SU1325336A1 - Method of x-ray radiometric measurement of thickness - Google Patents
Method of x-ray radiometric measurement of thickness Download PDFInfo
- Publication number
- SU1325336A1 SU1325336A1 SU864019085A SU4019085A SU1325336A1 SU 1325336 A1 SU1325336 A1 SU 1325336A1 SU 864019085 A SU864019085 A SU 864019085A SU 4019085 A SU4019085 A SU 4019085A SU 1325336 A1 SU1325336 A1 SU 1325336A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- radiation
- channel
- reflected
- reflected radiation
- pulse
- Prior art date
Links
Landscapes
- Length-Measuring Devices Using Wave Or Particle Radiation (AREA)
Abstract
Изобретение относитс к измерительной технике и может быть использовано при контроле толщины или поверхностной плотности. Целью изобретени вл етс повышение точности из-мерени путем устранени вли ни перекрыти аппаратурных пиков реперного и отраженного излучений, что особенно важно, если в качестве реперного пика беретс пик от излучени первичного источника. Об измер емой толщине суд т по числу импульсов в канале отраженного излучени , набранному за врем заполнени счетчика в канале реперного излучени . Дл достижени цели провод т корректировку частоты импульсов в канале реперного излучени так, что -полностью исключают из него примесь отраженного излучени . Дл зтого указанную частоту уменьш ают на величину, пропорциональную средней частоте следовани импульсов канала отраженного излучени . Коэффициент пропорЦион альности наход т по результатам предварительного измерени загрузок в реперном и отраженном каналах при последовательном облучении двух контролируемых образцов различной толщины и выбирают равным отношению разности загрузок в канапе реперного излучени к разности загрузок в канале отраженного излучени . Дл упрощени реализации способа ширину канала отраженного излучени и/или ширину канала реперного излучени выбирают так, что обратна величина коэффициента пропорциональности равна целому числу. 1 з.п. ф-лы, 1 ил, 1 табл. (Л со 00 О)The invention relates to a measurement technique and can be used to control thickness or surface density. The aim of the invention is to improve the accuracy of the measurement by eliminating the influence of the overlap of the instrumental peaks of the reference and reflected radiation, which is especially important if the peak from the radiation of the primary source is taken as the reference peak. The measured thickness is judged by the number of pulses in the reflected radiation channel, accumulated during the time of filling the counter in the reference radiation channel. To achieve the goal, the frequency of the pulses in the reference radiation channel is adjusted so that the admixture of reflected radiation is completely excluded from it. For this reason, this frequency is reduced by an amount proportional to the average pulse frequency of the reflected radiation channel. The coefficient of proportionality is found from the results of preliminary measurements of the loads in the reference and reflected channels during consecutive irradiation of two controlled samples of different thickness and is chosen equal to the ratio of the load difference in the radiation canap to the difference in load in the reflected radiation channel. To simplify the implementation of the method, the width of the reflected radiation channel and / or the width of the reference radiation channel is chosen so that the inverse of the proportionality coefficient is an integer. 1 hp f-ly, 1 silt, 1 tab. (L with 00 O)
Description
Изобретение относитс к измерительной технике и может быть использовано в приборах неразрушающего конрол технологических параметровj например поверхностной плотности или толщины.The invention relates to a measuring technique and can be used in devices for non-destructive Conrol process parameters, e.g.
Цель изобретени - повышение точности измерени путем устранени вли ни перекрыти пиков реперного и от раженного излучений, а также упрощение реализации способа.The purpose of the invention is to improve the measurement accuracy by eliminating the effect of overlapping of peaks of reference and reflected radiation, as well as simplifying the implementation of the method.
На чертеже схематично представлен амплитудное распределение импульсов с детектора излучени ,, состо щее из двух (в данном примере) частично перекрывающихс пиков: реперного 1 и отраженного 2, а также отраженного пика 3 другой интенсивности.The figure shows schematically the amplitude distribution of pulses from a radiation detector, consisting of two (in this example) partially overlapping peaks: a reference 1 and a reflected 2, as well as a reflected peak 3 of a different intensity.
Изобретение осуществл етс следующим образом.The invention is as follows.
