[go: up one dir, main page]

RU2011164C1 - Method for measuring thickness of coating - Google Patents

Method for measuring thickness of coating Download PDF

Info

Publication number
RU2011164C1
RU2011164C1 SU4949984A RU2011164C1 RU 2011164 C1 RU2011164 C1 RU 2011164C1 SU 4949984 A SU4949984 A SU 4949984A RU 2011164 C1 RU2011164 C1 RU 2011164C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
coating
radiation
beta radiation
backscattered
thickness
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Э.Л. Ольховко
В.С. Парнасов
А.Д. Тумулькан
Original Assignee
Парнасов Владислав Серафимович
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Парнасов Владислав Серафимович filed Critical Парнасов Владислав Серафимович
Priority to SU4949984 priority Critical patent/RU2011164C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2011164C1 publication Critical patent/RU2011164C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
  • Length-Measuring Devices Using Wave Or Particle Radiation (AREA)

Abstract

FIELD: measuring equipment. SUBSTANCE: method involves irradiating reference samples of materials with atomic numbers approaching closely those of the coating material with bunches of beta radiation with energies E1 and E2, recording each time the intensities of backscatter beta radiation. The bunch with boundary energy E1 is selected on the condition of ensuring saturation intensity of backscatter flow of beta radiation. Intensity n∞(E2) of saturated flow of backscatter radiation with boundary energy E2 from coating material is determined by recording the flows with boundary energies E1 and E2 from reference samples and recording the flow E1 from test article. Normalized signal is calculated by the relation submitted in the description. Thickness of coating is found from the graduating characteristic of thickness gauge. EFFECT: higher accuracy of measuring thickness of multicomponent coating of variable composition. 1 dwg

Description

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частности к неразрушающим способам измерения толщины покрытия на изделиях, основанным на использовании взаимодействия излучения радиоизотопных источников с веществом. The invention relates to a control and measuring technique, in particular to non-destructive methods for measuring the thickness of a coating on products based on the use of the interaction of radiation from radioisotope sources with a substance.

Наиболее близким к изобретению является способ раздельного излучения толщин слоев двухслойного покрытия, заключающийся в том, что контролируемое изделие поочередно облучают пучками бета-излучения с различными граничными энергиями Е1 и Е2 и регистрируют интенсивности n(П1, П2, Е1) и n(П1, П2, Е2) потоков обратнорассеянного бета-излучения с энергиями Е1 и Е2 поочередно облучают образец из материала основания и регистрируют интенсивности no(Е1) и no(Е2) потоков обратнорассеянного бета-излучения, пучками бета-излучения с энергиями Е1 и Е2 поочередно облучают образец из материала верхнего слоя покрытия и регистрируют интенсивности n∞ (Е1) и n∞ (Е2), рассчитывают нормированные сигналы
N(П1, П2, E1) =

Figure 00000001

и N(П1, П2, E2) =
Figure 00000002
и при помощи заранее составленных сетевых градуировочных графиков, связывающих нормированные сигналы с толщинами слоев П1 и П2, определяют значения П1 и П2 по координатам точки пересечения сигналов N(П1, П2, Е1) и N(П1, П2, Е2).Closest to the invention is a method for separate radiation of the thicknesses of the layers of a two-layer coating, which consists in the fact that the controlled product is alternately irradiated with beta beams with different boundary energies E 1 and E 2 and the intensities n (P 1 , P 2 , E 1 ) are recorded and n (P 1 , P 2 , E 2 ) backscattered beta radiation flows with energies E 1 and E 2 alternately irradiate the sample from the base material and register the intensities n o (E 1 ) and n o (E 2 ) backscattered beta radiation flows beams of beta radiation with energies E 1 and E 2 alternately irradiate a sample from the material of the upper coating layer and record the intensities n ∞ (E 1 ) and n ∞ (E 2 ), normalized signals are calculated
N (P 1 , P 2 , E 1 ) =
Figure 00000001

and N (P 1 , P 2 , E 2 ) =
Figure 00000002
and using pre-compiled network calibration graphs linking the normalized signals with the layer thicknesses P 1 and P 2 , determine the values of P 1 and P 2 according to the coordinates of the intersection of signals N (P 1 , P 2 , E 1 ) and N (P 1 , P 2 , E 2 ).

