RU2254566C2 - Small-angle introscopy method - Google Patents
Small-angle introscopy method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2254566C2 RU2254566C2 RU2002104511/28A RU2002104511A RU2254566C2 RU 2254566 C2 RU2254566 C2 RU 2254566C2 RU 2002104511/28 A RU2002104511/28 A RU 2002104511/28A RU 2002104511 A RU2002104511 A RU 2002104511A RU 2254566 C2 RU2254566 C2 RU 2254566C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- radiation
- angle
- intensity
- incident
- small
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 67
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims abstract description 17
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 claims abstract description 11
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 9
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 claims abstract description 6
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 abstract 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 8
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 6
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 238000010606 normalization Methods 0.000 description 3
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000084 colloidal system Substances 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 230000001404 mediated effect Effects 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к определению структуры и изменению ее состояния для неоднородных, слаборассеивающих, непрозрачных для видимого света объектов с помощью прошедшего и рассеянного под малыми углами рентгеновского излучения.The invention relates to determining the structure and changing its state for inhomogeneous, weakly scattering, opaque to visible light objects with the help of transmitted and scattered at small angles of x-ray radiation.
Уровень техники заключается в следующем.The prior art is as follows.
Известен метод регистрации излучения когерентно рассеянного объектом (US 4751772, G 01 N 23/201, 1988), основанный на регистрации спектра когерентного рассеянного излучения в углы, лежащие в пределах от 1 до 12° по отношению к направлению падающего пучка. В работе указывается, что большая часть упругорассеянного излучения сосредоточена в этих углах в случае, если энергия рентгеновского излучения не очень велика. В основе данного изобретения лежит тот факт, что энергетические спектры упругорассеянного излучения и излучения первичного пучка идентичны, и упругорассеянное излучение имеет характерную угловую зависимость, определяемую как самим облучаемым веществом, так и энергией падающего излучения. Поскольку распределение интенсивности когерентно рассеянного излучения в малых углах зависит от молекулярной структуры вещества, то различные вещества, имеющие одинаковую поглощающую способность (которые не могут быть отличимы при обычном просвечивании), могут быть отличимы друг от друга по характерному для каждого вещества угловому распределению интенсивности когерентно рассеянного излучения. В указанном патенте для просвечивания объекта предполагается использовать узкий коллимированный пучок монохроматического или полихроматического излучения. Измерение интенсивности когерентно рассеянного излучения проводят с помощью детектирующей системы с разрешением как по энергии, так и по координате (углу рассеяния).A known method of recording radiation coherently scattered by an object (US 4751772, G 01 N 23/201, 1988), based on recording the spectrum of coherent scattered radiation at angles lying in the range from 1 to 12 ° with respect to the direction of the incident beam. The paper indicates that most of the elastically scattered radiation is concentrated in these angles if the energy of the x-ray radiation is not very large. The basis of this invention is the fact that the energy spectra of the elastically scattered radiation and the radiation of the primary beam are identical, and the elastically scattered radiation has a characteristic angular dependence, determined both by the irradiated substance itself and by the energy of the incident radiation. Since the distribution of the intensity of coherently scattered radiation at small angles depends on the molecular structure of the substance, various substances having the same absorption capacity (which cannot be distinguished by ordinary transillumination) can be distinguished from each other by the angular intensity distribution of coherently scattered characteristic for each substance radiation. In the said patent, it is proposed to use a narrow collimated beam of monochromatic or polychromatic radiation to illuminate the object. The intensity of coherently scattered radiation is measured using a detecting system with a resolution in both energy and coordinate (scattering angle).
