專利名稱：可調(diào)節(jié)高精度x射線測厚儀及測試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種射線測量領(lǐng)域，具體涉及一種可調(diào)節(jié)高精度X射線測厚儀及測試方法。
背景技術(shù)：
測厚儀的研究和應用開始于上世紀50年代早期，主要利用雙束光探測器接收光信號進行測量。70年代后期，則主要采用單束光探測器測厚技術(shù)。80年代核物理技術(shù)快速發(fā)展并曰益成熟，從軍事應用向民用工業(yè)應用轉(zhuǎn)變，根據(jù)射線與物質(zhì)相互作用的原理，核技術(shù)在邊緣學科、工業(yè)、農(nóng)業(yè)和醫(yī)學等方面都有廣泛的應用，同位素測厚儀應運而生。目前國內(nèi)造紙、塑料薄膜、無紡布、板材生產(chǎn)等行業(yè)使用的測厚儀95%以上為同位素測厚儀。隨著近幾年放射源丟失和泄露事故的時有發(fā)生，尤其是近期發(fā)生的日本福島核電站泄露事故,使人們越來越清楚地認識到放射性同位素的弊端,非核化成為同位素儀表發(fā)展的大方向。X射線具備放射性同位素所有的優(yōu)點，卻比放射源安全得多，因此是放射性同位素很好的替代品。目前X射線應用的非常廣泛，例如醫(yī)學透視、X射線顯微、工業(yè)CT、X射線探傷等等。歐美等發(fā)達國家在X射線方面的應用領(lǐng)先于我國，例如美國的Spellman公司是專業(yè)生產(chǎn)X射線裝置的大公司，他們已經(jīng)有非常成熟的X射線測厚技術(shù)，目前我國許多測厚廠家使用的都是進口 X射線測厚儀，價格都比較昂貴。近些年，隨著國產(chǎn)X射線管性能的提高和超高壓電源技術(shù)的成熟，國內(nèi)X射線測厚方面的研究也逐漸起步。但儀器在性能和工藝等方面跟國外生產(chǎn)的儀器比還有很大差距。 目前X射線測厚方面的研究還只是停留在初期試用階段，因此，相當大的國內(nèi)市場被歐美等發(fā)達國家占領(lǐng)。X射線管在工作時，燈絲被通電加熱到一定溫度才會產(chǎn)生大量的熱電子，又加上轟擊靶面，電子束的絕大部分能量都轉(zhuǎn)化為熱能，X射線的轉(zhuǎn)換率只有不到1%，所以在工作時 X射線管必須冷卻，以免陰極被加熱至熔化，受到損壞。連續(xù)能譜的X射線透過不同厚度的吸收物質(zhì)時，隨著吸收物質(zhì)厚度的增加，不但X 射線的總強度會減小，而且平均波長向短的方向移動，也就是高能粒子所占的比例加大，這是由于低能粒子容易被吸收的緣故。傳統(tǒng)的電離室大都采用膠粘密封的方式，在現(xiàn)場環(huán)境惡劣的情況下極易破損漏氣。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種射線可控、易防護、能量范圍可調(diào)的可調(diào)節(jié)高精度X射線測厚儀及測試方法。上述的目的通過以下的技術(shù)方案實現(xiàn)
一種可調(diào)節(jié)高精度X射線測厚儀，其組成包括連接架，所述的連接架一端連接具有高性能X射線管的X射線發(fā)射裝置，所述的連接架另一端連接具有高壓放大電路板的X射線接收裝置。
所述的可調(diào)節(jié)高精度X射線測厚儀，所述的X射線發(fā)射裝置包括外箱體，所述的外箱體內(nèi)裝具有高壓輸出端的可調(diào)高壓電源，所述的高壓輸出端通過導線連接X射線管的高壓輸入端，所述的X射線管的高壓輸入端裝在X射線管上，所述的X射線管裝在所述的外箱體內(nèi)，所述的外箱體頂端具有發(fā)射窗，所述的外箱體底端具有外部供電航插，所述的外部供電航插連接所述的可調(diào)高壓電源，所述的外部供電航插由外部提供+24V給高壓電源。所述的可調(diào)節(jié)高精度X射線測厚儀，所述的X射線接收裝置包括鋁箱體，所述的鋁箱體內(nèi)裝有電離室屏弊桶，所述的電離室屏弊桶內(nèi)具有電離室，所述的電離室連接高壓放大電路板，所述的高壓放大電路板通過導線連接低壓外部供電航插，所述的鋁箱體底部具有接收窗。