POPIS VYNALEZU

ČESKOSLOVENSKA SOCIALISTICKÁ R E P U B L I K A

POPIS VYNALEZU

155088

K AUTORSKÉMU OSVĚDČENÍ ( l É Š

MPT

G 0 1 1 1/18

PT

21 g 18/01

MDT

620.179.14

Přihlášeno 19. XII. 1972 (PV 8749-72]

Zveřejněno 17. IX. 1973 ÚRAD PRO VYNÁLEZY A OBJEVY

Autor vynálezu

Vydáno 15. X. 1974

Ing. JOSEF GREGOR, KLECANY, ing. FRANTIŠEK HAMÁČEK, HRADEC KRÁLOVÉ a RNDr. LEON SEVERA, PRAHA

Způsob radiometrického měření

dielektrickém, na principu ultrazvuku a tak Vynález se týká způsobu radiometrického dále. Nevýhodou všech těchto známých meměření kovových výztuží o atomovém čísle tod měření, kterých je celkem asi dvanáct, Zi, například ocelových lan takzvaných korje to, že zpravidla umožňují určit pouze jedů, vyztužujícícli materiál o atomovém čísle Z2, například gumové dopravníkové pásy za 5 den sledovaný parametr, to je buď vzájemnou vzdálenost, na příklad rozteč ocelových předpokladu, že platí vztah, že atomové čískordů, nebo hloubku jejich uložení v dopravlo Zi je větší než atomové číslo Z2, přičemž níkovém pásu. Je třeba každý ze sledovaatomové číslo Z2 nemá zásadně přesáhnout ných parametrů měřit odděleně. Jednak múhodnotu 20, při které radiometrická aparatura pomocí jediného zdroje záření měří 10 že být použito dvou měřicích cest, nebo nejdříve je provedeno měření jednoho parasoučasně vzájemné vzdálenosti kovových metru, například vzdálenost ocelových korvýztuží o atomovém čísle Zi vyztužující materiál o atomovém čísle Z2 a hloubku uložedů, a potom měření druhého parametru. Provedení každého měření vyžaduje určitou ní těchto kovových výztuží v materiálu uplatněním zpětně rozptýleného kvantového zá- is dobu. V mnoha praktických případech však technologický proces vyžaduje zkrátit na ření, přičemž výstupní signál zobrazuje současně jak vzájemnou vzdálenost kovových minimum čas potřebný pro. nevýrobní opevýztuží o atomovém čísle Zi, tak i hloubku race. jejich uložení. Řešení podle předmětu vynálezu takovéto Doposud známá měření roztečí ocelových 10 zkrácení času umožňuje a radu jiných nelan, takzvaných kordů, v gumových dopravdostatků odstraňuje tím, že radiomerická aparatura pomocí jediného droje záření níkových pásech a rovněž tak měření hloubky uložení ocelových kordů od povrchu doměří současně vzájemné vzdálenosti kovových výztuží o atomovém čísle Zi vyztužujípravníkového pásu je prováděno řadou různých způsobů. Jedním z nich je například 25 cí materiál o atomovém čísle Z2 a hloubprozařování vybraného vzorku pomocí rentku uložení těchto kovových výztuží v mategenová přístroje, kdy obraz dopravníkového riálu uplatněním zpětně rozptýleného kvanpásu je přenášen buď na stínítko, nebo je „ tového záření, přičemž výstupní signál, zobexponován na fotografický materiál. Jiná ze razuje současně jak vzájemnou vzdálenost známých řešení jsou založena n a principu so kovových výztuží o atomovém čísle Zi, tak 15 5 0 8 8

