RU96975U1 - PORTABLE SOURCE OF RADIATION DEFECTOSCOPE RADIATION - Google Patents
PORTABLE SOURCE OF RADIATION DEFECTOSCOPE RADIATION Download PDFInfo
- Publication number
- RU96975U1 RU96975U1 RU2010118681/28U RU2010118681U RU96975U1 RU 96975 U1 RU96975 U1 RU 96975U1 RU 2010118681/28 U RU2010118681/28 U RU 2010118681/28U RU 2010118681 U RU2010118681 U RU 2010118681U RU 96975 U1 RU96975 U1 RU 96975U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- generators
- voltage
- radiation
- current
- power supply
- Prior art date
Links
Landscapes
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
Abstract
Портативный источник излучения радиационного дефектоскопа, содержащий ! излучатель, имеющий электромагнит с магнитопроводом, полюсами, центральными вкладышами, намагничивающей обмоткой, обмоткой обратной связи, ускорительную камеру с инжектором, мишенью и высоковольтным блоком; ! генератор импульсов напряжения инжекции, генераторы импульсов тока контрактора и смещения ускоренных частиц на мишень со схемами запуска этих генераторов, каждая из которых имеет формирователь и выходной каскад; ! блок питания, включающий выпрямитель с батареей фильтровых конденсаторов и системой защиты, генератор тока для питания электромагнита, состоящий из накопительной конденсаторной батареи, полупроводниковых коммутаторов, устройства ввода энергии со схемой его включения, модуль управления в составе источника вспомогательных питающих напряжений со стабилизатором напряжения накала катода инжектора, устройства синхронизации и микроконтроллера с интерфейсом цифровой связи и набором согласующих модулей; ! встроенный и выносной дозиметры, имеющие каждый ионизационную камеру и усилитель тока; ! пульт управления, включающий микроконтроллер, органы индикации и управления; ! кабели, соединяющие блоки между собой и сетью, ! отличающийся тем, что генератор импульсов инжекции и генераторы тока контрактора и смещения ускоренных частиц на мишень с выходными каскадами схем запуска размещены в отдельном блоке, соединенном одним кабелем с блоком питания, вторым с излучателем, а для питания этих генераторов в данном блоке установлены источник постоянного напряжения, преобразователь постоянного напряжения в переменное по� A portable radiation source of a radiation flaw detector containing! a radiator having an electromagnet with a magnetic circuit, poles, central inserts, a magnetizing winding, a feedback winding, an accelerating chamber with an injector, a target and a high-voltage block; ! an injection voltage pulse generator, contractor current pulse generators and accelerated particle displacement to the target with the start-up circuits of these generators, each of which has a shaper and an output stage; ! a power supply unit, including a rectifier with a filter capacitor bank and protection system, a current generator for powering an electromagnet, consisting of a storage capacitor bank, semiconductor switches, an energy input device with a circuit for its inclusion, a control module as part of an auxiliary supply voltage source with an injector cathode glow voltage stabilizer synchronization devices and a microcontroller with a digital communication interface and a set of matching modules; ! built-in and remote dosimeters having each ionization chamber and current amplifier; ! control panel, including a microcontroller, indication and control; ! cables connecting blocks between themselves and the network! characterized in that the injection pulse generator and contractor current generators and accelerated particle displacement to the target with the output stages of the start-up circuits are placed in a separate unit connected by one cable to the power supply unit, the second to the emitter, and for supplying these generators in this unit a constant voltage source is installed , DC / AC converter�
Description
Портативный источник излучения радиационного дефектоскопа является источником тормозного рентгеновского излучения и может быть использован для неразрушающего контроля материалов и изделий радиационным методом.A portable radiation source of a radiation flaw detector is a source of inhibitory X-ray radiation and can be used for non-destructive testing of materials and products by the radiation method.
Известно, что для дефектоскопии изделий большой толщины и сложной формы применяются источники тормозного излучения с энергией до нескольких десятков МэВ [1, с.50]. Эти источники создаются на базе ускорителей заряженных частиц: бетатронов, линейных ускорителей, микротронов [1.2, с.284-310].It is known that for flaw detection of products of large thickness and complex shape, sources of bremsstrahlung with an energy of up to several tens of MeV are used [1, p. 50]. These sources are created on the basis of charged particle accelerators: betatrons, linear accelerators, microtrons [1.2, p. 284-310].
В зависимости от назначения дефектоскопы на базе ускорителей заряженных частиц могут быть переносными, передвижными и стационарными [3, п.2.2.]. К стационарным относятся также дефектоскопы с подвижным излучателем (радиационной головкой).Depending on the purpose, flaw detectors based on charged particle accelerators can be portable, mobile and stationary [3, p.2.2.]. Stationary also include flaw detectors with a movable emitter (radiation head).
Радиационные дефектоскопы должны иметь следующие основные блоки [3, п.2.4]:Radiation flaw detectors should have the following main blocks [3, clause 2.4]:
- ускоритель заряженных частиц;- accelerator of charged particles;
- блоки питания и управления;- power supplies and controls;
- блок (и) детектирования;- block (s) detection;
- блоки для регистрации сигналов от блоков детектирования и обработки результатов контроля;- blocks for recording signals from blocks for detecting and processing control results;
- блок автоматизации процессов контроля;- block automation of control processes;
- вспомогательные устройства;- auxiliary devices;
- кабели, соединяющие указанные блоки.- cables connecting the indicated blocks.
В свою очередь ускоритель заряженных частиц должен иметь излучатель (радиационную головку), блок питания и пульт управления.In turn, the charged particle accelerator should have an emitter (radiation head), a power supply and a control panel.
Согласно ГОСТ 26114-84 [3], масса переносного дефектоскопа не должна превышать 40 кг, при этом масса, приходящаяся на одну ручку для переноса, не должна превышать 20 кг. Если дефектоскоп разделен на отдельные блоки, то указанные требования относятся к каждому блоку [3, п.2.15].According to GOST 26114-84 [3], the mass of a portable flaw detector should not exceed 40 kg, while the mass per one handle for transfer should not exceed 20 kg. If the flaw detector is divided into separate blocks, then the specified requirements apply to each block [3, p. 2.15].
