Содержание к диссертации
Введение
Глава I. Состояние вопроса, обоснование цели и задач исследования 9
Выводы 23
Глава II Трансмиссионный контроль бинарных объектов 24
2.1 Особенность использования геометрии расходящегося пучка 24 (]
2.2 Исследование возможности контроля соотношения ингредиентов в бинарной среде 43
2.3 Исследование возможности обнаружения и классификации включений в условиях флуктуации параметров объекта контроля 72
2.4 Информационные характеристики способов трансмиссионного гамма-контроля покрытий 86
Выводы 113
Глава III. Контроль покрытий в геометрии одностороннего доступа к объекту 115
3.1. Информативные характеристики вторичного излучения в зоне детектирования 115
3.2. Обеспечение надежности результатов контроля толщины многокомпонентных покрытий 126
3.3 Определение толщины теплоизоляционного покрытия 131
Выводы 135
Глава IV. Приборная реализация и направления развития темы диссертационных исследований 136
4.1. Технические характеристики прибора РТ-01-250-М 136
4.2. Совершенствование рентгеновского аппарата по критерию повышения уровня электробезопасности 142
4.3 Использование эффекта рентгеновской флуоресценции для определения энергетического спектра излучения импульсного рентгеновского аппарата 146
4.4 Повышение пространственной разрешающей способности сцинтилляционных преобразователей гамма-излучения 151
4.5. Исследование защитных характеристик и разработка одежды операторов, находящихся в условиях повышенного фона низкоэнергетического излучения 156
Выводы 157
Заключение 158
Литература 159
Приложение - документы, свидетельствующие об использовании результатов диссертационных исследований 172
- Исследование возможности контроля соотношения ингредиентов в бинарной среде
- Информационные характеристики способов трансмиссионного гамма-контроля покрытий
- Обеспечение надежности результатов контроля толщины многокомпонентных покрытий
- Совершенствование рентгеновского аппарата по критерию повышения уровня электробезопасности
Введение к работе
Актуальность исследования. Современная тенденция к увеличению объема и номенклатуры практического использования бинарных объектов, несомненно сохранится и в будущем. Это объясняется тем, что в изделиях конструкционного назначения для обеспечения максимально возможного срока их службы и снижения эксплутационных затрат в ряде случаев первостепенную роль играет качество покрытий. Традиционным сейчас и неизбежным в будущем является использование минералорганических композитов и их аналогов. В связи с этим актуальным является разработка новых и усовершенствование существующих методов и реализующих средств радиометрического контроля бинарных объектов как в геометрии «на просвет», так и в геометрии одностороннего доступа к исследуемому изделию.
Работа выполнена в рамках тематического плана научно-исследовательских работ НИИ интроскопии при Томском политехническом университете, к которому автор данной диссертации прикреплен в качестве соискателя.
Объект исследования - радиометрический гамма-контроль бинарных объектов.
Предмет исследования - закономерности формирования радиометрической информации при контроле бинарных объектов и алгоритмы ее обработки.
Цель диссертационной работы состоит в разработке алгоритмов функционирования и структурных схем радиометрических устройств гамма-контроля, оптимизированных по критерию минимума влияния одного из компонентов бинарного объекта на определяемые количественные характеристики второго компонента.
Для достижения поставленной цели сформулированы следующие задачи исследования:
1. Исследовать информационные характеристики способов трансмиссионного гамма-контроля покрытий с использованием двух энергетических линий, в том числе линии рентгенофлуоресцентного излучения покрытия.
2. Исследовать возможность определения соотношения ингредиентов композитов двухэнергетическим трансмиссионным методом.
3. Исследовать эффективность двухэнергетического метода для обнаружения и идентификации включений в условиях флуктуации параметров объекта контроля.
Исследовать возможность минимизации параметров основы на результат определения толщины покрытия при альбедном рентгенофлуоресцентном контроле.
Определить направления дальнейших работ в развитие тематики диссертационных исследований.
