RU2242847C2

RU2242847C2 - Laser localizer for x-ray radiator

Info

Publication number: RU2242847C2
Application number: RU2002125929/28A
Authority: RU
Inventors: А.А. Кеткович (RU); А.А. Кеткович; В.Я. Маклашевский (RU); В.Я. Маклашевский
Original assignee: Войсковая часть 75360
Priority date: 2002-10-01
Filing date: 2002-10-01
Publication date: 2004-12-20

Abstract

FIELD: nondestructive inspections of materials and parts in mechanical engineering using radiation method.

SUBSTANCE: laser localizer that has means for indicating focal length in the form of pointer and scale incorporates single-ended radiation output laser. Optical circuit is set up of two reflectors, two cylindrical lenses, and beam splitter mounted in front of laser on its optical axis to convey laser beam to second reflector. First reflector is set in rotary motion relative to axis aligned with normal to first reflector and located beyond zone of projection of X-ray radiator output window by means of electromechanical or any other drive disposed beyond X-ray beam propagation zone. Frequency of rotation is chosen from condition n ≥ k ·(t _c ) ^-1 , where n is frequency of rotation, Hz; t _c is roentgenogram exposure time; k = 10 - 20 is factor.

EFFECT: facilitated servicing of laser localizer.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к неразрушающему контролю с использованием рентгеновского излучения и может быть использовано для контроля материалов и изделий радиационным методом в различных отраслях машиностроения.The invention relates to non-destructive testing using x-ray radiation and can be used to control materials and products by the radiation method in various industries.

Известный лазерный центратор для рентгеновского излучателя, содержащий корпус, расположенный в нем лазер с двусторонним выходом излучения, оптическая ось которого параллельна продольной оси рентгеновского излучателя, два отражателя, первый из которых установлен на пересечении оптической оси лазера с осью рентгеновского пучка, а второй установлен на оптической оси выхода излучения лазера вне проекции на нее выходного окна рентгеновского излучателя с возможностью его поворота вокруг оси, перпендикулярной плоскости, задаваемой оптической осью выхода излучения лазера с осью рентгеновского пучка, и средство индикации фокусного расстояния в виде указателя со шкалой, закрепленной на корпусе центратора. Центратор снабжен двумя цилиндрическими линзами, установленными на оси излучения лазера поперек каждого его выходного пучка и с возможностью вращения вокруг оси лазерного пучка, первая – между одним из торцов лазерного излучателя и первым отражателем, вторая – между вторым торцом лазерного излучателя и вторым отражателем, а их фокус выбирается из соотношенияKnown laser centralizer for an x-ray emitter, comprising a housing, a laser disposed therein with a two-sided radiation output, the optical axis of which is parallel to the longitudinal axis of the x-ray emitter, two reflectors, the first of which is mounted at the intersection of the optical axis of the laser with the axis of the x-ray beam, and the second is mounted on the optical the axis of the output of laser radiation outside the projection onto it of the output window of the x-ray emitter with the possibility of rotation around an axis perpendicular to the plane specified by the optical Coy axis output laser radiation from the x-ray beam axis, and means for indicating the focal length in a pointer with a scale fixed on the centralizer housing. The centralizer is equipped with two cylindrical lenses mounted on the laser radiation axis across each of its output beam and rotatable around the axis of the laser beam, the first between one of the ends of the laser emitter and the first reflector, the second between the second end of the laser emitter and the second reflector, and their focus is selected from the ratio

f=h/tgαf = h / tgα

где h – радиус лазерного пучка;where h is the radius of the laser beam;

α – угол излучения рентгеновского пучка.α is the angle of the x-ray beam.

На объекте формируются изображения двух светящихся параллельных друг другу полос, одна из которых неподвижна, а вторая перемещается по объекту до совпадения с изображением неподвижной полосы, и в этот момент со шкалы считывается расстояние до объекта. При повороте одной из цилиндрических линз на 90° изображения полос на объекте становятся ортогональными, а точка их пересечения на объекте совпадает с осью рентгеновского пучка.Images are formed on the object of two luminous stripes parallel to each other, one of which is stationary, and the second moves through the object until it coincides with the image of a fixed strip, and at this moment the distance to the object is read from the scale. When one of the cylindrical lenses is rotated 90 °, the images of the bands on the object become orthogonal, and the point of their intersection on the object coincides with the axis of the x-ray beam.

Недостаток данного устройства – применение лазера с двухсторонним выходом излучения, сложного в эксплуатации и практически снятого с производства.The disadvantage of this device is the use of a laser with a double-sided radiation output, difficult to operate and practically out of production.