Если в качестве источника излучения используется ускоритель заряженных частиц на энергию более 1 МэВ, то данное требование выполнить достаточно сложно. Наиболее трудно «разделить» излучатель на отдельные блоки, масса которых удовлетворяла бы требованиям ГОСТ 26114-84. В большинстве случаев масса излучателя (радиационной головки) оказывается больше массы блока питания и пульта управления (см. например, рис.7.5) [л.2, с.292], где приведена конструкция чехословацкого дефектоскопического бетатрона.If an accelerator of charged particles with an energy of more than 1 MeV is used as a radiation source, then this requirement is rather difficult to fulfill. It is most difficult to “divide” the emitter into separate blocks, the mass of which would satisfy the requirements of GOST 26114-84. In most cases, the mass of the emitter (radiation head) is greater than the mass of the power supply and the control panel (see, for example, Fig. 7.5) [l.2, p.292], where the design of the Czechoslovak defectoscopic betatron is given.
Для радиационных дефектоскопов в большинстве случаев применяются переносные малогабаритные бетатроны, например, типа ПМБ-6 [4, с.102-106, 151] или же малогабаритные импульсные бетатроны типа МИБ [5].For radiation flaw detectors, in most cases portable small-sized betatrons are used, for example, PMB-6 type [4, p.102-106, 151] or small-sized pulsed betatrons of the MIB type [5].
Известные малогабаритные дефектоскопические источники излучения на базе ускорителей содержат излучатель (радиационную головку), блок питания, пульт управления и кабели соединяющие эти блоки [2, 4, 5].Known small-sized defectoscopic radiation sources based on accelerators contain a radiator (radiation head), a power supply, a control panel, and cables connecting these blocks [2, 4, 5].
В свою очередь излучатель [6] имеет корпус, в котором расположены электромагнит и ускорительная камера с высоковольтным блоком. Электромагнит содержит магнитопровод с полюсами, намагничивающую обмотку и обмотку обратной связи, которая располагается на боковой поверхности одного полюса. Ускорительная камера устанавливается в межполюсном зазоре, образованном полюсами. Ускорительная камера снабжается инжектором с мишенью и высоковольтным блоком, который необходим для получения высокого напряжения (≈40-45 кВ).In turn, the emitter [6] has a housing in which an electromagnet and an accelerator chamber with a high-voltage unit are located. The electromagnet contains a magnetic circuit with poles, a magnetizing winding and a feedback winding, which is located on the side surface of one pole. The accelerator chamber is installed in the pole gap formed by the poles. The accelerator chamber is equipped with an injector with a target and a high-voltage block, which is necessary to obtain a high voltage (≈40-45 kV).
Для выполнения своих функций в состав дефектоскопического источника излучения должны входить: генератор напряжения инжекции и генераторы токов контрактора и смещения ускоренных электронов на мишень.To perform its functions, a defectoscopic radiation source should include: an injection voltage generator and contractor current generators and accelerated electron displacements on the target.
Блок питания предназначен для преобразования напряжения сети в импульсное с необходимыми параметрами. Конструктивно блок питания выполнен в виде силового конвертора с устройствами его включения и отключения и модуля управления. Силовой конвертор генерирует импульсы тока, определенной амплитуды и длительности, которые с помощью силового кабеля питают намагничивающую обмотку. Эта обмотка создает между полюсами электромагнита импульсное магнитное поле, которое осуществляет ускорение электронов вакуумной камере.The power supply is designed to convert mains voltage to switching voltage with the necessary parameters. Structurally, the power supply is made in the form of a power converter with devices for turning it on and off and a control module. The power converter generates pulses of current of a certain amplitude and duration, which with the help of a power cable feed the magnetizing winding. This winding creates a pulsed magnetic field between the poles of the electromagnet, which accelerates the electrons in the vacuum chamber.
Модуль управления осуществляет автоматическое управление силовым конвертором и установкой в целом.The control module automatically controls the power converter and the installation as a whole.
Пульт управления совместно с модулем управления осуществляет синхронизацию и управление работой всех схем и систем бетатрона и дефектоскопа на его базе в целом. С помощью пульта вводятся параметры тормозного излучения, которые необходимы для функционирования дефектоскопа.The control panel together with the control module synchronizes and controls the operation of all circuits and systems of the betatron and flaw detector based on it as a whole. Using the remote control, the parameters of bremsstrahlung are entered, which are necessary for the functioning of the flaw detector.
Источник излучения на базе малогабаритного бетатрона снабжен двумя дозиметрами, встроенным и выносным. Встроенный дозиметр устанавливается в окне для выхода излучения, выносной за контролируемым изделием. Этот дозиметр кабелем соединен с блоком питания. С помощью этих дозиметров осуществляется контроль процесса облучения изделия и тем самым контролируется качество процесса (например, контролируется качество снимков контролируемого изделия на рентгеновскую пленку [1, с.40-41]).A radiation source based on a small-sized betatron is equipped with two dosimeters, built-in and remote. The built-in dosimeter is installed in the window for radiation output, remote for the controlled product. This dosimeter is connected by cable to the power supply. Using these dosimeters, the process of irradiation of the product is monitored and thereby the quality of the process is controlled (for example, the quality of the images of the monitored product on an x-ray film is controlled [1, pp. 40–41]).
Кабели осуществляют связь между указанными блоками.Cables communicate between these units.
Недостаток известных конструкций источников излучения на базе малогабаритных бетатронов заключается в том, что габариты и масса излучателя оказываются достаточно большими. Так масса излучателя при энергии 4 МэВ составляет ≈50-60 кг, при 6 МэВ - 90-100 кг. Это обстоятельство затрудняет ручное транспортирование этих блоков, особенно при неразрушающем контроле технологических трубопроводов и их арматуры в труднодоступных местах.A disadvantage of the known designs of radiation sources based on small-sized betatrons is that the dimensions and mass of the emitter are quite large. So the mass of the emitter at an energy of 4 MeV is ≈50-60 kg, at 6 MeV - 90-100 kg. This circumstance complicates the manual transportation of these blocks, especially with non-destructive testing of process pipelines and their fittings in hard-to-reach places.