155088 3

i h l o u b k u jejich uležení. Dalším význakem p ř e d m ě t u vynálezu j e skutečnost, že materiál o atomovém čísle Zt je pokládán n a podložku ze s t e j n é h o d r u h u materiálu, kterážto podložka má vždy takovou tloušťku, s umožňující dosažení spolu s m a t e r i á l e m o a t o m o v é m čísle Z2, například gumovým dopravníkovým pásem, takzvané „nasycené vrstvy". • To, že výsledky m ě ř e n í jakosti dopravníkového pásu jsou t r v a l e zaznamenávány a jsou bezprostředně k dispozici, má veliký význam nejen pro t e c h n i c k o u kontrolu výrobku, ale ni^že sloužit současně jako osvědčení o jakosti pro d a n ý úsek dopravníkové- 15 ho p á s u . Hlavní význam však tkví v tom, že je možno vadný úsek dopravníkového pásu včas vyřadit a tak p r e v e n t i v n ě p ř e d c h á z e t značným ekonomickým ztrátám, k t e r é n u t n ě při poškozeni d o p r a v n í k o v é h o pásu nastá- so vají. Princip vynálezu j e znázorněn n a pripojených výkresech, kde obr. 1 z n á z o r ň u j e schematicky gumový dopravníkový pás v řezu se z n á z o r n ě n ý m i ocelovými kordy a p r ů b ě h 2B výstupního signálu, odpovídající jak roztečím ocelových kordů, tak i hloubce jejich uložení. Obr. 2 p ř e d s t a v u j e obecné znázornění r ů s t u intenzity zpětně rozptýleného záření v závislosti na vrstvě rozptylujícího ma- 80 teriálu. Způsob r a d i o m e t r i c k é h o měření podle vynálezu u p l a t ň u j e při měření zpětně rozptýlené kvantové záření. Úhlové a e n e r g e t i c k é rozdělení zpětně r o z p t ý l e n é h o kvantového S5 záření je f u n k c í e n e r g i e p r i m á r n í c h fotonů a c h e m i c k é h o složení rozptýleného materiálu. Intensita toku rozptýleného záření je závislá na tloušťce rozptylovaného m a t e r i á l u . Šíření kvantového z á ř e n í hmotou je provázeno i n t e r a k c í jednotlivých k v a n t s elektrony atomu, n u k l e o n y atomového j á d r a , s polem elektrických n á b o j ů a s mezonovým polem atomových jader. Kvantitativní s t r á n k a i n t e r a k c e k v a n t o v é h o záření s hmotou je jev velmi složitý a je daný několika procesy, r ů z n ě závisejícími n a atomovémčísle Z prostředí a na energii g a m a kvant. V podmínkách, kdy je třeba m ě ř i t uložení kovového m a t e r i á l u s atomovým číslem Zi, n a p ř í k l a d ocelová lana, ocelové pruty, 0 trubky a podobně v m a t e r i á l u , který má atomové i'iíslo Z2, n a p ř í k l a d pryž, umělé hmoty a podobně, a kde platí vztah, že atomové číslo Zi je větší než atomové číslo Z2, při- .. čemž atomové číslo Z2 nesmí z á s a d n ě přes á h n o u t h o d n o t u 20, bude vhodné používat zdroj záření o r e l a t i v n ě nízké e n e r g i i g a m a kvant, n a p ř í k l a d 241 Ain. V oblasti nízké e n e r g i e g a m a k v a n t je ab- 60 sorpce toku záření p ř e v á ž n ě dána: fotoelektrickou absorpcí, klasickým rozptylem na e l e k t r o n e c h a Comptonovým rozptylem. Pravděpodobnost procesu f o t o e l e k t r i c k é a b s o r p c e je dána e m p i r i c k ý m vztahem: 05 r = Z" . ( h « „ r (1) kde r je atomové číslo materiálu, na k t e r é m