Кроме того, первый отражатель, находящийся в пучке рентгеновского излучения в непосредственной близости от фокуса рентгеновской трубки, испытывает сильную лучевую нагрузку, что приводит к деструктивным изменениям структуры его материала, которые проявляются на рентгеновском изображении как артефакты, мешающие расшифровке снимка. Существенно, что дефекты материала первого отражателя проекцируются в плоскость регистрации рентгенограммы в сильно увеличенном виде в силу своего расположения вблизи от фокуса излучателя.In addition, the first reflector located in the x-ray beam in the immediate vicinity of the focus of the x-ray tube experiences a strong radiation load, which leads to destructive changes in the structure of its material, which appear on the x-ray image as artifacts that interfere with the decryption of the image. It is significant that defects in the material of the first reflector are projected onto the plane of registration of the X-ray diffraction pattern in a greatly enlarged form due to its location close to the focus of the emitter.

Цель изобретения – устранение этих недостатков.The purpose of the invention is the elimination of these disadvantages.

Для этого в центраторе предлагается использовать лазер с односторонним выходом излучения, например, газовый или полупроводниковый, серийный выпуск которых освоен промышленностью, а для направления лазерного излучения на второй отражатель в оптическую схему центратора введен светоделитель, располагаемый перед лазером на его оптической оси. Для устранения влияния артефактов от дефектов структуры материала первого отражателя, находящегося в зоне сильной концентрации рентгеновских лучей вблизи фокуса излучателя, а также снижения лучевой нагрузки на него первый отражатель предлагается вращать относительно оси, совпадающей с нормалью к его поверхностью и находящуюся вне зоны распространения рентгеновского пучка с помощью электромеханического или иного (пневматического, пьезоэлектрического и т.п.) привода, расположенного вне зоны распространения рентгеновского пучка.To do this, it is proposed to use a laser with a single-sided radiation output in the centralizer, for example, a gas or semiconductor laser, the serial production of which has been mastered by industry, and to direct the laser radiation to the second reflector, a beam splitter is introduced into the optical circuit of the centralizer, located in front of the laser on its optical axis. To eliminate the effect of artifacts from structural defects in the material of the first reflector located in the zone of high concentration of x-rays near the focus of the emitter, as well as to reduce the radiation load on it, the first reflector is proposed to be rotated about an axis that coincides with the normal to its surface and is outside the zone of propagation of the x-ray beam with using an electromechanical or other (pneumatic, piezoelectric, etc.) drive located outside the zone of propagation of the x-ray beam.

При этом первый отражатель испытывает существенную лучевую нагрузку, и изображения артефактов от дефектов его структуры размываются на изображении за счет эффекта динамической нерезкости.In this case, the first reflector experiences a significant radiation load, and images of artifacts from defects in its structure are blurred in the image due to the effect of dynamic blur.

Изобретение поясняется чертежом, на котором показана общая схема устройства.The invention is illustrated in the drawing, which shows a General diagram of the device.

Лазерный центратор содержит рентгеновский излучатель 1, к которому крепится корпус 2 с расположенными в нем лазером 3, оптическая ось выхода излучения которого параллельна продольной оси рентгеновского излучателя, два отражателя 4 и 5, первый (4) из которых, выполненный из оргстекла, установлен на пересечении оптической оси лазера 8 с осью рентгеновского пучка 7 излучателя (падающего на контролируемую поверхность 6) с возможностью поворота вокруг оси, перпендикулярной плоскости, задаваемой оптической осью 8 выхода излучения лазера с осью 7 рентгеновского пучка, в диапазоне углов 25-65°, а второй (5) установлен с возможностью поворота вокруг оси, параллельной оси поворота первого отражателя, средство индикации фокусного расстояния в виде указателя 10 со шкалой 11, закрепленной на корпусе 2 центратора, связанного с вторым отражателем 5, и светоделитель 9, установленный перед лазером на его оптической оси и направляющий лазерный поток излучения на второй отражатель 5, связанный с корпусом 2.The laser centralizer contains an x-ray emitter 1, to which the housing 2 is mounted with a laser 3 located in it, the optical axis of the radiation output of which is parallel to the longitudinal axis of the x-ray emitter, two reflectors 4 and 5, the first (4) of which, made of plexiglass, is installed at the intersection the optical axis of the laser 8 with the axis of the x-ray beam 7 of the emitter (incident on the controlled surface 6) with the possibility of rotation around an axis perpendicular to the plane defined by the optical axis 8 of the output of the laser radiation with the axis 7 x-ray beam, in the range of angles 25-65 °, and the second (5) is mounted with the possibility of rotation around an axis parallel to the axis of rotation of the first reflector, means for indicating the focal length in the form of a pointer 10 with a scale 11, mounted on the body 2 of the centralizer associated with the second reflector 5, and a beam splitter 9, mounted in front of the laser on its optical axis and directing the laser radiation flux to the second reflector 5, connected with the housing 2.