Наиболее близким техническим решением является источник излучения радиационного дефектоскопа на базе малогабаритного бетатрона типа МИБ согласно патента на полезную модель №92285 [8]. Этот источник излучения состоит из трех блоков: излучателя, блока питания и пульта управления, которые при работе соединяются гибкими кабелями. Этот источник так же снабжен встроенным и выносным дозиметрами.The closest technical solution is the radiation source of a radiation flaw detector based on a small-sized betatron of the MIB type according to utility model patent No. 92285 [8]. This radiation source consists of three blocks: a radiator, a power supply and a control panel, which are connected by flexible cables during operation. This source is also equipped with built-in and remote dosimeters.
В корпусе излучателя располагается магнитопровод с полюсами, центральными вкладышами, двухсекционная намагничивающая обмотка, обмотка обратной связи, ускорительная камера с инжектором, мишенью и высоковольтным блоком. В корпусе излучателя расположены генератор напряжения инжекции и генераторы тока контрактора и смещения ускоренных электронов на мишень с предохранителями. Питание этих генераторов осуществляют от дополнительных питающих обмоток, которые располагаются на цилиндрической поверхности намагничивающей обмотки. Последнее обстоятельство затрудняет стабилизацию напряжения инжекции и токов генераторов контрактора и смещения. В конечном итоге ухудшается стабильность мощности дозы излучения и снижается значение этой мощности.A magnetic circuit with poles, central inserts, a two-section magnetizing winding, a feedback winding, an accelerating chamber with an injector, a target and a high-voltage block are located in the emitter housing. In the case of the emitter are located the injection voltage generator and the current generator of the contractor and the displacement of accelerated electrons to the target with fuses. The power of these generators is carried out from additional supply windings, which are located on the cylindrical surface of the magnetizing winding. The latter circumstance makes it difficult to stabilize the injection voltage and currents of the contractor's generators and bias. Ultimately, the stability of the radiation dose rate deteriorates and the value of this power decreases.
Блок питания этого источника излучения имеет выпрямитель с батареей фильтровых конденсаторов и системой защиты. В этом блоке расположен генератор тока для питания электромагнита, который состоит из накопительной конденсаторной батареи, полупроводниковых коммутаторов и устройства ввода энергии со схемой его включения. В данном блоке расположен также модуль управления в составе устройства синхронизации и источника вспомогательных питающих напряжений со стабилизатором напряжения накала катода инжектора. В модуле управления расположен микроконтроллер с интерфейсом цифровой связи и набором согласующих модулей.The power supply unit of this radiation source has a rectifier with a filter capacitor bank and a protection system. This block contains a current generator for powering an electromagnet, which consists of a storage capacitor bank, semiconductor switches and an energy input device with a circuit for its inclusion. This unit also contains a control module as part of a synchronization device and an auxiliary supply voltage source with a voltage stabilizer for the filament of the injector cathode. A microcontroller with a digital communication interface and a set of matching modules is located in the control module.
Пульт управления совместно с модулем управления осуществляет синхронизацию и управление работой всех схем и систем данного источника излучения. В пульте управления расположен второй микроконтроллер, органы индикации (дисплей) и органы управления (клавиатура для набора параметров излучения, ключи и регулировочные потенциометры). С помощью пульта управления вводятся такие параметры тормозного излучения, которые необходимы для нормальной работы радиационного дефектоскопа (энергия излучения, доза, время облучения и т.д.).The control panel, together with the control module, synchronizes and controls the operation of all circuits and systems of a given radiation source. In the control panel there is a second microcontroller, display elements (display) and control elements (keyboard for a set of radiation parameters, keys and adjustment potentiometers). Using the control panel, such bremsstrahlung parameters are introduced that are necessary for the normal operation of a radiation flaw detector (radiation energy, dose, exposure time, etc.).
Данный источник излучения снабжен встроенным и выносным дозиметрами.This radiation source is equipped with built-in and remote dosimeters.
Кабели осуществляют связь между блоками. Они выполняют следующие функции:Cables communicate between the blocks. They perform the following functions:
- сетевой кабель осуществляет подачу напряжения сети на блок питания;- the network cable supplies the mains voltage to the power supply;
- силовой кабель соединяет блок питания с излучателем и осуществляет подачу импульсов на намагничивающую обмотку электромагнита;- a power cable connects the power supply to the emitter and provides pulses to the magnetizing winding of the electromagnet;
- кабель управления осуществляет подачу необходимых сигналов управления от пульта управления на блок питания и излучатель.- the control cable delivers the necessary control signals from the control panel to the power supply and emitter.
В обратном направлении идет информация о напряжении инжекции, контрактора, смещения, мощности дозы, набранной дозы рентгеновского излучения и т.д. Конструктивно это кабель выполнен в виде двух частей. Один кабель управления соединяет излучатель с блоком питания, второй блок питания с пультом управления. Длина этого кабеля обычно не менее 25 м по условиям безопасной работы, но может достигать 100 м и более.In the opposite direction there is information about the injection voltage, the contractor, the bias, the dose rate, the accumulated dose of x-ray radiation, etc. Structurally, this cable is made in the form of two parts. One control cable connects the emitter to the power supply, the second power supply to the control panel. The length of this cable is usually not less than 25 m under the conditions of safe operation, but can reach 100 m or more.
Основные недостатки известной конструкции данного источника излучения заключаются в следующем:The main disadvantages of the known design of this radiation source are as follows:
- габариты и масса излучателя из-за наличия в нем генераторов напряжения инжекции, контрактора и смещения оказываются достаточно большими. Большие габариты и масса излучателя затрудняют применение установки в нестационарных (полевых) условиях, и, как это было указано ранее, особенно при неразрушающем контроле технологических трубопроводов в труднодоступных местах;- the dimensions and mass of the emitter due to the presence of injection voltage generators, contractor and bias generators in it are quite large. The large dimensions and mass of the emitter make it difficult to use the installation in non-stationary (field) conditions, and, as mentioned earlier, especially with non-destructive testing of process pipelines in hard-to-reach places;
- недостаточная стабильность параметров импульсов тормозного излучения, особенно от импульса к импульсу. Стабильность параметров указанных импульсов важна при радиометрическом методе контроля.- insufficient stability of the parameters of the pulses of bremsstrahlung, especially from pulse to pulse. The stability of the parameters of these pulses is important in the radiometric monitoring method.