Облучают контролируемый образец излучением источника, регистрируют детектором отраженное и реперное изA controlled sample is irradiated with the source radiation, the reflected and reference from the
Далее с помощью дифференциальных дискримин.аторов (амплитудных селекто ров) из общего потока выдел ют импул сы, попадающие в канал отраженного излучени (ши1)ина канала АГ) и в ка нал реперного излучени (ширина кан ла ДМ), одновременно считают импуль канала реперного излучени и импуль канала отраженного излучени в тече ние времени заполнени счетчика импульсов канала реперного излучени по результату счета импульсов канал отраженного излучени суд т о толщи не контролируемого образца. При это часть отраженного излучени попадае в реперный канал (площадь фигуры ДЕКМ). При уменьшении толщины контр лируемого образца интенсивность отр женного излучени уменьшаетс (пик переходит в пик 3). Одновременно уменьшаетс вклад импульсов отражен ного излучени в реперный канал (плThen, using differential discriminators (amplitude selectors), pulses that fall into the reflected radiation channel (width 1) of the AH channel) and into the channel of the reference radiation (width of the DM channel) are separated from the total flow, and the pulse of the reference channel the radiation and the pulse of the reflected radiation channel during the time of filling the pulse counter of the reference radiation channel according to the result of the pulse counting of the channel of the reflected radiation judge the thickness of the uncontrolled sample. When this part of the reflected radiation falls into the reference channel (the area of the DECM figure). As the thickness of the test sample decreases, the intensity of the negative radiation decreases (the peak changes to peak 3). At the same time, the contribution of the pulses of reflected radiation to the reference channel decreases (pl
лучени . Пики отраженного и реперного 5 щадь фигуры ДЕ,), что приводит к излучений частично перекрываютс . Если в качестве реперного излучени использовать излучение первичного исизменению времени счета импульсов и ошибкам измерени толщины контролируемого излучени . Поскольку форма (амплитудное распределение импульсов с детектора от монознергети ческого излучени ) не зависит от ин тенсивнбстй пика, а определ етс эне гетическим разрешением детектора, в точки амплитудного распределени -с изменением интенсивности измен ютс radiation. The peaks of the reflected and reference 5 spheres of the DE figure,), which leads to the emissions partially overlap. If, as a reference radiation, we use radiation of the primary and change in the pulse counting time and measurement errors of the thickness of the radiation being monitored. Since the shape (the amplitude distribution of pulses from the detector from monoenergy radiation) does not depend on the intense peak, but is determined by the energy resolution of the detector, at the points of amplitude distribution the intensity changes
точника, то, использу известное соотношение Кемптона, нетрудно показать , что в наиболее часто употребл емой области энергий (до 150-200кэВ) энерги квантов.рассе нного излучени отличаетс от энергии квантов первичного излучени практически не более чем на 20%. В рентгенофлуоресцентном методе с целью повьш1ени эффективности возбуждени энергию первичного излучени выбирают возможно ближе к соответствующему порогу возбуждени , вследствие чего энерги квантов флуоресцентного излучени мало отличаетс от энергии квантов первичного (реперпропорционально . При этом относитель ньй вклад отраженного излучени в ре перньй канал остаетс неизменным (от ношение площади фигуры ДЕКМ к площад Q фигуры АБВГ равно отношению площади фигуры к площаДи фигуры АБ,В,Г дл любых интенсивностей отраженного 2 и реперного 1 пиков и произвольны (но посто ннных) значений ширины ка50Therefore, using the well-known Kempton ratio, it is not difficult to show that in the most frequently used energy range (up to 150–200 keV) the energy of quanta of scattered radiation differs from the energy of quanta of primary radiation by no more than 20%. In the X-ray fluorescence method, in order to increase the excitation efficiency, the primary radiation energy is chosen as close as possible to the corresponding excitation threshold, as a result of which the energy of fluorescent radiation quanta differs little from the energy of the primary quantum (re-proportional to. The relative contribution of reflected radiation to the perpendicular channel remains unchanged ( The area of the DECM figure to the area Q of the ABCG figure is equal to the ratio of the area of the figure to the area of AB, C, D figures for any intensities of the reflected 2 1 and reference peaks arbitrary (but nnnyh constant) width values Kamov Ka-50