Описанный метод имеет сравнительно низкую светосилу, поскольку сечение когерентного рассеяния в этом угловом диапазоне невелико и требует высоких доз облучения объекта при его исследовании.The described method has a relatively low luminosity, since the coherent scattering cross section in this angular range is small and requires high doses of the object when it is studied.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков является способ малоугловой интроскопии (патент России № 2137114, G 01 N 23/201, G 01 T 1/16, 1997). Способ определения состава и структуры неоднородного объекта включает в себя облучение контролируемого объекта узким малорасходящимся пучком проникающего излучения, регистрацию прошедшего через объект излучения, идентификацию входящих в контролируемый объект веществ по малоугловому когерентному рассеянию прошедшего через объект излучения и излучению, поглощенному в объекте. При этом распределение интенсивности излучения регистрируется по сечению пучка при отсутствии и наличии объекта. Полученные распределения интенсивностей нормируются на общую интенсивность падающего на объект и прошедшего излучения соответственно. По изменению нормированного пространственного распределения интенсивностей и сравнению его с предварительно полученными при этих же условиях эталонными значениями идентифицируют входящие в объект вещества.The closest set of essential features is the method of small-angle introscopy (Russian patent No. 2137114, G 01 N 23/201, G 01 T 1/16, 1997). A method for determining the composition and structure of an inhomogeneous object includes irradiating a controlled object with a narrow, low-dispersing beam of penetrating radiation, registering radiation transmitted through the object, identifying substances entering the controlled object by small-angle coherent scattering of radiation transmitted through the object, and radiation absorbed in the object. In this case, the distribution of the radiation intensity is recorded over the beam cross section in the absence and presence of an object. The resulting intensity distributions are normalized to the total intensity of the incident and transmitted radiation, respectively. By changing the normalized spatial distribution of intensities and comparing it with the reference values previously obtained under the same conditions, the substances entering the object are identified.
Следует отметить, что описанный в прототипе метод для слаборассеивающих объектов не позволяет определять их внутреннюю структуру и последующие ее изменения. Это в первую очередь относится к непрозрачным для видимого света коллоидным системам и диспергированным в них объектам, например масляным средам, содержащим различные присадки.It should be noted that the method described in the prototype for low-scattering objects does not allow to determine their internal structure and its subsequent changes. This primarily relates to colloidal systems that are opaque to visible light and objects dispersed in them, for example, oil media containing various additives.
Сущность изобретения заключается в следующем.The invention consists in the following.
Изобретение направлено на решение задачи - получение изображения внутреннего строения объекта и определение его изменения в ходе протекания тех или иных процессов.The invention is aimed at solving the problem of obtaining an image of the internal structure of an object and determining its change during the course of certain processes.
Решение задачи опосредовано новым техническим результатом регистрации малоуглового рассеяния проникающего излучения, ограниченного областью центрального пика дифракции. Технический результат предлагаемого способа достигается благодаря проведению следующих процедур. Контролируемый объект облучают узким малорасходящимся пучком проникающего излучения, регистрируют прошедшее через объект излучение с помощью позиционно-чувствительного детектора. Распределение интенсивности излучения регистрируют по сечению пучка при отсутствии и наличии объекта. Полученная информация подвергается обработке по следующей зависимости:The solution of the problem is mediated by a new technical result of recording small-angle scattering of penetrating radiation limited by the region of the central diffraction peak. The technical result of the proposed method is achieved through the following procedures. The controlled object is irradiated with a narrow, slightly diverging beam of penetrating radiation, the radiation transmitted through the object is recorded using a position-sensitive detector. The distribution of radiation intensity is recorded over the beam cross section in the absence and presence of an object. The received information is processed according to the following relationship:
где I2θ - интенсивность рассеянного рентгеновского излучения;where I 2θ is the intensity of the scattered x-ray radiation;
I0,2θ, Iпр,2θ - соответственно интенсивности рентгеновского излучения, падающего на объект и прошедшего через него в области центрального пика дифракции;I 0,2θ , I CR , 2θ , respectively, the intensity of x-ray radiation incident on the object and passed through it in the region of the central peak of diffraction;
Кослабл.,о - коэффициент ослабления пучка рентгеновского излучения;To attenuated., O is the attenuation coefficient of the x-ray beam;
2θ - угол рассеяния, заключенный между центром пучка проникающего излучения и направляющими, исходящими из центра объекта и находящимися в пределах сечения пучка.2θ is the scattering angle between the center of the beam of penetrating radiation and the guides emanating from the center of the object and located within the beam section.
Коэффициент ослабления (Кослабл.,о) в уравнении (1) определится:The attenuation coefficient (K atten., O ) in equation (1) is determined:
где I0,2θ=0, Iпр,2θ=0 - соответственно интенсивности рентгеновского излучения, падающего на объект и прошедшего через него для угла 2θ=0,00°.where I 0,2θ = 0, I ol , 2θ = 0 , respectively, the intensity of the x-ray radiation incident on the object and passed through it for an angle of 2θ = 0.00 °.