Недостатком способа-прототипа является то, что он не обеспечивает требуемую точность измерения толщины покрытия сложного переменного состава, так как этот способ применим лишь тогда, когда имеется возможность пучками бета-излучения Е1 и Е2 облучать образцы материала контролируемого покрытия с толщиной больше толщины насыщения и определять интенсивности n∞ (Е1) и n∞ (Е2) потоков непосредственно путем измерения, и неосуществим, когда невозможно иметь соответствующие образцы в наличии при измерении покрытий сложного переменного состава.The disadvantage of the prototype method is that it does not provide the required accuracy of measuring the coating thickness of a complex variable composition, since this method is applicable only when there is the possibility of beta-rays E 1 and E 2 to irradiate samples of the material of the controlled coating with a thickness greater than the saturation thickness and determine the intensities n ∞ (E 1 ) and n ∞ (E 2 ) of the streams directly by measurement, and it is not feasible when it is impossible to have the appropriate samples available when measuring coatings of complex variable composition and.

Цель изобретения - повышение точности измерения толщины покрытия переменного элементного состава. The purpose of the invention is to increase the accuracy of measuring the thickness of the coating of variable elemental composition.

Это достигается тем, что выбирают два пучка - бета-излучения с различными граничными энергиями Е1 и Е2 поочередно направляют каждый пучок на контролируемое изделие и регистрируют интенсивности n(П, Е1) и n(П, Е2) потоков обратнорассеянного бета-излучения, пучок бета-излучения, c большей граничной энергией Е2 направляют на образец из материала основания и регистрируют интенсивность no(E2) потоков обратнорассеян- ного бета-излучения, определяют интенсивность

Figure 00000003
(E2) насыщенного потока обратнорассеянного излучения с граничной энергией Е2от материала покрытия, рассчитывают нормированный сигнал N (П, Е2)
N(П, E2) =
Figure 00000004
, определяют контролируемую толщину П покрытия по заранее установленной градуировочной характеристике толщиномера П = = f[N(П, Е2)] , связывающей толщину П покрытия с нормированными сигналами N(П, Е2), при этом для определения интенсивности обратнорассеянного излучения
Figure 00000005
(E2) выбирают вспомогательные образцы из материалов с близкими атомными номерами к измеряемому покрытию, последовательно направляют на каждый из них пучки бета-излучения с энергией Е1 и Е2 и каждый раз регистрируют интенсивности обратнорассеянного бета-излучения, а пучок с граничной энергией Е1 выбирают с условием обеспечения насыщения интенсивности потока обратнорассеянного бета-излучения в диапазоне контролируемых толщин, т. е. n(П, Е1) = n∞ (Е1), и расчет нормированного сигнала производят по формуле N(П, E2) =
Figure 00000006

Суть способа заключается в следующем.This is achieved by the fact that two beams are selected - beta radiation with different boundary energies E 1 and E 2, each beam is directed alternately to the controlled product and the intensities n (P, E 1 ) and n (P, E 2 ) of backscattered beta-flows are recorded radiation, a beta radiation beam with a larger boundary energy E 2 is directed to the sample from the base material and the intensity n o (E 2 ) of backscattered beta radiation flows is recorded, the intensity is determined
Figure 00000003
(E 2 ) saturated backscattered radiation flux with a boundary energy E 2 from the coating material, calculate the normalized signal N (P, E 2 )
N (P, E 2 ) =
Figure 00000004
, determine the controlled thickness P of the coating according to a predetermined calibration characteristic of the thickness gauge P = f [N (P, E 2 )], which connects the thickness P of the coating with normalized signals N (P, E 2 ), while determining the intensity of backscattered radiation
Figure 00000005
(E 2 ) select auxiliary samples from materials with close atomic numbers to the measured coating, sequentially send beta beams with energy E 1 and E 2 to each of them, and each time the intensities of backscattered beta radiation are recorded, and the beam with boundary energy E 1 is selected with the condition that the intensity of the backscattered beta radiation flux is saturated in the range of controlled thicknesses, i.e., n (P, E 1 ) = n ∞ (E 1 ), and the normalized signal is calculated by the formula N (P, E 2 ) =
Figure 00000006

The essence of the method is as follows.