ного) излучени . Энергетическое разрешение большинства спектрометричес- налов АГ и ДМ соответственно, что по ких детекторов, напр да4ер сцинтилл ци- звол ет осуществить до проведени онных и пропорциональных счетчиков, в указанной области энергий составл ет 15-25%, что недостаточно дл качественного разделени пиков реперного и отраженного излучений. Вследствие частичного перекрыти аппаратурных пиков реперного и отраженного (рассе нного или флуоресцентного) излучений часть отраженного излучени , интенсивность которого зависит от толщины контролируемого образца, попадает в реперный канал и вызывает соответствующее изменение времени счета импуль55radiation). The energy resolution of most of the AG and DM spectrometry, respectively, which detectors, such as scintillators, can be carried out before carrying out and proportional counters, in this energy range is 15–25%, which is not enough for a qualitative separation of the reference and reflected radiation. Due to the partial overlap of the instrumental peaks of the reference and reflected (scattered or fluorescent) radiation, a part of the reflected radiation, the intensity of which depends on the thickness of the sample being monitored, enters the reference channel and causes a corresponding change in the pulse count time55
счета и iпyльcoв реперного канала автоматическую корректрфовку средней частоты их следовани путем уменьшени ее на величину, пропорциональную средней частоте следовани импульсов канала отраженного излучени . Искомый коэффициент пропорциональности можно определить по результатам измерени средней частоты следовани импульсов в обоих каналах при последовательном облучении двух контролируемьгх образцов различной тотцины. Поскольку период полураспада изотопа источникаthe counting and ipyl of the reference channel automatically correct the average frequency of their following by decreasing it by an amount proportional to the average frequency of the pulse of the reflected radiation channel. The sought proportionality coefficient can be determined from the results of measuring the average pulse frequency in both channels during the sequential irradiation of two control samples of various totsins. Since the half-life of the isotope source
сов привод щее к по влению дополнительной ошибки измерени .This leads to additional measurement error.
Далее с помощью дифференциальных дискримин.аторов (амплитудных селекторов ) из общего потока выдел ют импульсы , попадающие в канал отраженного излучени (ши1)ина канала АГ) и в канал реперного излучени (ширина канала ДМ), одновременно считают импульсы канала реперного излучени и импульсы канала отраженного излучени в течение времени заполнени счетчика импульсов канала реперного излучени и по результату счета импульсов канала отраженного излучени суд т о толщине контролируемого образца. При этом, часть отраженного излучени попадает в реперный канал (площадь фигуры ДЕКМ). При уменьшении толщины контролируемого образца интенсивность отраженного излучени уменьшаетс (пик 2 переходит в пик 3). Одновременно уменьшаетс вклад импульсов отраженного излучени в реперный канал (площадь фигуры ДЕ,), что приводит к Then, using differential discriminators (amplitude selectors), pulses that fall into the reflected radiation channel (width 1) of the AH channel) and the reference radiation channel (channel width DM) are extracted from the common flow, and the reference radiation channel pulses are simultaneously counted the reflected radiation during the time of filling the pulse counter of the channel of the reference radiation and judging by the result of the counting of the pulses of the channel of the reflected radiation, the thickness of the test sample is judged. In this case, part of the reflected radiation falls into the reference channel (area of the DECM figure). As the thickness of the test sample decreases, the intensity of the reflected radiation decreases (peak 2 turns into peak 3). At the same time, the contribution of the reflected radiation pulses to the reference channel (the area of the DE figure,) decreases, which leads to
щадь фигуры ДЕ,), что приводит к spouse figure de,), which leads to
изменению времени счета импульсов и ошибкам измерени толщины контролируемого излучени . Поскольку форма (амплитудное распределение импульсов с детектора от монознергети- ческого излучени ) не зависит от ин- тенсивнбстй пика, а определ етс энергетическим разрешением детектора, все точки амплитудного распределени -с изменением интенсивности измен ютс a change in the pulse counting time and measurement errors of the thickness of the monitored radiation. Since the shape (amplitude distribution of pulses from the detector from monoenergy radiation) does not depend on the intense peak, but is determined by the energy resolution of the detector, all points of the amplitude distribution change with intensity.