所述的可調(diào)節(jié)高精度X射線測厚儀，所述的高壓電源受上位機控制，所述的高壓電源給燈絲高壓電源，所述的燈絲包含于X射線發(fā)生器內(nèi)部，所述的X射線發(fā)生器連接X能譜硬化裝置，X射線通過所述的X能譜硬化裝置發(fā)射給X射線接受電離室，所述的X射線接受電離室連接前置放大電路，所述的前置放大電路連接所述的上位機。一種用可調(diào)節(jié)高精度X射線測試方法，利用可控的X射線發(fā)生裝置和專用的X射線接收電離室來測量生產(chǎn)線上的帶材厚度，可調(diào)節(jié)高壓電源及燈絲電源中的高壓電源在射線管陰陽極之間形成電勢差，產(chǎn)生X射線；通過外部供給直流24V電壓轉(zhuǎn)換成可調(diào)的O IOKV高壓，通過X射線的接收情況進行厚度檢測。所述的可調(diào)節(jié)高精度X射線測試方法，由于電離室采集的信號非常微弱，通過所述的前置積分放大電路在信號輸入端由高阻直接從電離室取出信號，并進入積分放大電路，積分芯片選擇具有低溫漂、高穩(wěn)定性的AD549，積分電路采用雙電源供電，在電源接入端芯片附近均采取相應的濾波措施；在放大電路上還采用反饋方式來穩(wěn)定電路，把加到X射線管上的電壓整流成直流，檢測并控制此電壓，采用高壓測反饋高壓電壓，高壓電流；燈絲電流通過可變電阻實現(xiàn)無級調(diào)整，高壓變壓的初級采用高頻激勵，采用高穩(wěn)定度的電壓檢測電阻及低漂移運算放大器。有益效果
I.本發(fā)明突破了傳統(tǒng)的應用放射源穿透被測物的測量方式，利用可控的X射線發(fā)生裝置和專用的X射線接收電離室來測量生產(chǎn)線上的帶材厚度，測量準確。2.本發(fā)明的測厚儀具有射線可控、易防護、能量范圍可調(diào)、測量精度高、使用壽命長、維護簡單。3.本發(fā)明市場份額大概占到全國的80% ;可調(diào)節(jié)高精度X射線測厚儀的成功研制使我們的厚度測量產(chǎn)品推陳出新，更加多樣化，使我們的產(chǎn)品更加具有市場競爭力，從而贏得更多的市場份額。4.本發(fā)明采用的高性能X射線管作為射線發(fā)生裝置中的燈絲靶材均為鎢元素，所產(chǎn)生的X射線光譜為連續(xù)譜，根據(jù)測量對象的不同如紙張、塑料薄膜、無紡布、鋁板等多種材料和被測物厚度在ImmlOmm中間，能夠?qū)崿F(xiàn)X射線能量范圍在O 70KeV可調(diào)。5.本發(fā)明采用的可調(diào)節(jié)高壓電源及燈絲電源中的高壓電源的作用是產(chǎn)生高壓，從而在射線管陰陽極之間形成電勢差，產(chǎn)生X射線；通過外部供給直流24V電壓轉(zhuǎn)換成可調(diào)的 O IOKV高壓；保證了 X射線的穩(wěn)定性并一個高精度的燈絲電源調(diào)節(jié)電路，以穩(wěn)定電子束的大小。
6.本發(fā)明的X射線的發(fā)生主要由管電壓和管電流決定的，與管電壓的立方或平方及管電流成正比；若換算到厚度上，對于管電壓的波動來說要增大4 10倍，對于管電流的波動要增大I 4倍；所以要求X射線驅(qū)動器有很高的穩(wěn)定性。7.本發(fā)明把加到X射線管上的電壓整流成直流，檢測并控制此電壓，采用高壓測反饋，從而達到了高穩(wěn)定度；高壓電壓，高壓電流，燈絲電流通過可變電阻實現(xiàn)無級調(diào)整，使射線管根據(jù)實際的要求來調(diào)整工作環(huán)境，延長了射線管壽命和保證測量精度；高壓變壓的初級采用高頻激勵，使控制高速化和外型小巧化；采用高穩(wěn)定度的電壓檢測電阻及低漂移運算放大器。8.本發(fā)明的冷卻裝置是用導熱環(huán)氧樹脂將射線管包裹，再在環(huán)氧樹脂外加裝一定厚度的鋁合金散熱塊能夠起到射線防護作用。9.本發(fā)明所使用的X能譜硬化裝置中的X射線管產(chǎn)生的X射線并不是單能X射線，而是寬能譜的連續(xù)X射線，考慮了能譜的硬化；通過對不同物質(zhì)的吸收實驗，在X射線管發(fā)射窗口前加上不同厚度的低能濾片和準直柵達到了X能譜的硬化處理的目的。10.本發(fā)明采用的測厚儀的電離室作為射線探測器，它的靈敏度較高，適合在線測量的要求，高性能焊封電離室，采用全新密封工藝，具有耐高溫抗腐蝕的特性，比傳統(tǒng)膠粘電離室性能更好壽命更長，更能適應現(xiàn)場的惡劣環(huán)境。