В центраторе имеются цилиндрические линзы 12 и 13, установленные на оптической оси лазерного пучка, первая (12) установлена между торцом лазера и отражателя 4 таким образом, что на объекте 6 образуется вертикальная светящаяся полоса, перпендикулярная плоскости, образуемой пересечением оптической оси 7 рентгеновского излучателя с осью 8 лазера, вторая (13) установлена межу торцом лазера и отражателем 5 таким образом, что на объекте 6 контроля образуется вторая светящаяся полоса, параллельная первой и перемещающаяся по объекту при поворотах второго отражателя 5 параллельно первой полосе.The centralizer has cylindrical lenses 12 and 13 mounted on the optical axis of the laser beam, the first (12) is installed between the end of the laser and the reflector 4 in such a way that a vertical luminous strip is formed on the object 6, perpendicular to the plane formed by the intersection of the optical axis 7 of the x-ray emitter with axis 8 of the laser, the second (13) is installed between the end of the laser and the reflector 5 in such a way that a second luminous strip is formed on the control object 6, parallel to the first and moving along the object when turning second th reflector 5 parallel to the first strip.

Первый отражатель 4 приводится во вращение относительно оси 16, совпадающей с нормалью к его поверхности и расположенной вне зоны проекции на нее выходного окна рентгеновского излучателя для исключения экранирования пучка рентгеновского излучения элементами привода вращения первого отражателя. Для этого диаметр первого отражателя, выполняемого в виде зеркального диска, выбирается из условия D||2l, где l – размер сечения рентгеновского пучка в зоне нахождения первого отражателя.The first reflector 4 is driven in rotation about the axis 16, which coincides with the normal to its surface and is located outside the projection zone of the output window of the x-ray emitter on it to prevent screening of the x-ray beam by the rotation drive elements of the first reflector. For this, the diameter of the first reflector, made in the form of a mirror disk, is selected from the condition D || 2l, where l is the cross-sectional size of the x-ray beam in the zone of the first reflector.

Частота вращения зеркала выбирается из условия n≥К(t)^-1, где n – частота вращения, Гц, t – время экспонирования рентгенограммы, с, К=10-20 – коэффициент.The mirror rotation frequency is selected from the condition n≥K (t) ^-1 , where n is the rotation frequency, Hz, t is the exposure time of the radiograph, s, K = 10-20 is the coefficient.

Практически для типичных значений t≈1 с и К=10-20 Гц.Almost for typical values of t≈1 s and K = 10-20 Hz.

В процессе работы с центратором наводят его на контролируемую область объекта, наблюдают на нем лазерные полосы и, вращая второй отражатель 5, добираются их совмещения и в этот момент с помощью индекса 10 считывают по шкале 11, отградуированной непосредственно в фокусных расстояниях, текущее значение фокусного расстояния, т.е. расстояние от объекта до фокуса рентгеновской трубки.In the process of working with the centralizer, they point it at a controlled area of the object, observe the laser strips on it and, rotating the second reflector 5, get their alignment and at this moment with the help of index 10 read out on a scale 11 calibrated directly at the focal lengths, the current value of the focal length , i.e. distance from the object to the focus of the x-ray tube.

Claims

A laser centralizer for an x-ray emitter, comprising a housing, a laser disposed therein, the optical axis of which is parallel to the longitudinal axis of the x-ray emitter, two reflectors, the first of which is mounted at the intersection of the optical axis of the laser with the axis of the x-ray beam, and the second is mounted on the optical axis of the laser beam outside the projection on it the output window of the x-ray emitter with the possibility of rotation around an axis perpendicular to the plane of the specified optical axis of the laser beam and the axis of the x-ray beam, cf means of indicating the focal length in the form of an index with a scale fixed on the centralizer body, two cylindrical lenses mounted on the optical axis of the laser beam with the possibility of rotation around it, the first cylindrical lens is installed in front of the first reflector, and the second in front of the second reflector, the focal lengths of the lenses are selected from ratios f = h / tgα, where h is the radius of the laser beam, α is the angle of the x-ray beam, characterized in that it uses a laser with a single-sided output of radiation, and into the optical circuit a beam splitter is additionally introduced, mounted in front of the laser on its optical axis and directing the laser beam to a second reflector connected to the housing, the first reflector is rotated with respect to the axis normal to the axis by an electromechanical or other drive located outside the x-ray beam propagation zone the first reflector and the output window of the x-ray emitter located outside the projection zone on it, the rotation frequency is selected from the condition n≥k (t _s ) ^-1 , where n is the rotation frequency (Hz), t _s - exposure time of the radiograph, k = 10 ÷ 20 - coefficient.