Нестабильность объясняется многими факторами, важное значение при этом, имеет нестабильность питающего напряжения генераторов инжекции, контрактора и смещения.The instability is explained by many factors, and the instability of the supply voltage of the injection, contractor, and bias generators is of great importance.
Цель предлагаемой полезной модели:The purpose of the proposed utility model:
- снижение габаритов и массы излучателя до таких значений, при которых возможна ручная транспортировка блока, т.е. нагрузка на ручку не должна превышать 20 кг;- reducing the dimensions and mass of the emitter to such values at which manual transportation of the unit is possible, i.e. handle load should not exceed 20 kg;
- повышение стабильности параметров импульсов тормозного излучения, в том числе и от импульса к импульсу и, соответственно, повышение качества контроля материалов и изделий.- improving the stability of the parameters of the bremsstrahlung pulses, including from pulse to pulse, and, accordingly, improving the quality of control of materials and products.
Поставленная цель достигается тем, что портативный источник излучения радиационного дефектоскопа, содержащий:This goal is achieved by the fact that a portable radiation source of a radiation flaw detector, containing:
- излучатель, имеющий электромагнит с магнитопроводом, полюсами, центральными вкладышами, намагничивающей обмоткой, обмоткой обратной связи, ускорительную камеру с инжектором, мишенью и высоковольтным блоком;- a radiator having an electromagnet with a magnetic circuit, poles, central inserts, a magnetizing winding, a feedback winding, an accelerator chamber with an injector, a target and a high-voltage block;
- генератор импульсов напряжения инжекции, генераторы импульсов тока контрактора и смещения ускоренных частиц на мишень со схемами запуска этих генераторов, каждая из которых имеет формирователь и выходной каскад;- injection voltage pulse generator, contractor current pulse generators and accelerated particle displacement to the target with start-up circuits of these generators, each of which has a shaper and an output stage;
- блок питания, включающий выпрямитель с батареей фильтровых конденсаторов и системой защиты, генератор тока для питания электромагнита, состоящий из накопительной конденсаторной батареи, полупроводниковых коммутаторов, устройства ввода энергии со схемой его включения, модуль управления в составе источника вспомогательных питающих напряжений со стабилизатором напряжения накала катода инжектора, устройства синхронизации и микроконтроллера с интерфейсом цифровой связи и набором согласующих модулей;- a power supply unit including a rectifier with a filter capacitor bank and a protection system, a current generator for powering an electromagnet, consisting of a storage capacitor bank, semiconductor switches, an energy input device with its switching circuit, a control module as part of the auxiliary supply voltage source with a cathode glow voltage stabilizer injector, synchronization device and microcontroller with digital communication interface and a set of matching modules;
- встроенный и выносной дозиметры, имеющие каждый ионизационную камеру и усилитель тока;- built-in and remote dosimeters having each ionization chamber and current amplifier;
- пульт управления, включающий микроконтроллер, органы индикации и управления;- a control panel including a microcontroller, indication and control organs;
- кабели, соединяющие блоки между собой и сетью,- cables connecting the blocks between themselves and the network,
отличающийся тем, что генератор импульсов инжекции и генираторы тока контрактора и смещения ускоренных частиц на мишень с выходными каскадами схем запуска размещены в отдельном блоке, соединенном одним кабелем с блоком питания, вторым с излучателем, а для питания этих генераторов в данном блоке установлены источник постоянного напряжения, преобразователь постоянного напряжения в переменное повышенной частоты с выходным трансформатором, отдельные вторичные обмотки которого через выпрямители подключены к указанным генераторам, а обмотка обратной связи посредством двух указанных кабелей подключена к преобразователю постоянного напряжения и одновременно к блоку питания.characterized in that the injection pulse generator and the generator current of the contractor and the acceleration of the accelerated particles to the target with the output stages of the start-up circuits are placed in a separate unit connected by one cable to the power supply unit, the second to the emitter, and for supplying these generators in this unit a constant voltage source is installed converter of direct voltage to variable frequency with an output transformer, the individual secondary windings of which are connected through rectifiers to the indicated generators, and The feedback loop is connected through the two indicated cables to the DC / DC converter and simultaneously to the power supply.
Схема предлагаемого портативного источника излучения радиационного дефектоскопа представлена на фиг.1, где показано расположение блоков и устройств.The scheme of the proposed portable radiation source of a radiation flaw detector is presented in figure 1, which shows the location of the blocks and devices.
Предлагаемый портативный источник излучения радиационного дефектоскопа содержит излучатель 1, блок питания 2, пульт управления 3, и дополнительный электронный блок 4. Пульт управления 3 соединен с блоком питания 2 кабелем управления 5. Блок питания 2 соединен с излучателем 1 силовым кабелем 6, а с электронным блоком 4 кабелем управления 7. Электронный блок 4 соединен с излучателем 1 кабелем управления 8. Кроме того, блок питания 2 имеет сетевой кабель 9 для подвода питания к источнику излучения, и кабель 10, которым он соединен с ионизационной камерой 11 выносного дозиметра 12. Заявляемый портативный источник излучения снабжен так же встроенным дозиметром 13, ионизационная камера 14 которого установлена в излучателе 1 (в окне для вывода тормозного излучения).The proposed portable radiation source of a radiation flaw detector includes a radiator 1, a power supply 2, a control panel 3, and an additional electronic unit 4. The control panel 3 is connected to the power supply 2 by a control cable 5. The power supply 2 is connected to the emitter 1 by a power cable 6, and with an electronic unit 4 by the control cable 7. The electronic unit 4 is connected to the emitter 1 by the control cable 8. In addition, the power supply 2 has a network cable 9 for supplying power to the radiation source, and a cable 10 with which it is connected to the ionization chamber th 11 remote dosimeter 12. The inventive portable radiation source is equipped with a built-in dosimeter 13, the ionization chamber 14 of which is installed in the emitter 1 (in the window for outputting the bremsstrahlung).