附圖I為本產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖2為附圖I中X射線發(fā)射裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖3為本產(chǎn)品的工作原理圖原理圖。附圖4為本產(chǎn)品的厚度測量原理圖。附圖5為本產(chǎn)品的積分放大電路圖。
具體實施例方式
實施例I :
一種可調(diào)節(jié)高精度X射線測厚儀，其組成包括連接架I，所述的連接架一端連接具有高性能X射線管2的X射線發(fā)射裝置3，所述的連接架另一端連接具有X射線電離室14的 X射線接收裝置5。實施例2
實施例I所述的可調(diào)節(jié)高精度X射線測厚儀，所述的X射線發(fā)射裝置包括外箱體6，所述的外箱體內(nèi)裝具有高壓輸出端7的可調(diào)高壓電源8，所述的高壓輸出端通過導線連接X射線管的高壓輸入端9，所述的X射線管的高壓輸入端裝在X射線管上，所述的X射線管裝在所述的外箱體內(nèi)，所述的外箱體頂端具有發(fā)射窗10，所述的外箱體底端具有外部供電航插 11，所述的外部供電航插連接所述的可調(diào)高壓電源，所述的外部供電航插由外部提供+24V 高壓電源。實施例4
實施例I所述的可調(diào)節(jié)高精度X射線測厚儀，所述的X射線接收裝置包括鋁箱體12， 所述的鋁箱體內(nèi)裝有電離室屏弊桶13，所述的電離室屏弊桶內(nèi)具有電離室14，所述的電離室連接高壓放大電路板，所述的高壓放大電路板通過導線連接低壓外部供電航插15，所述的鋁箱體底部具有接收窗16。
實施例4
實施例3所述的可調(diào)節(jié)高精度X射線測厚儀，所述的高壓電源受上位機控制，所述的高壓電源給燈絲高壓電源，所述的燈絲包含于X射線發(fā)生器內(nèi)部，所述的X射線發(fā)生器連接 X能譜硬化裝置，X射線通過所述的X能譜硬化裝置發(fā)射給X射線接受電離室，所述的X射線接受電離室連接前置放大電路，所述的前置放大電路連接所述的上位機。實施例5
一種用可調(diào)節(jié)高精度X射線測試方法，把加到X射線管上的電壓整流成直流，檢測并控制此電壓，采用高壓測反饋；高壓電壓，高壓電流，燈絲電流通過可變電阻實現(xiàn)無級調(diào)整， 射線管根據(jù)實際的要求來調(diào)整工作環(huán)境；高壓變壓的初級采用高頻激勵，用以控制高速化和外型小巧化；采用高穩(wěn)定度的電壓檢測電阻及低漂移運算放大器。實施例6
實施例5所述的用可調(diào)節(jié)高精度X射線測試方法，所述的前置積分放大電路，由于電離室采集的信號非常微弱，在信號輸入端由高阻直接從電離室取出信號，并進入積分放大電路，積分芯片選擇具有低溫漂、高穩(wěn)定性的AD549，積分電路采用雙電源供電，在電源接入端芯片附近均采取相應的濾波措施；在放大電路上還采用多種反饋方式來穩(wěn)定電路，消除干擾。實施例7
上述實施例I所述的可調(diào)節(jié)高精度X射線測厚儀，利用波長短、能量大的X射線透過被測物體產(chǎn)生的衰減同被測物體的厚度成正比的原理測量板帶材厚度。按此原理制成的儀器為X射線測厚儀，用于板帶材的在線測量。X射線測厚儀通過調(diào)整X射線管的電壓；選擇 X射線能量，就能適應于各種被測物質(zhì)。實施例8
上述實施例所述的可調(diào)節(jié)高精度X射線測厚儀，
被測材料對X射線吸收的能力同材料的厚度有如下關(guān)系
I=IOe- λ d
式中I為射線穿透材料后的射線強度；10為射線原始強度；λ為衰減系數(shù)，取決于材質(zhì)；d為被測材料厚度。由上式可見，射線通過被測材料時是按指數(shù)規(guī)律衰減的，當λ已知時，測定I及IO就可以確定材料厚度d。
權(quán)利要求