Выполнение необходимого условия насыщения интенсивности потока обратнорассеянного бета-излучения для пучка Е1 в диапазоне измеряемых толщин покрытия П можно обеспечить, используя справочные данные толщины насыщения для источников бета-излучения с различными граничными энергиями.The fulfillment of the necessary condition for saturating the intensity of the backscattered beta radiation flux for the E 1 beam in the range of measured coating thicknesses P can be achieved using reference data on the saturation thickness for beta radiation sources with different boundary energies.

В качестве вспомогательных образцов целесообразно выбирать материалы с достаточно близкими атомными номерами, число образцов устанавливается из требований обеспечения точности измерения. В этом случае значение интенсивности насыщения потока

Figure 00000007
(E2), необходимого для реализации предлагаемого способа, можно рассчитать по соотношению
Figure 00000008
(E2) = n(Z1, E2)+
Figure 00000009
× [n(Z2, E2)-n(Z1, E2)] .It is advisable to choose materials with sufficiently close atomic numbers as auxiliary samples; the number of samples is established from the requirements for ensuring the accuracy of measurement. In this case, the value of the intensity of flow saturation
Figure 00000007
(E 2 ), necessary for the implementation of the proposed method, can be calculated by the ratio
Figure 00000008
(E 2 ) = n (Z 1 , E 2 ) +
Figure 00000009
× [n (Z 2 , E 2 ) -n (Z 1 , E 2 )].

В случае близких атомных номеров материала основания Zo и материала покрытия Z (| Z-Zo| ≅ 5) в качестве одного из вспомогательных образцов можно использовать образец материала, а расчет интенсивности

Figure 00000010
(E2) насыщенного потока выполнить по соотношению:
Figure 00000011
(E2) = no(E2) +
Figure 00000012
× n(Z1, E2)-no(E2) где no(Е1) - интенсивность потока обратно рассеянного бета-излучения источника с энергией Е1 от материала основания.In the case of close atomic numbers of the base material Zo and the coating material Z (| ZZ o | ≅ 5), a material sample can be used as one of the auxiliary samples, and the intensity calculation
Figure 00000010
(E 2 ) saturated flow to perform according to the ratio:
Figure 00000011
(E 2 ) = n o (E 2 ) +
Figure 00000012
× n (Z 1 , E 2 ) -n o (E 2 ) where n o (E 1 ) is the intensity of the backscattered beta radiation flux of the source with energy E 1 from the base material.

В общем случае для определения

Figure 00000013
(E2) необходимо использовать заранее снятые зависимости интенсивностей насыщенного потока обратно рассеянного бета-излучения от образцов с атомными номерами Z в случаях источников Е1 и Е2.In general, to determine
Figure 00000013
(E 2 ) it is necessary to use the previously measured dependences of the intensities of the saturated backscattered beta radiation flux on samples with atomic numbers Z in the cases of sources E 1 and E 2 .

Если проведено два измерения с источником с энергией Е1 с атомными номерами Z1 и Z2 и получены значения n(Z1, Е1) и n(Z2, Е1), и третье измерение на исследуемом покрытии и получено значение n∞ (Е1), то применив интерполяционный многочлен первой степени (см. М. Я. Выгодский. "Справочник по высшей математике", М. , Наука, 1973, с. 476), можно рассчитать приближенное значение атомного номера исследуемого покрытия в точке измерения:

Figure 00000014
= Z1+(Z2-Z1)
Figure 00000015
.If two measurements are taken with a source with energy E 1 with atomic numbers Z 1 and Z 2 and the values n (Z 1 , E 1 ) and n (Z 2 , E 1 ) are obtained, and the third measurement on the test coating and the value n ∞ is obtained (E 1 ), then applying the interpolation polynomial of the first degree (see M. Ya. Vygodsky. "Handbook of Higher Mathematics", M., Nauka, 1973, p. 476), it is possible to calculate the approximate value of the atomic number of the studied coating at the measurement point :
Figure 00000014
= Z 1 + (Z 2 -Z 1 )
Figure 00000015
.