Излучатель 1 имеет электромагнит с магнитопроводом 15, полюсами 16, центральными вкладышами 17, намагничивающей обмоткой 18 и обмоткой обратной связи 19. Обмотка обратной связи 19 располагается на одном полюсе 16 так, что магнитный поток, циркулирующий по полюсам 16, «проходит» через эту обмотку. Намагничивающая обмотка 18 обычно выполняется в виде 2-х секций.The emitter 1 has an electromagnet with a magnetic core 15, poles 16, central liners 17, a magnetizing winding 18 and a feedback winding 19. The feedback winding 19 is located on one pole 16 so that the magnetic flux circulating through the poles 16 “passes” through this winding . The magnetizing winding 18 is usually made in the form of 2 sections.
В межполюсном зазоре, образованном полюсами 16, установлена ускорительная камера 20, с инжектором 21, мишенью 22 и высоковольтным блоком 23.In the interpolar gap formed by the poles 16, an accelerator chamber 20 is installed, with an injector 21, a target 22 and a high-voltage block 23.
Блок питания 2 имеет выпрямитель 24 с батареей фильтровых конденсаторов 25 и системой защиты 26, генератор тока 27 для питания электромагнита, состоящий из накопительной конденсаторной батареей 28, полупроводниковых коммутаторов 29, устройства ввода энергии 30 со схемой его включения 31. В блоке питания 2 установлен модуль управления 32 в составе источника вспомогательных питающих напряжений 33 со стабилизатором 34, устройства синхронизации 35 и микроконтроллера 36. Стабилизатор 34 необходим для стабилизации напряжения накала катода инжектора 21 ускорительной камеры 20. Микроконтроллер 36 снабжен интерфейсом 37 цифровой связи и набором согласующих модулей 38.The power supply unit 2 has a rectifier 24 with a filter capacitor bank 25 and a protection system 26, a current generator 27 for supplying an electromagnet, consisting of a storage capacitor bank 28, semiconductor switches 29, an energy input device 30 with its switching circuit 31. A module is installed in the power supply unit 2 control 32 as part of the auxiliary supply voltage source 33 with a stabilizer 34, a synchronization device 35 and a microcontroller 36. The stabilizer 34 is necessary to stabilize the voltage of the cathode of the injector 21 camera 20. The microcontroller 36 is equipped with a digital communication interface 37 and a set of matching modules 38.
В пульте управления 3 установлены органы индикации 39 (дисплей) и управления 40 (ключи, кнопки, регулировочные резисторы). Для обмена информации с микроконтроллером 36 в пульте управления 3 установлен второй микроконтроллер 41.In the control panel 3, display elements 39 (display) and control 40 (keys, buttons, adjusting resistors) are installed. To exchange information with the microcontroller 36 in the control panel 3 is installed a second microcontroller 41.
В дополнительном электронном блоке 4 размещены генератор 42 напряжения инжекции, генератор 43 тока контрактора и генератор 44 тока смещения ускоренных частиц на мишень 22.In an additional electronic unit 4, an injection voltage generator 42, a contractor current generator 43, and an accelerated particle bias current generator 44 to the target 22 are located.
В заявляемом портативном источнике излучения радиационного дефектоскопа для питания генераторов 42, 43, 44 установлен источник постоянного напряжения 45 и преобразователь 46 постоянного напряжения в переменное, но повышенной частоты. Преобразователь 46 снабжен выходным трансформатором 47, который имеет три отдельных вторичных обмотки 48, 49, 50. Обмотка 48 через выпрямитель 51 подключена к генератору 42 напряжения инжекции. Соответственно, обмотка 49 через выпрямитель 52 подключена к генератору 43, а обмотка 53 через выпрямитель 50 к генератору 44. Каждый из указанных генераторов 42, 43, 44 имеет свою схему запуска. Каждая из этих схем содержит формирователь, соответственно 54, 55, 56 и выходной каскад 57, 58, 59. Выходные каскады 57, 58, 59 расположены в дополнительном электронном блоке 4 а формирователи 54, 55, 56 в модуле управления 32.In the inventive portable radiation source of a radiation flaw detector for powering the generators 42, 43, 44, a constant voltage source 45 and a converter 46 of direct voltage to alternating, but increased frequency are installed. The converter 46 is equipped with an output transformer 47, which has three separate secondary windings 48, 49, 50. The winding 48 is connected through a rectifier 51 to the injection voltage generator 42. Accordingly, the coil 49 through the rectifier 52 is connected to the generator 43, and the coil 53 through the rectifier 50 to the generator 44. Each of these generators 42, 43, 44 has its own triggering circuit. Each of these circuits contains a driver, respectively 54, 55, 56 and an output stage 57, 58, 59. The output stages 57, 58, 59 are located in an additional electronic unit 4 and the drivers 54, 55, 56 in the control module 32.
В кабелях управления 7 и 8 предусмотрены жилы, которые позволяют подсоединить обмотку обратной связи 19 к преобразователю 46 и одновременно к модулю управления 32.Cores are provided in the control cables 7 and 8, which allow connecting the feedback winding 19 to the converter 46 and simultaneously to the control module 32.