Методология работы. Исследования выполнены на основе использования фундаментальных констант и положений в области взаимодействия гамма-излучения с веществом. Экспериментальные исследования выполнялись с использованием прецизионного измерительного оборудования для ядерно-физических исследований и излучающих устройств в лабораториях НИИ интроскопии при Томском политехническом университете, что обеспечило необходимую достоверность полученных результатов.
Научная новизна работы характеризуется следующими научными результатами, полученными лично автором.
1. Получена совокупность математических соотношений для анализа алгоритмов формирования и обработки радиометрической информации применительно к задаче повышения достоверности неразрушающего гамма- контроля бинарных объектов.
2. Разработаны способы и структурные схемы приборов трансмиссионного контроля толщины покрытия, основанные на совместном использовании информации потоков гамма-квантов различных энергий, в том числе потоков гамма-квантов рентгенофлуоресцентного излучения.
Разработан алгоритм обнаружения и идентификации включений в условиях флуктуации параметров объекта контроля.
Решена задача по нахождению условий, при которых исключается влияние подложки (основы) на результат альбедного рентгенофлуоресцентного контроля толщины покрытия.
Практическая значимость работы состоит: в получении научно-обоснованных данных для совершенствования способов и разработки средств неразрушающего радиометрического контроля бинарных объектов с повышенной достоверностью получаемых результатов. в развитии теоретических положений в области радиометрического контроля и получении новых знаний об информационных характеристиках системы «источник гамма-квантов - бинарный объект-детектор».
Реализация результатов работы. Результаты работы в части, относящейся к контролю бинарных смесей, использованы при выполнении научно-исследовательских работ Московским автомобильно-дорожным институтом (МАДИ-ГТУ).
Материал диссертационных исследований используется в Томском политехническом университете при обучении студентов по специальности 190200 - «Методы и приборы контроля качества и диагностики» и подготовке бакалавров и магистров по направлению 551000 - «Приборостроение».
Личный вклад диссертанта состоит: - в получении совокупности математических соотношений для их реализации в алгоритмах функционирования приборов гамма-контроля бинарных объектов; ..,.. 7. ... - в разработке структурных схем трансмиссионных радиометров с повышенным уровнем надежности результатов контроля толщины покрытий; в совершенствовании альбедного гамма-толщиномера покрытий, осуществленном по критерию минимизации влияния параметров основы на результат измерения; в разработке технических решений, выполненных без соавторов (пять полезных моделей), и научном обосновании технических решений, выполненных в соавторстве (семь полезных моделей); в определении направлений дальнейшего развития диссертационных исследований.
На защиту выносятся: алгоритмы формирования обработки радиометрической информации о подлежащих контролю параметрах бинарных смесей и объектов; способы и средства снижения влияния параметров основы на результат контроля покрытий при одностороннем и двухстороннем доступе к исследуемому изделию; структурные схемы и характеристики приборов гамма-контроля покрытий; предложения по дальнейшему развитию тематики диссертационных исследований.
Публикации.
По материалам диссертационных исследований пять статей с соавторами опубликованы в журналах, входящих в перечень ВАК. Три статьи с соавторами опубликованы в сборниках научных трудов Московского автомобильно-дорожного университета. Две публикации без соавторов осуществлены в материалах Международных научно-практических конференций. Сущность разработок, выполненных на основе диссертационных исследований, раскрыта в описаниях двенадцати полезных моделей. Всего по теме диссертации имеется 22 публикации.
8 Апробация работы.
Материал диссертации обсужден на одиннадцатой и двенадцатой конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых «Современные техника и технологии» (г. Томск) и на научных семинарах НИИ интроскопии и кафедры «Приборы и методы контроля качества и диагностики» Томского политехнического университета.
Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка цитируемой литературы из 134 наименований и приложения. Она содержит 36 рисунков и 7 таблиц. Общий объем работы 174 страницы.
Автор благодарит научного руководителя д.т.н. Сидуленко О.А., соавторов публикаций Забродского В.А., Осипова СП., Удода В.А., Метеля А.А. и сотрудников НИИ интроскопии при ТПУ и кафедры физических методов и приборов контроля качества, оказавших содействие в выполнении данной работы.