Проведя затем измерения с источником с энергией Е2 на образцах с атомными номерами Z1 и Z2, получив значения n(Z2, Е1) и n (Z1, Е2) и, применив интерполяционный многочлен первой степени, рассчитываем значение интенсивности

Figure 00000016
(E2) насыщенного потока:
Figure 00000017
(E2) = n(Z1, E2)+[n(Z2, E2)-n(Z1E2)
Figure 00000018
,
Подставляя полученное выше значение ZHat, получаем соотношение для расчета интенсивности насыщенного потока в случае интерполяции многочленом первой степени:
Figure 00000019
(E2) = n(Z1, E2)+[n(Z2, E2)-n(Z1, E2)]
Figure 00000020

В случае необходимости уменьшения доли погрешности измерения, обусловленной приближенным вычислением значения
Figure 00000021
(E2) возможно применение интерполяционных многочленов более высокой степени, соответственно увеличивая число образцов с известными атомными номерами и соответствующих измерений с источниками с энергиями Е1 и Е2.Then, taking measurements with a source of energy E 2 on samples with atomic numbers Z 1 and Z 2 , obtaining the values of n (Z 2 , E 1 ) and n (Z 1 , E 2 ) and applying the interpolation polynomial of the first degree, we calculate the intensity value
Figure 00000016
(E 2 ) saturated stream:
Figure 00000017
(E 2 ) = n (Z 1 , E 2 ) + [n (Z 2 , E 2 ) -n (Z 1 E 2 )
Figure 00000018
,
Substituting the ZHat value obtained above, we obtain the ratio for calculating the intensity of the saturated flow in the case of interpolation by a polynomial of the first degree:
Figure 00000019
(E 2 ) = n (Z 1 , E 2 ) + [n (Z 2 , E 2 ) -n (Z 1 , E 2 )]
Figure 00000020

If it is necessary to reduce the proportion of measurement error due to the approximate calculation of the value
Figure 00000021
(E 2 ) it is possible to use interpolation polynomials of a higher degree, respectively increasing the number of samples with known atomic numbers and corresponding measurements with sources with energies E 1 and E 2 .

Изобретение поясняется графическим материалом, на котором представлены зависимости регистрируемых потоков обратно рассеянного бета-излучения с энергиями Е1 и Е2 от материалов вспомогательных образцов с атомными номерами Z. При выборе двух образцов атомных номера Z1 и Z2 оценка ZHat измеряемого покрытия с Z, позвляет получить оценку

Figure 00000022
(E2) обратно рассеянного излучения от материала контролируемого покрытия насыщенного слоя n∞ (Е2). (56) Тумулькан А. Д. О раздельном измерении толщины слоев двухслойных покрытий методом регистрации обратнорассеянного бета-измерения. Дефектоскопия, N 6, 1980, с. 101-104.The invention is illustrated by graphic material, which shows the dependence of the recorded fluxes of backscattered beta radiation with energies E 1 and E 2 on the materials of auxiliary samples with atomic numbers Z. When choosing two samples of atomic numbers Z 1 and Z 2, the ZHat estimate of the measured coating with Z, allows you to get an estimate
Figure 00000022
(E 2 ) back-scattered radiation from the material of the controlled coating of the saturated layer n ∞ (E 2 ). (56) Tumulkan A.D. On the separate measurement of the thickness of the layers of two-layer coatings by the method of recording the backscattered beta measurement. Defectoscopy, N 6, 1980, p. 101-104.

Claims (1)