Портативный источник излучения радиационного дефектоскопа работает следующим образом. Расположение источника у контролируемого объекта и процесс его включения, аналогичны этим операциям известных источников излучения. После подачи напряжения сети по кабелю 9 на блок питания 2, это же напряжение по кабелю 7 подается на источник постоянного напряжения 45 электронного блока 4, а по кабелю 5 на пульт управления 3. После включения ключа (на фиг. не показан) на пульте управления 3 оператор с помощью клавиатуры 40 и дисплея 39 должен установить необходимые параметры излучения: энергию, мощность дозы, дозу, порог отключения и т.д. После нажатия оператором кнопки «СТАРТ» (кнопка на фиг. не показана) на пульте управления 3, сигнал по кабелю 5 поступает на блок питания 2. Через некоторый промежуток времени, определенный задержками, от генератора тока 27 по силовому кабелю 6 на намагничивающую обмотку 18 излучателя 1 поступают импульсы тока.A portable radiation source of a radiation flaw detector operates as follows. The location of the source at the controlled object and the process of its inclusion are similar to these operations of known radiation sources. After supplying the mains voltage via cable 9 to power supply 2, the same voltage via cable 7 is supplied to a constant voltage source 45 of electronic unit 4, and via cable 5 to control panel 3. After turning on the key (not shown in Fig.) On the control panel 3, the operator using the keyboard 40 and display 39 must set the necessary radiation parameters: energy, dose rate, dose, cut-off threshold, etc. After the operator presses the “START” button (the button in Fig. Not shown) on the control panel 3, the signal via cable 5 is fed to the power supply 2. After a certain period of time, determined by the delays, from the current generator 27 through the power cable 6 to the magnetizing winding 18 emitter 1 receives current pulses.
Время задержки определяется, в основном, временем заряда фильтрового конденсатора 25, накопительной конденсаторной батареей 28 и временем разогрева катода инжектора 21 ускорительной камеры 20. На фильтровой конденсатор 25 напряжение поступает от выпрямителя 24.The delay time is determined mainly by the charge time of the filter capacitor 25, the storage capacitor bank 28 and the heating time of the cathode of the injector 21 of the accelerator chamber 20. Voltage is supplied to the filter capacitor 25 from the rectifier 24.
Импульсы тока вырабатывает полупроводниковый коммутатор 29, включенный по определенной схеме. По магнитопроводу 15, полюсам 16 и центральным вкладышам 17 циркулирует импульсный магнитный поток, который в межполюсном зазоре создает вихревую электродвижущую силу (Э.Д.С.). Вихревая Э.Д.С. ускоряет частицы до заданной энергии. Циркулирующий магнитный поток в обмотке обратной связи 19 наводит напряжение, которое по кабелю 8 поступает на преобразователь 46. По этому сигналу преобразователь 46 вырабатывает переменное напряжение повышенной частоты, которое поступает на первичную обмотку выходного трансформатора 47. В отдельных вторичных обмотках 48, 49, 50 трансформатора 47 генерируется переменное напряжение повышенной амплитуды. Значение напряжения на каждой обмотке определяется подбором их числа витков. Переменное напряжение с каждой обмотки 48, 49, 50 выпрямляется с помощью выпрямителей 51, 52, 53. Выпрямленные напряжения поступают на накопительные емкости (на фиг не показаны) генераторов 42, 43, 44.The current pulses are generated by the semiconductor switch 29, included in a certain pattern. A pulsed magnetic flux circulates through the magnetic circuit 15, the poles 16, and the central liners 17, which creates a vortex electromotive force in the pole gap (E.D.S.). Vortex E.D.S. accelerates particles to a given energy. The circulating magnetic flux in the feedback winding 19 induces a voltage that is supplied through the cable 8 to the converter 46. By this signal, the converter 46 generates an alternating voltage of increased frequency, which is fed to the primary winding of the output transformer 47. In the individual secondary windings 48, 49, 50 of the transformer 47, an alternating voltage of increased amplitude is generated. The voltage value on each winding is determined by the selection of their number of turns. Alternating voltage from each winding 48, 49, 50 is rectified using rectifiers 51, 52, 53. The rectified voltages are supplied to the storage capacities (not shown in FIG.) Of the generators 42, 43, 44.
В начале каждого цикла ускорения частиц, которое соответствует началу каждого импульса тока, подаваемого в намагничивающую обмотку 18, от модуля управления 32 с помощью формирователя 54 и выходного каскада 57 включается генератор напряжения инжекции 42. Генератор 42 вырабатывает импульс напряжения инжекции в несколько микросекунд, поступающий на высоковольтный блок 23. Высоковольтный блок 23 повышает указанное импульсное напряжение до высокого (≈35-45 кВ), которое поступает на инжектор 21. С помощью инжектора 21 в ускорительную камеру 20 вбрасываются электроны, которые затем ускоряются до заданной энергии. Подобным образом работает генератор 43 импульсов тока контрактора, который соответственно запускается от формирователя 55 и выходного каскада 58. Импульс тока от генератора 43 поступает в обмотки контрактора, которые расположены на профилированных поверхностях полюсов 16 (на фиг. не показаны). Генератор импульсов тока смещения 44, с помощью формирователя 56 и выходного каскада 59 срабатывает так же по команде от устройства синхронизации 35 модуля управления 32, но в тот момент времени, когда частицы ускорены до необходимой (заданной) энергии. Импульс тока смещения поступает от генератора 44 в обмотки смещения, которые располагаются на полюсах так же, как и в известных конструкциях. В процессе смещения расширяется равновесная орбита и происходит соударение ускоренных частиц с мишенью 22. Генерируемое тормозное излучение проходит через ионизационную камеру 14 встроенного дозиметра 13, затем поступает на контролируемый объект и на ионизационную камеру 11 выносного дозиметра 12. Сигнал с ионизационной камеры 11 по кабелю 10 поступает на блок питания 2, а затем по кабелю 5 на пульт управления 3. Дозиметры 12 и 13 необходимы для определения мощности дозы и «набранной» дозы. Они работают так же, как и в известных источниках излучения.At the beginning of each particle acceleration cycle, which corresponds to the beginning of each current pulse supplied to the magnetizing winding 18, the injection voltage generator 42 is turned on from the control module 32 by means of the shaper 54 and the output stage 57. The generator 42 generates an injection voltage pulse in a few microseconds, arriving at high-voltage block 23. The high-voltage block 23 raises the indicated pulse voltage to a high (≈35-45 kV), which is supplied to the injector 21. Using the injector 21, they are thrown into the accelerator chamber 20 These are electrons, which are then accelerated to a given energy. The contractor current pulse generator 43 operates in a similar manner, which is respectively started from the shaper 55 and the output stage 58. The current pulse from the generator 43 is supplied to the contractor windings, which are located on the profiled surfaces of the poles 16 (not shown in Fig.). The bias current pulse generator 44, with the help of the shaper 56 and the output stage 59, is also triggered by a command from the synchronization device 35 of the control module 32, but at a time when the particles are accelerated to the required (given) energy. The bias current pulse is supplied from the generator 44 to the bias windings, which are located at the poles in the same way as in the known structures. In the process of displacement, the equilibrium orbit expands and the accelerated particles collide with the target 22. The generated bremsstrahlung passes through the ionization chamber 14 of the built-in dosimeter 13, and then enters the controlled object and the ionization chamber 11 of the remote dosimeter 12. The signal from the ionization chamber 11 to the power supply 2, and then through cable 5 to the control panel 3. Dosimeters 12 and 13 are necessary to determine the dose rate and the “dose” received. They work in the same way as in known radiation sources.