1.一種可調(diào)節(jié)高精度X射線測厚儀，其組成包括連接架，其特征是所述的連接架一端連接具有高性能X射線管的X射線發(fā)射裝置，所述的連接架另一端連接具有高壓放大電路板的X射線接收裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的可調(diào)節(jié)高精度X射線測厚儀，其特征是所述的X射線發(fā)射裝置包括外箱體，所述的外箱體內(nèi)裝具有高壓輸出端的可調(diào)高壓電源，所述的高壓輸出端通過導線連接X射線管的高壓輸入端，所述的X射線管的高壓輸入端裝在X射線管上，所述的X射線管裝在所述的外箱體內(nèi)，所述的外箱體頂端具有發(fā)射窗，所述的外箱體底端具有外部供電航插，所述的外部供電航插連接所述的可調(diào)高壓電源，所述的外部供電航插由外部提供+24V給高壓電源。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的可調(diào)節(jié)高精度X射線測厚儀，其特征是所述的X射線接收裝置包括鋁箱體，所述的鋁箱體內(nèi)裝有電離室屏弊桶，所述的電離室屏弊桶內(nèi)具有電離室，所述的電離室連接高壓放大電路板，所述的高壓放大電路板通過導線連接低壓外部供電航插，所述的鋁箱體底部具有接收窗。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可調(diào)節(jié)高精度X射線測厚儀，其特征是所述的高壓電源受上位機控制，所述的高壓電源給燈絲高壓電源，所述的燈絲包含于X射線發(fā)生器內(nèi)部，所述的X射線發(fā)生器連接X能譜硬化裝置，X射線通過所述的X能譜硬化裝置發(fā)射給X射線接受電離室，所述的X射線接受電離室連接前置放大電路，所述的前置放大電路連接所述的上位機。
5.一種用可調(diào)節(jié)高精度X射線測試方法，其特征是利用可控的X射線發(fā)生裝置和專用的X射線接收電離室來測量生產(chǎn)線上的帶材厚度，可調(diào)節(jié)高壓電源及燈絲電源中的高壓電源在射線管陰陽極之間形成電勢差，產(chǎn)生X射線；通過外部供給直流24V電壓轉(zhuǎn)換成可調(diào)的O IOKV高壓，通過X射線的接收情況進行厚度檢測。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的可調(diào)節(jié)高精度X射線測試方法，其特征是由于電離室采集的信號非常微弱，通過所述的前置積分放大電路在信號輸入端由高阻直接從電離室取出信號，并進入積分放大電路，積分芯片選擇具有低溫漂、高穩(wěn)定性的AD549，積分電路采用雙電源供電，在電源接入端芯片附近均采取相應的濾波措施；在放大電路上還采用反饋方式來穩(wěn)定電路，把加到X射線管上的電壓整流成直流，檢測并控制此電壓，采用高壓測反饋；高壓電壓，高壓電流，燈絲電流通過可變電阻實現(xiàn)無級調(diào)整，高壓變壓的初級采用高頻激勵， 采用高穩(wěn)定度的電壓檢測電阻及低漂移運算放大器。
全文摘要
可調(diào)節(jié)高精度X射線測厚儀及測試方法。X射線管在工作時，燈絲被通電加熱到一定溫度才會產(chǎn)生大量的熱電子，又加上轟擊靶面，電子束的絕大部分能量都轉(zhuǎn)化為熱能，X射線的轉(zhuǎn)換率只有不到1%，所以在工作時X射線管必須冷卻，以免陰極被加熱至熔化，受到損壞。一種可調(diào)節(jié)高精度X射線測厚儀,其組成包括連接架(1)，所述的連接架一端連接具有高性能X射線管(2)的X射線發(fā)射裝置(3)，所述的連接架另一端連接具有X射線接收電離室(14)的X射線接收裝置(5)。本發(fā)明通過X射線測量帶材厚度。
文檔編號G01B15/02GK102607476SQ20121000191
公開日2012年7月25日 申請日期2012年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月5日
發(fā)明者侯躍新, 周冬亮, 李巖, 李鋼, 梅雪松, 肖丹, 鄭輝 申請人:黑龍江省科學院技術(shù)物理研究所