По вопросам, относящимся к процессам взаимодействия гамма-излучения с веществом, научными консультантами являлись к.т.н. Забродский В.А. и к.т.н. Осипов СП.
Исследование возможности контроля соотношения ингредиентов в бинарной среде
Как известно, бинарные системы имеют широкое применение в строительной индустрии, нефтехимической промышленности и в аэрокосмической отрасли. Такие системы состоят, как правило, из двух ингредиентов - основы и связующего вещества, причем для изделий высокого качества необходимо поддерживать долю связующего вещества на заданном уровне. Концентрация связующего вещества может быть измерена с помощью альбедных [52, 53], и гамма-абсорбционных (трансмиссионных) способов [92]. Каждый из этих методов имеет свою область применения. Для изделий значительной толщины весовая доля оценивается на основе измерения ослабления гамма- или! рентгеновского излучения. В литературе недостаточно исследованы вопросы, связанные не только с процедурой обработке первичной радиометрической информации, но и с метрологическим обеспечением этого процесса. В связи с этим в [101] исследованы особенности гамма-абсорбционнго способа применительно к отмеченным условиям.
Интегральные толщины основы и связующего материала из уравнения (2.27) легко преобразуются в весовые доли, если известны плотности ингредиентов. Указанное требование трудно выполнимо, особенно при производстве строительных материалов и изделий, так как насыпная плотность вещества отличается от истинной плотности. Возможное наличие микропор с воздухом в объекте исследования приводит к смещению в оценке весовой доли связующего вещества.
Остановимся подробнее на источниках и величине систематической погрешности измерения wc. Существует две группы источников систематической погрешности в процессе измерения концентрации. К первой группе относятся физические и технические факторы, связанные с природой испускания и регистрации фотонного излучения. Ко второй группе относятся технологические факторы, связанные с неопределенностью информации о параметрах объекта контроля. Погрешности из первой группы могут быть скомпенсированы введением в процедуру измерения и обработки радиометрической информации дополнительных блоков, сводящихся к набору калибровочных измерений и согласованному преобразованию общего потока информации.
Рассмотрим погрешности, обусловленные отклонением параметров ОК от идеальных значений. Для вычислений по формуле (2.25) необходимо знать удельный вес ph исследуемого образца. Современные приборы позволяют оценивать вес с точностью 0,01-й),001 г. При весе ОК более 10 г такая погрешность измерений не оказывает на оценку концентрации заметного влияния. Но этот вывод справедлив только при полном перекрытии объекта пучком ионизирующего излучения. В противном случае, существует неопределенность в информации о весе части ОК, "вырезаемой" телесным углом, ограничивающим пучок фотонного излучения. Указанная неопределенность может быть вызвана флуктуациями толщины объекта контроля и неравномерностью распределения плотности по объему.
Первый сомножитель в формуле (2.28) есть не что иное, как относительная погрешность (отклонение) удельного веса - S(ph). Второй сомножитель характеризует степень трансформации погрешности удельного веса в систематическую погрешность оценки концентрации связующего вещества. Назовем этот сомножитель коэффициентом трансформации погрешности. Коэффициент трансформации по модулю может быть как больше 1, так и меньше 1. В первом случае погрешность измерения весовой доли связующего увеличивается, а во втором случае - уменьшается. Величина коэффициента трансформации достаточно сложным образом зависит от энергии гамма-излучения. Как известно, процесс ослабления гамма-излучения в области средних энергий (от 10 до 300 кэВ) определяется тремя основными видами взаимодействий - фотоэффект, некогерентное рассеяние, когерентное рассеяние. Когерентное рассеяние следует учитывать тогда, когда телесный угол (поле зрения) детектора ионизирующего излучения достаточно мал, в противном случае когерентно рассеянные фотоны неотличимы от фотонов первичного излучения. Массовый коэффициент ослабления гамма-излучения за счет фотоэффекта примерно пропорционален %ЭФФ, где Z Эфф - эффективный атомный номер ослабляющего вещества. Массовый коэффициент ослабления гамма-излучения за счет некогерентного рассеяния в первом приближении одинаков для всех веществ. Следовательно, коэффициент трансформации погрешности зависит от эффективных атомных номеров вещества основы Zо и