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ТОЛЩИНЫ ПОКРЫТИЯ, заключающийся в том, что направляют пучки бета-излучения с различными граничными энергиями E1 и E2 поочередно на контролируемое изделие и регистрируют интенсивности n (П, E1) и n(П, E2) потоков обратнорассеянного бета-излучения, пучок бета-излучения с большей граничной энергией E2 направляют на образец из материала основания и регистрируют интенсивность n0(E2) потока, определяют интенсивность
Figure 00000023
(E2) насыщенного потока обратнорассеянного излучения с граничной энергией E2 от материала покрытия, рассчитывают нормированный сигнал N(П, E2) и определяют контролируемую толщину П покрытия по градуировочной характеристике толщиномера П = f[N(П, E2)] , отличающийся тем, что, с целью увеличения точности измерения толщины многоэлементного покрытия переменного состава, выбирают вспомогательные образцы из материалов с близкими атомными номерами к материалу покрытия, последовательно направляют на каждый из них пучки бета-излучения с энергиями E1 и E2 и каждый раз регистрируют интенсивности обратнорассеянного бета-излучения, пучок с граничной энергией E1выбирают с условием обеспечения насыщения интенсивности потока обратнорассеянного бета-излучения в диапазоне контролируемых толщин, т. е. n(П, E1) = n∞(E1), интенсивность
Figure 00000024
(E2) насыщенного потока обратнорассеянного излучения с граничной энергией E2 от материала покрытия определяют по зарегистрированным интенсивностям потоков обратнорассеянного бета-излучения с граничной энергией E1 и E2 от вспомогательных образцов и потока n∞ (E1) от контролируемого изделия, а расчет нормированного сигнала производят по соотношению
N(П, E2) =
Figure 00000025
.METHOD FOR MEASURING THE COATING THICKNESS, which consists in directing beta radiation beams with different boundary energies E 1 and E 2 alternately to the controlled product and recording the intensities n (P, E 1 ) and n (P, E 2 ) of backscattered beta radiation, a beta radiation beam with a larger boundary energy E 2 is directed to the sample from the base material and the intensity n 0 (E 2 ) of the flow is recorded, the intensity is determined
Figure 00000023
(E 2 ) a saturated flux of backscattered radiation with a limiting energy E 2 from the coating material, calculate the normalized signal N (P, E 2 ) and determine the controlled thickness P of the coating by the calibration characteristic of the thickness gauge P = f [N (P, E 2 )], characterized in that, in order to increase the accuracy of measuring the thickness of a multi-element coating of variable composition, auxiliary samples are selected from materials with close atomic numbers to the coating material, and beta-radiation beams with energies E are sequentially sent to each of them 1 and E 2 and each time the intensities of backscattered beta radiation are recorded, a beam with a boundary energy E 1 is selected with the condition that the intensity of the backscattered beta radiation flux is saturated in the range of controlled thicknesses, i.e., n (П, E 1 ) = n ∞ (E 1 ), intensity
Figure 00000024
(E 2 ) saturated backscattered radiation flux with a boundary energy of E 2 from the coating material is determined by the recorded intensities of backscattered beta radiation flux with a boundary energy of E 1 and E 2 from auxiliary samples and a flux n ∞ (E 1 ) from the controlled product, and the calculation normalized signal produced by the ratio
N (P, E 2 ) =
Figure 00000025
.
SU4949984 1991-07-27 1991-07-27 Method for measuring thickness of coating RU2011164C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4949984 RU2011164C1 (en) 1991-07-27 1991-07-27 Method for measuring thickness of coating

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4949984 RU2011164C1 (en) 1991-07-27 1991-07-27 Method for measuring thickness of coating

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2011164C1 true RU2011164C1 (en) 1994-04-15

Family

ID=21581637

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU4949984 RU2011164C1 (en) 1991-07-27 1991-07-27 Method for measuring thickness of coating

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2011164C1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4168431A (en) Multiple-level X-ray analysis for determining fat percentage
US6281498B1 (en) Infrared measuring gauges
JPH10123071A (en) Method and equipment for x ray analysis
US4377869A (en) Procedure for measuring coating rates
US4785401A (en) Method and device for determining an energy-independent X-ray attenuation factor in a region of an object
US3082323A (en) Radiation analysis
RU2011164C1 (en) Method for measuring thickness of coating
US3452193A (en) Moisture content measuring method and apparatus
GB2260403A (en) Measurement of paint coating quantity
JP2685726B2 (en) X-ray analyzer
CA2261712C (en) Detection of water constituents
Mayer et al. A scintillation counter technique for the X-ray determination of bone mineral content
US5020356A (en) Method and apparatus for measuring characteristics of a multilayer product
US5166964A (en) Method and apparatus for measuring density
JPS6170444A (en) Concentration analysis method using electron beam microanalyzer
RU2037773C1 (en) X-ray method of measurement of thickness of material
SU1597703A1 (en) Method of nondestructive inspection of distribution of radiating nuclide in samples
RU2086954C1 (en) Method for measuring of absolute value of body density
JP3018043B2 (en) Calibration curve creation method for film thickness measurement
JP2615064B2 (en) Material inspection method by X-ray diffraction method
JPH0229983B2 (en)
JP3399861B2 (en) X-ray analyzer
JP2930866B2 (en) X-ray analysis method and apparatus used therefor
JP2896904B2 (en) Calibration curve creation method for fluorescent X-ray film thickness measurement
JPH01219529A (en) Method and device for stress measurement