Источник постоянного напряжения 45 питает стабилизированным напряжением все схемы расположенные в блоке 4, что обеспечивает получение стабильных параметров тормозного излучения, и тем самым, повышает качество неразрушающего контроля. С помощью системы 26 портативный источник излучения защищен от перенапряжений, от превышения тока в намагничивающей обмотке 18, от повышения температуры в полупроводниковых коммутаторах 29 и других силовых элементах генератора тока 27. Потери энергии в портативном источнике компенсируются с помощью устройства ввода энергии 30. Количество энергии, поступаемой с помощью устройства 30, регулируется схемой включения 31. Устройство синхронизации 35 с помощью микроконтроллера 36 и набора согласующих модулей 38 управляет работай всех схем и систем портативного источника излучения. Микроконтроллер 36 осуществляет обмен информации с микроконтроллером 41 (он расположен в пульте управления 3) с помощью интерфейса цифровой связи 37.A constant voltage source 45 supplies stabilized voltage to all circuits located in block 4, which ensures stable bremsstrahlung parameters, and thereby improves the quality of non-destructive testing. Using system 26, the portable radiation source is protected against overvoltages, against excess current in the magnetizing winding 18, from increasing temperature in semiconductor switches 29 and other power elements of the current generator 27. Energy losses in the portable source are compensated by means of an energy input device 30. The amount of energy received using the device 30, is regulated by the switching circuit 31. The synchronization device 35 using the microcontroller 36 and a set of matching modules 38 controls the operation of all circuits and systems -commutative radiation source. The microcontroller 36 exchanges information with the microcontroller 41 (it is located in the control panel 3) using the digital communication interface 37.
Источник вспомогательных напряжений 33 вырабатывает напряжения, необходимые для работы контроллеров 36 и 41, набора согласующих модулей 38 и т.д. Устройство 34 стабилизирует ток накала катода инжектора 21 ускорительной камеры 20, что позволяет стабилизировать количество электронов, инжектируемых в камеру 20, и тем самым среднее значение мощности дозы излучения и значение мощности от импульса к импульсу.The auxiliary voltage source 33 generates the voltage necessary for the operation of the controllers 36 and 41, a set of matching modules 38, etc. The device 34 stabilizes the filament current of the cathode of the injector 21 of the accelerating chamber 20, which makes it possible to stabilize the number of electrons injected into the chamber 20, and thereby the average value of the radiation dose rate and the value of the pulse-to-pulse power.
Выполнение портативного источника излучения радиационного дефектоскопа согласно предлагаемой полезной модели позволяет:The implementation of a portable radiation source of a radiation flaw detector according to the proposed utility model allows you to:
- снизить габариты и массу излучателя 1 путем удаления из корпуса излучателя генераторов 42, 43, 44;- reduce the size and mass of the emitter 1 by removing from the housing of the emitter of the generators 42, 43, 44;
- удалить «питающие» обмотки, которые в известных конструкциях источников излучения необходимы для питания генераторов 42, 43, 44;- remove the "supply" windings, which in known designs of radiation sources are necessary to power the generators 42, 43, 44;
- улучшить тепловой режим излучателя, так как «питающие» обмотки являются дополнительным источником тепла;- improve the thermal regime of the emitter, since the "supply" windings are an additional source of heat;
- повысить стабильность мощности дозы тормозного излучения во времени и от импульса к импульсу.- increase the stability of the dose rate of bremsstrahlung over time and from pulse to pulse.
Это достигается тем, что в дополнительном электронном блоке 4 можно установить серийно выпускаемый источник постоянного напряжения 45, например типа SP-320-48. Серийно выпускаемые источники обычно снабжаются системами стабилизации напряжения и тока. Питание генераторов 42, 43, 44 от стабилизированного источника позволяет получить стабильные значения напряжения инжекции и амплитуды токов контрактора и смещения. Последнее обстоятельство упрощает процесс поиска максимального значения мощности дозы генерируемого излучения, а также повышает стабильность этой мощности от импульса к импульсу. В конечном итоге повышается качество процесса контроля. Поиск максимального значения мощности дозы излучения осуществляет микроконтроллер 36 по записанной в его память программе.This is achieved by the fact that in the additional electronic unit 4, a commercially available constant voltage source 45 can be installed, for example, type SP-320-48. Commercially available sources are usually equipped with voltage and current stabilization systems. The power supply of the generators 42, 43, 44 from a stabilized source allows to obtain stable values of the injection voltage and the amplitude of the currents of the contractor and bias. The latter circumstance simplifies the process of finding the maximum dose rate of the generated radiation, and also increases the stability of this power from pulse to pulse. Ultimately, the quality of the control process improves. The search for the maximum value of the radiation dose rate is carried out by the microcontroller 36 using the program recorded in its memory.
Выполнение портативного источника излучения радиационного дефектоскопа согласно предлагаемой полезной модели позволяет снизить массу излучателя 1.The implementation of a portable radiation source of a radiation flaw detector according to the proposed utility model allows to reduce the mass of the emitter 1.
В соответствии с предлагаемой полезной моделью разработан и изготовлен портативный источник излучения радиационного дефектоскопа на энергию 2,5 МэВ со следующими массами блоков:In accordance with the proposed utility model, a portable radiation source of a radiation flaw detector with an energy of 2.5 MeV was developed and manufactured with the following masses of blocks:
Все блоки, кроме пульта управления, имеют две транспортные ручки. Таким образом, нагрузка на одну ручку для самого тяжелого блока не превышает 15,5 кг.All units except the control panel have two transport handles. Thus, the load on one handle for the heaviest unit does not exceed 15.5 kg.