4

f o t o e l e k t r i c k á a b s o r p c e p r o b í h á , n je kons t a n t a závislá n a p o d m í n k á c h m ě ř e n í , ležící v intervalu 3—4,6, hv 0 je e n e r g i e p r i m á r n í c h fotonů a m je k o n s t a n t a ležící v intervalu 3—4,5, k t e r á je závislá na a t o m o v é m čísle. Vezmeme-li v úvahu materiál, n a p ř í k l a d železo a gumu, bude poměr atomových čísel: Zi ^ ZFl. [26] = = Z2 ZRUma [7 až 8) ' * Z t o h o je s n a d n é odvodit, že v m a t e r i á l u o vyšším atomovém čísle Z, n a p ř í l a d v prvcích železe (Fe), mědi ( C u j a olovu [PbJ b u d e proces f o t o e l e k t r i c k é a b s o r p c e značně převyšovat proces f o t o e l e k t r i c k é a b s o r p c e v m a t e r i á l e o nízkém atomovém čísle Z,' nap ř í k l a d v gumě, umělých h m o t á c h a podobně, v konkrétním, p ř í p a d ě v železe a gumě asi 30 až lOOkráte. Protože se j e d n á o uložení kovového m a t e r i á l u , jako n a p ř í k l a d ocelových lan, ocelových t r u b e k , d r á t u a podobně v m a t e r i á l u o atomovém čísle Z2, například v gumě, umělých h m o t á c h a podobně, bude převážná částo toku f o t o e l e k t r o n ů směř u j í c í c h k p o v r c h u materiálu, to j e gumy, umělé hmoty a podobně, a b s o r b o v á n a již tenkou vrstvou m a t e r i á l u o atomovém čísle Z2, poněvadž vzniklé f o t o e l e k t r o n y m a j í nízkou energii. Zpětně rozptýlené fotony budou převážně rozptýleny m a t e r i á l e m o nízkém atomovém čísle Z, to je gumovými dopravníkovými pásy a atomovém čísle Z2. To z n a m e n á , že intensita toku z p ě t n ě rozptýleného kvantového záření bude závislá n a tloušťce vrstvy m a t e r i á l u Z2, to je gumy, umělých h m o t a podobně, po p ř í p a d ě tloušťky vrstvy m a t e r i á l u o atomovém čísle Z2 n a d m a t e r i á l e m o atomovém čísle Zi v n ě m uloženým, n a p ř í k l a d ocelová lana, ocelové trubky, m ě d ě n ý drát a podobně. Tento známý p r o c e s i n t e r a k c e kvantového z á ř e n í s h m o t o u je z á k l a d e m pro navrhovaný způsob s o u č a s n é h o m ě ř e n í v z á j e m n é vzdálenosti, n a p ř í k l a d roztečí jednotlivých kovových výztuží v m a t e r i á l u a k měření hloubky uložení t ě c h t o výztuží, n a p ř í k l a d ocelových lan, ocelových t r u b e k , m ě d ě n ý c h d r á t ů a podobně v materiálu, k t e r ý má nižší atomové číslo Z, přičemž toto atomové číslo Z nesmí z á s a d n ě p ř e s á h n o u t hodnotu 20. Při m ě ř e n í roztečí a hloubky uložení ocelových kordů v d o p r a v n í k o v ý c h p á s e c h je využíváno zpětně rozptýlené k v a n t o v é záření, k t e r é je indikováno ionizační komorou, Geiger-Mullerovým počítačem, scintilačním d e t e k t o r e m a podobně. Výsledky m ě ř e n í jsou k disposici okamžitě. Obr. 1 p ř e d s t a v u j e s c h e m a t i c k ý gumový dopravníkový pás 1 v řezu se z n á z o r n ě n ý m i ocelovými kordy 2, uloženými v g u m o v é m m a t e r i á l u 3, k d e p r ů b ě h výstupního signálu 4 odpovídá jak roztečím 5 ocelového kordu 2, tak i h l o u b c e 6 jejich uložení. Minima odezvy signálu 7 odpovídaíí poloze ocelového k o r d u 2. Různá ú r o v e ň minim odezvy sign á l u 7 odpovídá r ů z n é hloubce 6 uložení

