SU1004830A1 - Способ рентгеновского анализа и рентгеновский аппарат дл его реализации - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к средст:вам дл  проведени  рентгеновского анализа материалов.

При осуществлений различных методов рентгеновского анализа при преобразовании провзаимодействовавшёго с анализируемым материалом излучени  в электрический сигнал дискретного вида важное значение имеет стабильность параметров первичного рентгеновского пучка.

Известен способ рентгеновского анализа, заключающийс -в том, что первичный рентгеновский пучок одновременно направл ют на исследуемый и контрольный образцы, регистрируют провзаимодействовавшеё с образцами излучение двум  детекторами, причем сигнал детектора, провзаимодействовавшего с контрольным образцом излучени , направл ют в схему обратной св зи, управл ющую интенсивность первичного пучка путем изменени  тока накала рентгеновской трубки tl3.

Недостатком известного способа  вл етс  то, что инерционность стабилизирующего воздействи , обусловленна  инерционностью нити накала, приводит к накоплению ошибки аналкЪа.

Известен способ анализа материалов с помощью электронного .пучка, в котором производ т пр мее измерение интенсивности электронного о пучка и колебаний указанной интенсивности при облучении анализируемого и эталонного образцов, регистрируют вторичное рентгеновское излучение и производ т корректировку

10 данных на основе измеренных колебаний интенсивности и величине этой интенсивности 2.

В известном способе измерение интенсивности и ее колебаний произ15 водитс  последовательно с измерени ми на анализируемом и эталонном образцах, что не позвол ет произвести точную корректировку .данных на основе учета колебаний интенсивнос20 ти непосредствоенно в момент измерени .

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому  вл етс  способ рентгеновского анализа,заключающийс  25 в том, что анализируемый объект