связующего вещества Zc. Если Z0 ZC, то коэффициент трансформации для любой энергии меньше 0, то есть оценка весовой доли связующего будет занижена. Для ZC Z0 значение коэффициента трансформации для любой энергии фотонов больше 0, в этом случае соответствующая оценка завышается. В качестве примера была рассчитана зависимость коэффициента трансформации погрешности от энергии фотонного излучения для кремний-органических композитов (Si02 - основа, (СН2)п - связующий материал). С возрастанием энергии от 10 до 40 кэВ значение коэффициента трансформации изменяется от -1 до -4. От 40 до 70 кэВ значение коэффициента уменьшается до -7. Далее с возрастанием энергии коэффициент трансформации погрешности уменьшается до -оо (зона неопределенности). В зоне неопределенности выполняется приблизительное равенство т0&тс. Наиболее подходящим диапазоном энергий для измерения весовой доли связующего вещества, по критерию минимального значения погрешности, вызванной отклонением (флуктуациями) удельного веса исследуемого объекта, является диапазон от 10 до 40 кэВ. В указанном диапазоне энергий концентратомер может послужить основой устойчивой системы регулирования в динамическом технологическом процессе производства строительных композиционных материалов и изделий.
Информационные характеристики способов трансмиссионного гамма-контроля покрытий
В данном подразделе представлено математическое описание алгоритмов обработки информации для четырех практически целесообразных способов трансмиссионного гамма-контроля покрытий [113]. В первом способе измеряется поток излучения моноэнергетического источника. Во втором способе измеряются потоки излучения источника с различными энергетическими линиями. В третьем способе измеряются поток излучения моноэнергетического источника и поток рентгенофлуоресцентного излучения покрытия при облучении бинарного объекта со стороны покрытия. Наконец, в четвертом способе измеряются поток излучения моноэнергетического источника и поток рентгенофлуоресцентного излучения покрытия при облучении бинарного объекта со стороны основы. Сопоставление способов выполнено исходя из критерия минимума влияния параметров основы на надежность результатов контроля толщины покрытия.
В простейшем случае, когда толщина основы известна из технической документации на изделие либо измерена до нанесения на эту основу покрытия, может быть использован способ измерения потока прошедшего через изделие излучения источника.
Таким образом, данный способ вполне приемлем для случаев малых случайных, отклонений абсолютных значений hQ в композитах с большим отношением Цп/Цо Однако, если возможны значительные случайные отклонения толщины основы, необходима реализация других способов контроля, менее чувствительных к этим отклонениям.
Автором диссертации разработана структурная схема толщиномера покрытия, в основу которого положен известный (например, из [97]) принцип разрешения относительно п двух уравнений, аналогичных уравнению (2.71), полученных при использовании источника излучения, обеспечивающего две различные энергии гамма-квантов.
При использовании радионкулидных излучателей недостаток рассмотренного способа проявляется в необходимости применения комбинированных источников, например, 137Со+241Ат, период полураспада которых существенно различен.
Однако, если превалирующим ограничением не является массогабаритные характеристики прибора, данный способ перспективен при использовании рентгеновских излучателей.
Вместе с тем, при промышленном использовании и особенно в цеховых условиях приборов контроля качества покрытий массогабаритные характеристики, как правило, являются определяющими. Поэтому актуально развитие способов контроля с использованием лишь одного радионкулида в качестве источника излучения.
В случаях, когда атомный номер материала покрытия существенно превышает атомный номер материала основы, могут быть измерены поток прошедшего через изделие первичного излучения источника и поток распространяющего в направлении детектора рентгенофлуоресцентного излучения покрытия [99].
При просвечивании изделия со стороны покрытия (рис. 2.6) описание алгоритма обработки информации для исключения влияния параметров основы имеет более сложный вид. В структуре измерителя также целессобразно использовать блок возведения в степень, но уже в степень у или (здесь xn(h- линейный коэффициент ослабления возбужденного в покрытии рентгенофлуоресцентного излучения для материала основы) и блок перемножения значения неискаженного сигнала и значения трансформированного сигнала.