пропорционально. При этом относитель- ньй вклад отраженного излучени в ре- перньй канал остаетс неизменным (отношение площади фигуры ДЕКМ к площади фигуры АБВГ равно отношению площади фигуры к площаДи фигуры АБ,В,Г) дл любых интенсивностей отраженного 2 и реперного 1 пиков и произвольны (но посто ннных) значений ширины каналов АГ и ДМ соответственно, что по звол ет осуществить до проведени in proportion. At the same time, the relative contribution of reflected radiation to the perpendicular channel remains unchanged (the ratio of the area of the DECM figure to the area of the ABC figure is equal to the ratio of the area of the figure to the area of AB, C, D) for any intensities of the reflected 2 and reference 1 peaks and arbitrary (but constant) widths of the AG and DM channels, respectively, which allows
00
налов АГ и ДМ соответственно, что по звол ет осуществить до проведени 5AH and DM, respectively, which allows for the implementation of 5
счета и iпyльcoв реперного канала автоматическую корректрфовку средней частоты их следовани путем уменьшени ее на величину, пропорциональную средней частоте следовани импульсов канала отраженного излучени . Искомый коэффициент пропорциональности можно определить по результатам измерени средней частоты следовани импульсов в обоих каналах при последовательном облучении двух контролируемьгх образцов различной тотцины. Поскольку период полураспада изотопа источникаthe counting and ipyl of the reference channel automatically correct the average frequency of their following by decreasing it by an amount proportional to the average frequency of the pulse of the reflected radiation channel. The sought proportionality coefficient can be determined from the results of measuring the average pulse frequency in both channels during the sequential irradiation of two control samples of various totsins. Since the half-life of the isotope source
313313
излучени значительно превышает врем , необходимое дл настройки устройства , интенсивность реперного пика 1 можно счита ть посто нной. Тогда искомый коэффициент пропорциональности равен отношению разности средних частот следовани импульсов в канале реперного излучени (равной разностиradiation significantly exceeds the time required to adjust the device, the intensity of the reference peak 1 can be considered constant. Then the desired proportionality coefficient is equal to the ratio of the difference between the average frequency of the pulse following in the reference radiation channel (equal to
площадей фигуры ДЕКМ и фигуры ,М))д и рассе нного пиков частично перекрык разности средних частот следовани импульсов в канале отраженного излучени (равной разности площадей фигуры АБВГ и фигуры АБ В Г).the areas of the DECM figure and the figure, M)) d and the scattered peaks partially overlap the difference in the average frequencies of pulses in the reflected radiation channel (equal to the difference in the areas of the ABCG figure and AB CG figure).
Возможны варианты реализации способа .Possible embodiments of the method.
Если после детектировани и разделени импульсов производитс цифро- аналоговое преобразование сигнала, то выдел ют любую необходимую долю -сигнала канала отраженного излучени и вычитание ее из сигнала канала реперного излучени до подачи реперного сигнала на врем задающий элемент, например на интегрирующий конденсатор. Однако в р де случаев целесообразно сохранить счетный режим работы устройства . При этом дл упрощени реализации способа желательно, чтобы об- .ратна величина коэффициента пропорциональности , т.е. коэффициента деле- н и средней частоты следовани им- . пульсов канала отраженного излучени , была равна целому числу, что можно достичь соответствующим выбором ширины (или положени относительно пика) любого из каналов.If, after detection and separation of pulses, a digital-to-analog conversion of the signal is performed, then any necessary fraction of the signal of the reflected radiation channel is extracted and subtracted from the signal of the channel of the reference radiation before the reference signal is applied to the time setting element, for example, to an integrating capacitor. However, in a number of cases it is advisable to maintain the counting mode of the device. At the same time, to simplify the implementation of the method, it is desirable that the return value of the proportionality coefficient, i.e. coefficient and the average frequency of the im. The pulses of the reflected radiation channel were equal to an integer number, which can be achieved by appropriately choosing the width (or position relative to the peak) of any of the channels.