15 5

0 8 8

G

5

ocelového kordu 2 v gumovém materiálu 3. tloušťce materiálu o atomovém čísle Z. Symbol J na obr. 1 p r e d s t a v u j e intensitu To je ale pouze jedna s t r á n k a jevu. Obzpětně rozptýleného toku záření. Vzdálenost dobná situace nastává pro zpětně rozptýlená 8 minim odezvy signálu 7 udává rozteč 5 kvanta, k t e r á na své „dráze", která, s m ě r u j e ocelového kordu 2. Rozdíly úrovně 9 minim s k povrchu m a t e r i á l u 3 se mohou s e t k a t odezvy signálu 7 udávají hloubku B ocelovés rozptylovými centry a opět mohou měnit ho kordu 2 v gumovém materiálu 3. Podložsměr šíření. Pravděpodobnost, že původně k a 10 ze stejného materiálu jako materiál 3 rozptýlený kvant změní směr je dána opět umožňuje dosáhnout takzvané nasycené tloušťkou materiálu 3. Z toho vyplývá, že vrstvy materiálu 3. Obr. 2 je obecný průběh io existuje pro každou energii gama k v a n t 11 růstu intensity J zpětného rozptylu toku i rozdílné druhy m a t e r i á l u 3 určitá kritická záření na vrstvě li rozptylujícího materiálu, hloubka, ze které ještě mohou být detekovákde je vyznačená nasycená vrstva 12 pro ny zpětně rozptýlené fotony. Další zvětšovámateriál 3. Intensita j toku zpětně rozptýlení vrstvy materiálu 3 již neovlivní intensitu ného kvantového záření je totiž d á n a počtem 15 J toku zpětně rozptýleného kvantového zá„rozptylových" center. Budeme-li předpoření. Tato „kritická" vrstva je v praxi nazýkládat, že rozložení „rozptylových" center vána „nasycenou vrstvou" 12. Obecný přív prostoru je rovnoměrné — homogenní mapad intensity J zpětně rozptýleného toku záteriál —, potom intensita J toku zpětně rozření v závislosti n a vrstvě h materiálu 3 je • ptýleného kvanLového záření je- závislá na 2o uveden na obr. 1.

P R E D M E T

V Y N A L E Z U

1. Způsob radiometrického m ě ř e n í kovových výztuží o atomovém čísle Zi, například ocelových lan takzvaných kordů, vyztužujícícli materiál o atomovém čísle Z2, například gumové dopravníkové pásy za předpokladu, že platí vztah, že atomové číslo Zi je větší než atomové číslo Z2, přičemž atomové číslo Z2 nemá zásadně přesáhnout hodnotu 20, vyznačující se tím, že radiometrická aparat u r a pomocí jediného zdroje záření měří zá- so roveň vzájemné vzdálenosti (5) kovových výztuží [2) o atomovém čísle Zi, vyztužujících materiál (3] o atomovém čísle Z2 a hloubku (6) uložení těchto kovových výztuží [2] v materiálu (3) uplatněním zpětně. sá

rozptýleného kvantového záření, přičemž výstupní signál "(4) udává zároveň jak vzájemnou vzdálenost (5) kovových výztuží (2) o atomovém čísle Zi, tak i hloubku (6) jejich uložení. 2. Způsob radiometrického měření podle bodu 1, vyznačující se tím, že materiál (3) o atomovém čísle Z2 je pokládán na podložku [10] ze stejného d r u h u materiálu, kterážto podložka [10) má vždy takovou tloušťku, umožňující dosažení spolu s materiálem [3) o atomovém čísle Z2, n a p ř í k l a d gumovým dopravníkovým pásem, takzvané „nasycené vrstvy" (12).

2 listy výkresů

Severografia, n. p., provozovna 32. Most

1S 508 1]

15 5 08

Obr. 2.

8