Источники информации, принятые во внимание.Sources of information taken into account.
1. Неразрушающий контроль. Справочник. Под редакцией В.В.Клюева. - М.: Машиностроение. - 2003. - 656 с.1. Non-destructive testing. Directory. Edited by V.V. Klyuyev. - M.: Mechanical Engineering. - 2003. - 656 p.
2. Румянцев С.В. Радиационная дефектоскопия. - М.: Атомиздат. - 1974. - 510 с.2. Rumyantsev S.V. Radiation flaw detection. - M .: Atomizdat. - 1974. - 510 p.
3. ГОСТ 26114-84. Контроль неразрушающий. Дефектоскопы на базе ускорителей заряженных частиц. Государственный комитет по стандартам. - М.:- 6 с.3. GOST 26114-84. Non-destructive testing. Flaw detectors based on charged particle accelerators. State Committee for Standards. - M.: - 6 p.
4. Москалев В.А. Бетатроны. - М.: Энергия. - 1981. - 167 с.4. Moskalev V.A. Betatrons. - M .: Energy. - 1981. - 167 p.
5. Чахлов В.Л., Волков В.Г., Зрелов Ю.Д. и др. Исследование, разработка и производство малогабаритных бетатронов в Томском политехническом университете. - Изв. Вузов. - Сер. Физика. - №4. - 2000. - С.134-135.5. Chakhlov VL, Volkov VG, Zrelov Yu.D. et al. Research, development and production of small-sized betatrons at Tomsk Polytechnic University. - Izv. Universities. - Ser. Physics. - No. 4. - 2000. - S.134-135.
6. Излучатель бетатрона. Патент на полезную модель №69370 от 10.12.2007.6. The emitter of the betatron. Utility Model Patent No. 69370 dated 12/10/2007.
7. Бетатронная установка. Патент на промышленный образец №70109 от 19.12.2007.7. Betatron installation. Patent for industrial design No. 70109 dated December 19, 2007.
8. Источник излучения радиационного дефектоскопа. Патент на полезную модель №92285 от 25.11.2009.8. The radiation source of a radiation flaw detector. Utility Model Patent No. 92285 of November 25, 2009.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010118681/28U RU96975U1 (en) | 2010-05-11 | 2010-05-11 | PORTABLE SOURCE OF RADIATION DEFECTOSCOPE RADIATION |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010118681/28U RU96975U1 (en) | 2010-05-11 | 2010-05-11 | PORTABLE SOURCE OF RADIATION DEFECTOSCOPE RADIATION |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU96975U1 true RU96975U1 (en) | 2010-08-20 |
Family
ID=46305910
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010118681/28U RU96975U1 (en) | 2010-05-11 | 2010-05-11 | PORTABLE SOURCE OF RADIATION DEFECTOSCOPE RADIATION |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU96975U1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107068216A (en) * | 2017-06-01 | 2017-08-18 | 哈电集团（秦皇岛）重型装备有限公司 | HTGR heat exchanger tube weld seam X-ray detectoscope |
-
2010
- 2010-05-11 RU RU2010118681/28U patent/RU96975U1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107068216A (en) * | 2017-06-01 | 2017-08-18 | 哈电集团（秦皇岛）重型装备有限公司 | HTGR heat exchanger tube weld seam X-ray detectoscope |
| CN107068216B (en) * | 2017-06-01 | 2023-07-28 | 哈电集团（秦皇岛）重型装备有限公司 | X-ray flaw detector for welding line of high-temperature gas cooled reactor heat exchange tube |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Piot et al. | Photoinjector generation of a flat electron beam with transverse emittance ratio of 100 | |
| Egorov et al. | A high-repetition rate pulsed electron accelerator | |
| Bosser et al. | Experimental investigation of electron cooling and stacking of lead ions in a low energy accumulation ring | |
| Szasz et al. | Magnetoelectric confinement and stabilization of Z pinch in a soft–X-ray Ar+ 8 laser | |
| Plath et al. | Free-electron laser multiplex driven by a superconducting linear accelerator | |
| RU96975U1 (en) | PORTABLE SOURCE OF RADIATION DEFECTOSCOPE RADIATION | |
| Egorov et al. | A self-triggering system for a cold-cathode thyratron in a pulse voltage generator | |
| Degnon et al. | A saturable pulse transformer based on nanocrystalline magnetic cores for an adjustable nanosecond high-voltage generator | |
| Gobin et al. | Final design of the IFMIF injector at CEA/Saclay | |
| US3719827A (en) | Regulating circuit for a pulsed neutron source | |
| Gobin et al. | Installation and first operation of the International Fusion Materials Irradiation Facility injector at the Rokkasho site | |
| Lindgren et al. | Experiences with the MAX accelerator system in the pulse-stretcher mode | |
| Piminov et al. | VEPP-4M collider operation at high energy | |
| JP2017004711A (en) | Particle beam irradiation apparatus and control method thereof | |
| Bordry | Power converters for particle accelerators | |
| Deng et al. | Design of the DRAGON-I linear induction accelerator | |
| Salge et al. | Sequences of neutron and X-ray flashes during a long-lasting current in a plasma focus device | |
| RU92285U1 (en) | SOURCE OF RADIATION DEFECTOSCOPE RADIATION | |
| CN116321663B (en) | Heavy frequency induction acceleration unit and working method thereof | |
| Tripathi et al. | Development of 50 V, 640 A pulse power supply for solid state RF amplifiers | |
| Kwan et al. | Electrostatic quadrupole DC accelerators for BNCT applications | |
| Takayama | Induction synchrotron experiment in the KEK PS | |
| Blumberg et al. | Initial Performance of the AGS Slow External Beam | |
| Krylov et al. | Compact installation for radiation processing of materials by accelerated electrons | |
| Isaila et al. | Heavy ions and higher proton currents proposed for the Princeton-Pennsylvania Accelerator |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20120512 |