Обеспечение надежности результатов контроля толщины многокомпонентных покрытий
Обеспечение надежности результатов контроля толщины покрытий при использовании ранее разработанного в НИИ интроскопии при ТПУ альбедного толщиномера МДТ-3 осуществлялось с помощью набора эталонов покрытие-основа. Такой подход обеспечивает возможность сравнения результатов контроля реальных изделий с результатом контроля эталонов лишь в тех случаях, когда параметры основы известны. Однако, существует ряд таких изделий, когда для каждой точки их контролируемой поверхности нельзя с достаточной достоверностью иметь информацию о толщине основы. В таких случаях надежность контроля, особенно сложнокомпонентных покрытий, снижается. Ниже приведена конструкция метрологического блока, обеспечивающего надежную работу альбедного толщиномера в реальных условиях.
При рентгенофлуоресцентном контроле толщины покрытия в случае одностороннего доступа к исследуемому изделию со стороны покрытия детектор воспринимает суммарный поток излучения N=N(1)1+Nsl+N(1)3+N(1,2+NS2+N(l)4+N([)5+N(1)S, где N ,, - поток рентгенофлуоресцентного излучения покрытия, Ns] - поток рассеянного излучения, образуемого в покрытии, N j,3 - поток рентгенофлуоресцентного излучения покрытия, возбужденного рассеянным в этом покрытие излучением, N(1,2 - поток рентгенофлуоресцентного излучения основы, Ns2 126 поток рассеянного излучения, образуемого в основе, N()4 - поток рентгенофлуоресцентного излучения основы, возбужденного рассеянным в этой основе излучением, N(1,5 - поток рентгенофлуоресцентного излучения покрытия, возбужденного рассеянным в основе излучением, N(])S - поток рассеянного в основе рентгенофлуоресцентного излучении покрытия. Энергетические спектры рассеянного в основе первичного излучения источника и рентгенофлуоресцентного излучения покрытия разнесены. Также разнесены и энергетические спектры потоков рентгенофлуоресцентного излучения покрытия и основы, соответственно N(],i+N(i,3 и N()2, что обеспечивает возможность регистрации лишь рентгенофлуоресцентного излучения покрытия.
Таким образом, потоки N и N([,3 являются информативными, и их суммарной значение является однозначной мерой толщины покрытия. Но величина потока N j 5 зависит от параметров основы, причем энергетический спектр этого излучения такой же, как и спектр потоков Н и N(t)3. Следовательно, при случайных изменениях параметров основы - изменениях плотности ее материала, состава или толщины, величина потока N()4 будет изменяться в соответствии с этими изменениями, но таким же образом, как и изменения потока NSj. Кроме того, вследствие неидеальности детектора на результат контроля будет влиять также поток N()S, в случае если энергия квантов рентгенофлуоресцентного излучения мала. Например, в случае серебряного покрытия энергия квантов Ка-линии составляет 22 кэВ. Даже для угла рассеяния 0=180, то есть наибольшего угла, сброс энергии составляет 8%, что меньше энергетического разрешения сцинтиллятора Nal(Tl).
Как уже отмечалось, при разработке в НИИ интроскопии устройства рентгенофлуоресцентного контроля толщины покрытия МТ-01 в его структурной схеме был предусмотрен блок вычитания части информативного сигнала, соответствующей рассеянному излучению основы [118]. При использовании данного устройства блок вычитания для предполагаемых толщин покрытия и основы настраивается по данным теоретического рассмотрения на основе расчета величины потока Nsi и вклада обусловленного этим потоком потока Щ5 в суммарный информативный сигнал, что не обеспечивает минимально достижимый уровень влияния параметров основы на результат контроля толщины покрытий реальных изделий.