облучают первичным излучением рентгеновской трубки в услови х стабилизации анодного тока и анодного напр жени  трубки, регистрируют излучение ,  вл ющеес  результатом. взаимодействи  первичного излучени  с анализируемым объектом, и по интенсивности зарегистрированного излучени  определ ют искомую харак теристику анализируемого объекта. Известен рентгеновский аппарат дл  реализации способа, содержащий рентгеновскую трубку, подключенный к трубке высоковольтный генератор со стабилизатором анодного напр же ни , имеющим схему формировани  си нала отклонени  анодного напр жени  от заданного значени , трансформатор накала рюнтгеновской труб ки, стабилизатор анодного тока. Включающий схему формировани  откл нени  анодного тока от заданного значени  и подключенный к трансфор матору накала, детектор излучени , св занный с ним интенсиметр и индикатор f 3 J. Недостатком известного способа и реализующего его устройства  вл  етс  то, что колебани  анодного напр жени  и анодного тока в ходе переходных процессов в системах стабилизации.указанных величин при вод т к по влению ошибки в результ тах анализа из-за соответствующих, колебаний интенсивности первичного рентгеновского пучка. Цель изобретени  - повышение точ ности анализа. Поставленна  цель достигаетс  тем, что согласно способу рентгено ского анализа, заключаквдемус  в том что анализируемый объект облучают первичным излучением рентгеновской трубки в услови х стабилизации анодно тока и анодного напр жени  трубки,рег . трируют излучение, вл ющеес  резуль татом взаимодействи  первичного излучени  с анализируемым объектом и по интенсивности зарегистрированного излучени  определ ют искомую характеристику анализируемого объекта, во врем  облучени  производ т измерени  отклонений анодного тока и анодного напр жени  от заданных значений, определ ют относительные иэменеми  интенсивности регистрируемого излучени  за врем  облучени , обусловленные указанными отклонени ми, и ввод т поправку в измеренную интенсивность. При этом в рентгеновский аппарат дл  реализации способа, содержащий рентгеновскую трубку, подключенный к трубке высоковольтный генератор со стабилизатором анодного напр жени , содержащим схему формировани  сигнала отклонени  анодного напр жени  от заданного значени , трансформатор накала рентгеновской трубки, стабилизатор анодного тока, содержащий схему фор мировани  сигнала отклонени  анодного тока от задё1нного значени . и подключенный к трансформатору накала детектор излучени , св занный с ним интенсимет, и индикатор, введены две схемы формировани  сигналов поправки, кажда  из которых состоит из последовательно соединенных усилител , интегратора и умножител  с регулируемым коэффициентом умножени , причем входы схем формировани  сигналов поправки подключены к схемам формировани  , сйгналов отклонений стабилизаторов, источник сигнала, пропорционального единице, сумматор, к входам которого подключены указанный источник и выходы схем формировани  сигналов поправки, схема делени , к входам которой подключены интенсиметр И выход сумматора, а выход к индикатору . На чертеже показана схема рентгеновского аппарата дл  проведени  рентгеновского анализа материалов, Во врем  экспозиции, когда измер ют величину интенсивности вторичного излучени , несущей информацию о свойствах анализируемого объекта , учитывают вли ние на результат анализа нежелательных, но неизбежных отклонений высокого напр жени , приложенного к рентгеновской трубке, и анодного тока трубки от заданного значени . Эти отклонени   вл ютс  следствием того, что внешние возмущающие воздействи  (например , колебани  напр жени  питающей сети В диапазоне от номинала) вызывают переходные процессы в системах автоматической стабилизации режимных параметров ( высокого напр жени  и анодного тока) трубки. Если возмущающие воздействи  приход тс  на врем  экспозиции, то учет отклонений режимных параметров от заданного значени  осуществл ют следующим образом: измер ют мгновенные значени  отклонений режимных параметров трубки от заданных значений в течение переходного процесса, вызванного работой систем автоматической стабилизацииJ дел т измеренные мгновенные значени  отклонений на заданное значение режимного параметраi умножают полученные относительные мгновенные значени  режимных параметров на коэффициент св зи между относительныг 1 изменением интенсивности излучени ,  вл ющегос  результатом взаимодействи  первичного излучени  с объектом, и относительным изменением режимного параметра, суммируют алгебраически указанные произведени ) умножают результат суммировани  на отношение интервала времени между моментами измерени  мгновенных значений отклонений режимных параметров к интервалу времени экспозиции; суммиру ют предыдущий результат с единицей и дел т зарегестрированное за врем  экспозиции количество импульсов флуоресцентного излучени  на полученную перед этим сумму. В результате последней операции J oлyчaют уточненное скоррректированное )значение результата рентгеновского анализа. Величина поправки в результате анализа зависит как от величины возмущающего воздействи , так и от момента его по влени  относительно интервала времени экспозиции. Если на врем  экспозиции приходитс  толь ко первый полупериод переходного процесса, вызванного очередным возмущающим воздействием, то величина поправки будет наибольшей дл  данного возмущени . Наименьшей поправка будет в том случае, когда переходный процесс целиком укладыва етс  в интервале времени экcпoзиции так как при этом происходит частична  компенсаци  положительных полупериодов - отрицательными. Компенсаци  частична  из-за нелинейной зависимости интенсивности.излучени  от высокого напр жени , приложенного к трубке, а также из-за того, что каждый последующий полупериод имеет величину амплитуды изменени  режимного параметра, меньшую по сравнению с предыдущим полупериодом . Величина поправки во всех оста льных случа х имеет промежуточное значение между двум  названными крайними случа ми. Уточненный результат рентгеновского анализа определ ют по формуле W Рег 1 f А + В где Nper- счет импульсов детектора; А - поправка на относительное изменение во врем  экспозиции анодного напр жени  В - поправка на относительное изменение анодного тока. При этом измерение отклонений анодного тока и анодного наг.р жеии могут производитьс  дискретным или непре1илвным образом. При дискретном измерении величи ны электрических сигналов, пропорциональных мгновенным значени м от клонений режимных параметров трубки от заданных значений в переходн процессах, или поправки А и В на и менение во времени режимных пара .метров X и У определ ют по формула . л N: ty л Y т о L де Х и Y. - мгновенные значени  от клонений режимных napsfметров X и Y от заданных значений; X и YP - заданные значени  режимных параметров X и У; К и К - коэффициенты св зи между интенсивностью флуоресцентного излучени  и режимными параметрами X и Y; t и t т- интервалы времени между моментами измерени  мгновенных значений отклонений режимных параметров X и Y от заданных значений; Т - врем  экспозиции. При непрерывном измерении интегируют по времени (t) электрические игналы, пропорциональные текущим значени м отклонений режимных пааметров трубки от заданных значеий в переходных процессах, а поправки Аи В на изменение во времени режимных параметров X и У определ ют по формулам Кх А (t)dti Ал 1 (Ч В Yct)at. Пример . В услови х Зыр новского горнообогатительного комбината ,на котором установлены рентгеновские квантометры типа СРМ-18, не менее 3-5 раз в час колебани  на пр жени  сети достигают +10% от номинала, что вызывает переходные процессы в системах автоматической стабилизации высокого напр жени , приложенного к рентгеновской трубке и анодного тока трубки, длительность которых доходит до 4-х сек S системе стабилизации высокого напр жени , оснащенной вариатором с приводом). При этом мгновенные значени  отклонений высокого напр жени  от заданного значени  в переходном процессе составл ют, кВ: 0+1,2+2,08+2,4+2,08+1,2 0-0,9-1,5€1 ,8-1,56-0,9 0+0,6+1,04+1,2+1,04+ 0,6 О Дл  исключени  вли ни  величины концентрации элементов в пробе переходим к относительным значени м отклонений режимного параметра от заданного значени  (40 кВ)-, дл  чего дел т измеренные величины мгновенных значений на заданное значение режимного параметра: О, +0, +0,052; +0,060, +0,052, +0,030, О, -0,022; -0,039; -0,045; -0,039,-0 ,022; о; +0,015; +о,02б; +о,озо,+0 ,026; +0,015; о.