Реализаци способа устройством, работающим в счетном режиме, также не представл ет затруднений, так как известно большое количество счетчиков с произвольным коэффициентом пересчета и схем, позвол ющих вычесть из одной последовательности импульсов другую.The implementation of the method by the device operating in the counting mode is also not difficult, since a large number of counters with an arbitrary conversion factor and circuits are known that can subtract another from one sequence of pulses.
Лабораторна проверка способа проводилась с использованием серийного источника излучени типа ГИК-57 на основе радиоактивного изотопа Кобальт-57, реперной линией служила основна лини в спектре источника с энергией квантов 122 кэВ. Отраженным пиком вл лс пик рассе нного от алюминиевых образцов излучени , при этом коллимационна система настраивалась и фиксировалась так, что среднее значение энергии квантов рассе нного излучени составл ло 100 кэВ. Интенсивность пика рассе нкого излучени варьировалась изменением толщины контролируемых алюминиевых образцов до 10 мм. В качестве детектора был использован стандартный сцинтиблок БДЭГ4-31-02А, энергетическое разрешение которого в области 100 кэВ составл ло 20%, вследствие чего аппаратурные спектры реперногоThe laboratory test of the method was carried out using a GIK-57 serial radiation source based on the Cobalt-57 radioactive isotope. The reference line was the main line in the spectrum of a source with a quanta energy of 122 keV. The reflected peak was the peak of radiation scattered from aluminum samples, while the collimation system was tuned and fixed so that the average energy of the scattered radiation quanta was 100 keV. The intensity of the scattered radiation peak was varied by varying the thickness of the controlled aluminum samples to 10 mm. A standard BDEG4-31-02A scintillation block was used as a detector; its energy resolution in the region of 100 keV was 20%, which resulted in the instrumental reference spectra
вались. Амплитудные селекторы были построены на базе компараторов 521СА4, триггеров К155ТМ2 и схем И-НЕ типа К555ЛЕ1, осуществл ющих логическийtossed Amplitude selectors were built on the basis of the 521CA4 comparators, the K155TM2 flip-flops, and the K555LE1 AND-N circuits implementing logical
5 отбор импульсов, попадающих в соответствующий дифференциальньй канал. Дл корректировки средней частоты следовани импульсов канала реперного излучени построен синхронный счет-..5 selection of pulses that fall into the corresponding differential channel. To correct the average pulse frequency of the reference radiation channel, a synchronous counting was built.
0 чик параллельного переноса с коэффициентом делени 30, вход которого подключен к выходу селектора канала отраженного излучени , а выход - к R-входу управл ющего RS-триггера,0 parallel transfer with a division factor of 30, whose input is connected to the output of the selector channel of the reflected radiation, and the output to the R input of the control RS flip-flop,
5 S-вход которого соединен с выходом селектора реперного канала. Неинвер- тирующий выход управл ющего триггера соединен с первым входом схемы И, второй вход которой подключен к выходу селектора реперного канала.5 S-input of which is connected to the output of the selector channel. The non-inverting output of the control trigger is connected to the first input of the AND circuit, the second input of which is connected to the output of the reference channel selector.
Таким образом, на выходе схемы И средн частота следовани импульсов меньше средней частоты следовани импульсов канала реперного излучени на 1/30 (что равн етс измеренному согласно способу коэффициенту пропорциональности ) от средней частоты следовани импульсов канала рассе нного излучени . Частота следовани импульсов в указанных точках измер лась с помощью приборов типа ПС02-4. Результаты измерени приведены в таблице.Thus, at the output of the circuit, And the average pulse frequency is less than the average pulse frequency of the reference radiation channel by 1/30 (which is equal to the proportionality coefficient measured by the method) from the average pulse frequency of the scattered radiation channel. The pulse frequency at the indicated points was measured using instruments of the PS02-4 type. The measurement results are shown in the table.
00
5five
00
Поскольку активность источника излучени на период измерений можно считать посто нной (период полураспада изотопа Кобальт-57 равен 280 дней), то обусловленна перекрытием пиков погрешность измерени с коррекцией - согласно предлагаемому способу (- 0,7%) значительно меньше, чем без коррекции (15%).Since the activity of the radiation source for the measurement period can be considered constant (the half-life of the Cobalt 57 isotope is 280 days), the measurement error with correction due to overlapping of the peaks, according to the proposed method (-0.7%) is much less than without correction (15 %).