В усовершенствованном измерителе источник 1 и детектор 4 расположены со стороны слоя 2, за которым расположен слой 3. Слой 3 выполнен с возможностью его дистанционного перемещения (иллюстрируется стрелками). В своей совокупности слой 2 и слой 3 образуют двухслойную пластину, имитирующую систему «покрытие-основа», причем основа с изменяющимися параметрами. Выход детектора 4 подключен к информационному входу блока 5, причем управляющий вход этого блока связан с регулятором 6, а его выход - с регистратором 7. В этом конкретном примере несущая часть слоя 2 выполнена из алюминиевой пластины, толщиной 1 мм, на которой с наружной стороны закреплена свинцовая пленка толщиной 100 микрометров. Эта пленка эквивалентна свинецсодержащему покрытию реального изделия. Слой 3 выполнен из плексигласа со ступеньками толщиной 4, 8 и 16 мм. Это слой имитирует основу, выполненную из легкого, вплоть до алюминия и его сплавов, материала. Работает метрологический блок следующим образом. Детектор 4 воспринимает потоки 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 и 15. Блок 5 обеспечивает разделение суммы потоков 8+10+14+15 и потока 12, энергетический спектр которого лежит вне спектра рентгенофлуоресцентного излучения имитатора покрытия. Поскольку энергия квантов рентгенофлуоресцентного излучения покрытия существенно меньше энергии квантов первичного излучения, при их рассеянии в материале основы, как уже отмечено в предыдущем подразделе, сброс энергии незначителен. Именно поэтому поток 15 входит как компонент в упомянутую сумму потоков. Рентгенофлуоресцентное излучение основы (потоки 11 и 13) в силу его малой проникающей способности на вход детектора практически не поступает. Поэтому его можно не учитывать.
Сигнал, соответствующий потоку 9, пренебрежительно мал, поскольку свинец «плохой» рассеиватель и его толщина мала. Соответственно пренебрежительно мал и сигнал, соответствующий потоку 10. Поэтому потоки 9 и 10 также можно не учитывать. Величины потоков 14 и 15 зависят от толщины слоя 3 и, следовательно, влияют случайным образом на сигнал, поступающий на вход регистратора 7, если регулятор 6 не настроен должным образом. Перемещая в соответствии со стрелками на рис. 3.2 слой 3 с помощью управляемого механизма, регулятор 6 настраивают так, чтобы изменения регистрируемого сигнала были минимальными за счет вычитания из сигнала, соответствующего сумме потоков 8, 10, 14 и 15, части этого сигнала, соответствующей потоку 12, являющемуся источником потоков 14 и 15, влияние которых на получаемый результат контроля покрытия необходимо устранить.
Совершенствование рентгеновского аппарата по критерию повышения уровня электробезопасности
К числу наиболее значимых направлений развития радиометрического контроля является замена радионуклидных источников на электрофизических установках, генерирующих излучение лишь в процессе измерений. В области высоких энергий успешно используется индукционные ускорители электронов - бетатроны [124] и линейные ускорители. В области низких энергий также достигнуты значительные успехи [52]. Однако, при энергиях в диапазоне нескольких сот килоэлектронвольт становится проблемным использование рентгеновского излучения в малогабаритных устройствах радиометрического контроля. При энергиях свыше 300 кэВ использование рентгеновских аппаратов, существенно затруднено вследствие проблем по электробезопасности.
В этой связи автор настоящей диссертации считает целесообразным в развитие выполненных исследований рассмотреть вопрос создания и практического использования рентгеновского аппарата, принцип работы которого совмещает использование энергии электрического и электромагнитного полей при ускорении электронов.
Известны рентгеновские аппараты, содержащие вакуумированную ускорительную трубку, в баллоне которой последовательно установлены нить накаливания, п ускоряющих полых электродов и анодная пластина, источник накального напряжения, к которому подключена нить накаливания, и источник импульсного высоковольтного напряжения. К отрицательному выводу этого источника к которому один из выводов нити накаливания, а к положительному выводу - анодная пластина. Каждый из п ускоряющих полых электродов подключен к соответствующему выводу делителя высоковольтного напряжения [80]. В таком рентгеновском аппарате распределение электрического потенциала по поверхности баллона вакуумированной ускорительной трубки существенно лучше по сравнению с классическими установками, что соответственно позволяет увеличить напряжение анодного питания. Однако, в таком рентгеновском аппарате возможность повышения значения анодного напряжения при заданном уровне надежности и ограничениях по массогабаритной характеристике исчерпана не в полной мере. Первый источник импульсного высоковольтного напряжения Источник нанального наппяжсник Второй неї очник импульсного високовольтної ! напряжении . Схема рентгеновского аппарата: 1 - баллон; 2 - нить накаливания; 3, 4, 5, 6, 7 и 8 - ускоряющие полые электроды; 9 - анодная пластина; 10 -источник накального напряжения; 11 - первый источник импульсного высоковольтного напряжения, 12 - второй источник импульсного высоковольтного напряжения; 13 - блок синхронизации; 14, 15, 16 -одновитковые L контуры.