Полученные относительные значени  отклонений рюжимного параметра (высокого напр жени  умножают на 2,5, так как дл  контролируемых на комбинате элементов (медь, свинец, цинк) интенсивность флуорюсцентногс излучени  пропорциональна высокому напр жению в степени 2,5 (коэффициент св зи между интенсивностью флуоресцентного излучени  и анодным напр жением на трубке зависит от отношени  потенциала возбуждени  и анодного напр жени , принима  значени  от 1,2 до 4,0.

i /

Ч

Дл  перехода к относительным значени х дифференцируют

di z..

Разделив и умножив правую часть на Uy, получаем

61 2,5КиУили , окончательно:

dlft

-тГ

После умножени  относительных значений отклонений режимного параметра на 2,5 получают: О,+0,075)

+0,130, +0,150; +0,130 +0,075; о;

-0,055 --0,098, -0,112; -0,098;

-o,055j о; +0,038; +o,065j +0,075;

+0,065; +0,038; 0.

Алгебраически суммиру  полученные значени , имеют

+0,841 - 0,281 +0,560

Полученное число умножают на относительный интервал дискретности (отнесен к ийтервалу времени экспозиции )

Q,56Q- Ц 0,0112

и к результату добавл ют единицу (относительна  величина заданного значени  режимного параметра)

1-+ 0,0112 1,0112,

после чего на эту величину дел т зарегистрированное количество импул сов, например 400.000

396000 .. 1,0112

Полученное количество импульсов  вл етс  уточненным значением результата анализа.

Учет переходного процесса позво (л ет скорректировать погрешность анализа, оцениваемую в данном примере величиной в 1,12%.

Показанный на чертеже вариант 5 схемы рентгеновсного аппарата, в котором реализуетс  предлагаемый способ при непрерывном измерении режимных отклонений трубки, содержит рентгеновскую трубку 1, подключен0 ную к трансформатору накала 2 и высоковольтному выпр мителю 3. Аппарат также содержит стабилизатор анодного тока 4 и стабилизатор анодного тока 5, источники опорного

5 напр жени  6 и 7, которые подключены к входам соответственно стабилизаторов 4 и 5. Первична  измерительна  цепь аппарата содержит детектор 8 и интенсиметр 9, причем детектор 8 регистрирует излучение,  вл кйцеес  результатом взаимодействи  первичного излучени  трубки 1 с исследуемым объектом 10, С интенсиметром 9 обычно св зано индикаторное устройство 11.

Аппарат дополнительно содержит |Две цепи формировани  сигналов поправки на основе измерени  относительных изменений режимных параметров трубки, кажда  из которых содержит

0 усилители посто нного тока 12 и 13 интеграторы 14 и 15 и умножители 16 и 17, причем усилители 12 и 13 подключены к выходу схемы сравнени  . (не показана) стабилизаторов 4 и 5.