Предлагаемый способ ренгенорадио- метрического измерени толщины позвол ет практически полностью исключить вли ние перекрыти пиков реперного и отраженного излучений и тем самым повысить точность измерени толщины изделий, ослабить требовани к энергетическому разрешению детекторов излучени , расширить класс примен емых в радиационной толщинометрии изотопных источников излучени и функциональные возможности самих толщиномеров .The proposed X-ray radiometric thickness measurement method makes it possible to almost completely eliminate the influence of the overlap of the reference and reflected radiation peaks and thereby increase the accuracy of measuring the thickness of the products, weaken the energy resolution of radiation detectors, expand the class of isotopic radiation sources used in radiation thickness and thickness gauges themselves.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU864019085A SU1325336A1 (en) | 1986-02-05 | 1986-02-05 | Method of x-ray radiometric measurement of thickness |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU864019085A SU1325336A1 (en) | 1986-02-05 | 1986-02-05 | Method of x-ray radiometric measurement of thickness |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1325336A1 true SU1325336A1 (en) | 1987-07-23 |
Family
ID=21220483
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU864019085A SU1325336A1 (en) | 1986-02-05 | 1986-02-05 | Method of x-ray radiometric measurement of thickness |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1325336A1 (en) |
-
1986
- 1986-02-05 SU SU864019085A patent/SU1325336A1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Авторское свидетельство СССР № 263170, кл. G 01 N 23/203, 1971. Авторское свидетельство СССР № 468084, кл. G 01 В 15/02,. 1975. Авторское свидетельство СССР № 505976, кл. G 01 Т 1/16, 1978. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4612660A (en) | Time resolved extended X-ray absorption fine structure spectrometer | |
Parrish et al. | Use of Counter Tubes in X‐Ray Analysis | |
US5598451A (en) | Apparatus for measuring the sulfur component contained in oil | |
US2967934A (en) | Apparatus for measuring the thickness of a deposit | |
Ballini et al. | Wavelength-resolved lifetime measurements of emissions from DNA components and poly rA at room temperature excited with synchrotron radiation | |
GB1560845A (en) | Quench determination in liquid scintillation counting systems | |
US3270200A (en) | Method and apparatus for measuring the concentration of an element in a mixture by an X-ray absorption analysis technique | |
US2848624A (en) | Spectrochemical analysis device | |
US4016419A (en) | Non-dispersive X-ray fluorescence analyzer | |
US3666943A (en) | Method of and apparatus for determining the mean size of given particles in a fluid | |
Small et al. | Construction and tuning of a monophoton decay fluorometer with high‐resolution capabilities | |
SU1325336A1 (en) | Method of x-ray radiometric measurement of thickness | |
US5357114A (en) | Method for use in liquid scintillation counting for detecting, recording and analyzing scintillation phenomena | |
US4151412A (en) | Method and apparatus for automatic spectrum scanning in a proportional counter | |
Nelson et al. | Gamma ray energy standards below 100 keV | |
Hill et al. | An Investigation of the Thermoluminescence of Fluorite Colored by X‐Ray Irradiation | |
Samson et al. | Autoionization of doubly excited Ne atoms into excited ionic states | |
Alves et al. | Peak shifts in gas proportional scintillation counters | |
Asch et al. | Line shape analysis of the 60 keV Mössbauer resonance in 237 Np: Interference effects | |
Honkimäki et al. | Energy-dispersive diffraction with synchrotron radiation and a germanium detector | |
SU477335A1 (en) | Method of crystalless X-ray analysis | |
SU1375953A1 (en) | Method of checking surface of roughness | |
JP2759922B2 (en) | Method for measuring high-order X-ray intensity | |
Romero et al. | Luminescence decay of ZnS: Ag in the 10− 7 to 1 s range by means of laser excitation | |
SU1176221A1 (en) | Method of radiospectral fluorescence determination of high-and medium-z element content (its versions) |