Как видно из рис. 4.3, предлагаемый рентгеновский аппарат содержит вакуумированную ускорительную трубку, в баллоне 1 которой последовательно установлены нить 2 накаливания, ускоряющие полые электроды 3, 4, 5, 6, 7, 8 и анодная пластина 9. Снаружи баллона 1 между электродом 3 и электродом 4 расположен L-контур 14, между электродом 5 и электродом 6 расположен L-контур 15, а между электродом 7 и электродом 8 - L-контур 16. Один из выводов нити 2 и электроды 4, 6, 8 подключены к минусовой клемме источника 11, а пластина 9 и электроды 3, 5, 7 - к плюсовой клемме этого же источника. Таким образом, источник 11 подключен минусовой клеммой как к источнику накального напряжения, так и к каждому четному ускоряющему полому электроду, а плюсовой клеммой подключен как к анодной пластине, так и к каждому нечетному ускоряющему полому электроду. Каждый,из выводов нити 2 подключен к источнику 10. L-контуры 14, 15, 16 подключены к источнику 12. Источник 11 и источник 12 электрически (в общем случаем информационно, например, индуктивно) связаны. Пластина 9 выполнена из бериллия. Работает рентгеновский аппарат следующим образом. После включения источника 10 и прогрева нити 2 включаются источники 11 и 12. Блок 13 автоматически обеспечивает совпадение во времени электрических импульсов источника 11 и источника 12. При этом тормозящее электрическое поле между электродами Зи4, 5и6, 7и8 будет скомпенсировано вихревым электрическим полем, создаваемым L-контурами 14,15 и 16. Таким образом, энергия Е ускоренных электронов будет равна по значению Ш, где U - напряжение источника 1, а к - число ускоряющих промежутков: нить 2 - электрод 3, электрод 4 - электрод 5, электрод 6 электрод 7 и электрод 8 - пластина 9. В соответствии с этим рентгеновский аппарат приобретает новое качество - за счет фокусирующего действия электродов 3, 4, 5, 6, 7, 8 пучок электронов пластины 9 более сконцентрирован, нежели бы это имело место в случае реализации идеи индукционного линейного ускорения, а напряжение, используемое для ускорения электронов по ранее используемому принципу работы рентгеновской трубки, уменьшено в к раз, что существенно облегчает решение проблемы электрической прочности узлов рентгеновского аппарата и электробезопасности обслуживающего персонала. Следует отметить, что реальное кр значение к, а именно кр к, если имеет место недокомпенсация тормозящего электрического поля, и кр к, если имеет место перекомпенсация. То есть, полезный эффект не исчезает и при нарушении условия кр = к.
Анодная пластина 9 может быть выполнена из вольфрама. При этом на выходе баллона 1 будет формироваться пучок тормозного излучения с граничной энергией Ег фотонов в спектре, равной по значению Ш.
Рассмотренный в данном подразделе принцип компенсации тормозящего электрического поля между нечетным и четным полыми ускоряющими электродами вихревым электрическим полем по данным автора ранее не использовался.
В данном подразделе следует отметить то обстоятельство, что как при использовании предлагаемого рентгеновского аппарата, так и аппаратов, выполненных по классической схеме, возможность изменения энергии излучения позволяет повысить не только надежность контроля бинарных объектов, но и решать более сложные задачи по анализу состава веществ [126] за счет получения значительного количества уравнений переноса излучения при различных значениях вероятности взаимодействия гамма-квантов с веществом.