5 Кроме того, в аппарат введены источник 18 сигнала, пропорционального единице, сумматор 19, к входам которого подключены выходы умножителей 16 и 17 и источника 18, схема

0 делени  20, к входам которой подключен интеисиметр 9 и сумматор 19, а выход которой подключен к индикаторному устройству 11.

При этом сигналы на измерительные входы стабилизаторов 4 и 5 пос тупают соответственно с датчика 21 анодного тока и датчика 22 анодного ; 1апр жени ,

Аппарат работает следующим обQ разом.

Сигналы управлени , т.е. разности напр жений с датчика 21 и источника 6 (дл  анодного тока) и с датчика 22 источника 7 (дл  высокого

- напр жени ), воспринимаютс  не только стабилизаторами 4 и 5, но также и введенными дополнительно средствами 12-14-16 -(дл  анодного тока) и 13-15-17 (дл  высокого напр жени ). В названных средствах эти сигналы :,

усиливаютс , интегрируютс  во времег ни и умножаютс  на посто нный коэффициент , завис щий от величины заданного значени  режимного параметра , времени экспозиции и коэффициента св зи между интенсивностью

флуоресцентного излучени  и теку;щим значением режимного параметра (дл  последнего может быть введена св зь между умножител ми 16 и 17 и задатчиками анодного тока и анодного напр жени ). Полученные таким образом поправки вместе с сигналом, равным единице, алгебраически складываютс  в сумматоре 19, после чего полученна  сумма вводитс  в качестве делител  в схему делени  20, тогда как сигнал от интенсиметра 9. вводитс  в измеритель отношений в качестве делимого. Полученное частное от делени  втррого сигнала на первый  вл етс  скорректированным значением интенсивности измеренного флуоресцентного излучени .

Технико-экономическа  эффективность предлагаемого устройства заключаетс  в повышении точности рентгеновского анализа, что позвол ет более полно извлекать целевой продукт из исходного сырь  и отказатьс  от повторных экспозиций. Последнее повышает производительность рентгеновской аппаратуры.

Claims (3)

1. Способ рентгеновского анализа, заключающийс  в том, что анализируемый объект облучают первичным излучением рентгеновской трубки в услови х стабилизации анодного тока и анодного напр жени  трубки, регистрируют, излучение,  вл ющеес  результатом взаимодействи  первичного излучени  с анализируемым объектом , и по интенсивности зарегистрированного излучени  определ ют искомую характеристику анализируемого объекта, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности анализа,во врем  облучени  производ т измерени  отклонений анодного тока и анодного напр жени  от

заданных значений, определ ют относительные изменени  интенсивности регистрируемого излучени  за врем  облучени , обусловленные указанными отклонени ми, и ввод т поправку

в измеренную интенсивность.

2. Рентгеновский, аппарат, содержащий рентгеновскую трубку, подключенный к трубке высоковольтный генератор со стабилизатором анод0 ного напр жени , содержащим схему формировани  сигнала отклонени  анодного напр жени  от заданного значени , трансформатор накала рентгеновской трубки, стабилизатор

5 анодного тока, содержащий схему формировани  сигнала отклонени  анодного тока от заданного значени , и подключенный к трансформато у накала детектор излучени , св занный с ним интенсиметр, и индикатор,

0 р тличающийс  тем, в него введены две схемы формировани  сигналов поправки, кажда  из которых состоит из последовательно соединенных усилител , интегратора и

5 умножител  с регулируемым коэффициентом умножени , причем входы схем формировани  подключены к схемам формировани .сигналов отклонений стабилизаторов, источник сиг0 нала, пропорционального единице, сумматор, к входам которого подключены указанный источник и выходы схем формировани  сигналов поправки , и схема делени , к входам кото5 рой подключены интенсиметр и выход сумматора, а выход - к индикатору.

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1-. Патент США 4172223,

- кл. 250-272, опублик. 1979. 2. За вка Японии № 55-33545,

КЛ-. G 01 N 23/225, опублик, 01.09.80.

3. Рентгенотехника. Справочник. Под ред. д-ра техн. наук Клюева В.В. т. 2, М., Машиностроение, 27,05.80

5 с. 166-167 (прототип).