 (en) * | 2014-12-01 | 2016-07-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Method for assessing compatibility explosives with structural materials and device therefor |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101598685A (en) | Apparatus and method at least a portion imaging of sample | |
EP0856728B1 (en) | Optical method and apparatus for detecting defects | |
JP2002196252A (en) | Light source device for illumination in scanning microscopic inspection and scanning microscope | |
GB2197499A (en) | High spatial and time resolution measuring apparatus | |
RU2237984C1 (en) | Laser x-radiation localizer | |
EP0022506A1 (en) | Optical measuring apparatus | |
GB2212040A (en) | Light aiming device for medical or dental X-ray equipment | |
RU2413396C1 (en) | Laser centraliser for x-ray emitter | |
RU2237983C2 (en) | Laser x-radiation localizer | |
EP3792626B1 (en) | Optical device and photoacoustic microscope | |
RU2369999C1 (en) | Laser positioner for x-ray emitter | |
RU2179789C2 (en) | Laser centering mount for x-ray radiator | |
RU2280963C1 (en) | Laser localizer for x-ray emitter | |
RU2369992C1 (en) | Laser positioner for x-ray emitter | |
RU2293453C1 (en) | Laser localizer for x-ray emitter | |
RU2136124C1 (en) | Laser centering skid for x-ray source | |
RU2261538C1 (en) | Laser localizer for x-ray emitter | |
RU2370000C1 (en) | Laser positioner for x-ray emitter | |
RU2224243C1 (en) | Laser autocollimation centering mount for x-ray radiator | |
RU2325051C1 (en) | Laser centralizer for x-ray emitter | |
RU2315445C2 (en) | Laser localizer for x-ray emitter | |
RU2369996C1 (en) | Laser positioner for x-ray emitter | |
RU2263421C1 (en) | Laser localizer for x-ray emitter | |
RU2297116C1 (en) | Infrared centering mount for roentgen radiator | |
RU2289222C1 (en) | Laser positioner for x-radiator |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20050114 |