Зависимость (1) позволяет осуществить сведение кривых рассеяния относительно угла 2θ=0,00°. Во всех случаях для каждого исследуемого вещества интенсивность рассеянного рентгеновского излучения для угла 2θ=0,00° равна нулю. Это позволяет сопоставлять кривые рассеяния друг с другом.Dependence (1) allows the scattering curves to be reduced relative to the angle 2θ = 0.00 °. In all cases, for each test substance, the intensity of the scattered x-ray radiation for an angle of 2θ = 0.00 ° is zero. This allows you to compare the scattering curves with each other.
Общими с прототипом существенными признаками являются следующие: облучение контролируемого объекта узким малорасходящимся пучком проникающего излучения, регистрация прошедшего через объект излучения с помощью позиционно-чувствительного детектора и идентификация структуры контролируемого объекта по малоугловому когерентному рассеянию прошедшего через объект излучения и излучению, поглощенному в объекте, регистрация распределения интенсивности излучения по сечению пучка при отсутствии и наличии объекта.The essential features common with the prototype are the following: irradiation of the controlled object with a narrow low-dispersing beam of penetrating radiation, registration of radiation transmitted through the object using a position-sensitive detector, and identification of the structure of the controlled object by small-angle coherent scattering of radiation transmitted through the object and radiation absorbed in the object, registration of distribution radiation intensity over the beam cross section in the absence and presence of an object.
Основными отличительными признаками заявляемого изобретения являются:The main distinguishing features of the claimed invention are:
- определение коэффициента ослабления проникающего излучения для центра пучка через отношение интенсивностей падающего на объект и прошедшего через него излучения по уравнению- determination of the attenuation coefficient of penetrating radiation for the center of the beam through the ratio of the intensities of the incident incident on the object and radiation transmitted through it according to the equation
где I0,2θ=0, Iпр,2θ=0 - соответственно интенсивности рентгеновского излучения, падающего на объект и прошедшего через него для угла 2θ=0,00°.where I 0,2θ = 0 , I ol , 2θ = 0 , respectively, the intensity of the x-ray radiation incident on the object and passed through it for an angle of 2θ = 0.00 °.
- нормирование кривой распределения интенсивности падающего на объект излучения по сечению пучка (углу рассеяния) на коэффициент ослабления и ее вычитание из кривой распределения интенсивности прошедшего через объект излучения по уравнению- normalization of the intensity distribution curve of the radiation incident on the object over the beam cross section (scattering angle) by the attenuation coefficient and its subtraction from the intensity distribution curve of the radiation transmitted through the object according to the equation
где I2θ - интенсивность рассеянного рентгеновского излучения;where I 2θ is the intensity of the scattered x-ray radiation;
I0,2θ, Iпр,2θ - соответственно интенсивности рентгеновского излучения, падающего на объект и прошедшего через него в области центрального пика дифракции;I 0,2θ , I CR , 2θ , respectively, the intensity of x-ray radiation incident on the object and passed through it in the region of the central peak of diffraction;
Кослабл.,о - коэффициент ослабления пучка рентгеновского излучения;To attenuated., O is the attenuation coefficient of the x-ray beam;
2θ - угол рассеяния, заключенный между центром пучка проникающего излучения и направляющими, исходящими из центра объекта и находящимися в пределах сечения пучка.2θ is the scattering angle between the center of the beam of penetrating radiation and the guides emanating from the center of the object and located within the beam section.
После проведения указанных процедур получают кривую распределения рассеянного объектом рентгеновского излучения, которая характеризует его структуру.After carrying out these procedures, a distribution curve of the x-ray scattered by the object is obtained, which characterizes its structure.
Сведения, указывающие на возможность осуществления предлагаемого изобретения, могут быть подтверждены следующими примерами.Information indicating the feasibility of the invention can be confirmed by the following examples.
Пример 1.Example 1
С помощью двух узких щелей (например, шириной по 0,1 мм) устанавливают малорасходящийся пучок рентгеновского - излучения. В держатель образца, расположенный перпендикулярно падающему излучению, помещают пустую жидкостную кювету и с помощью позиционно-чувствительного детектора определяют интенсивность прошедшего излучения в области центрального пика дифракции для данного набора щелей (2θ=0-0,25°). Проводят 3-5 параллельных измерений для получения статистических сведений. После этого в кювету заливают образец масла-компаунда и проводят съемку в аналогичных условиях (3-5 параллельных измерений). Полученные экспериментальные данные обрабатывают по зависимостям (1) и (2). Результаты обработки представлены на чертеже (зависимость 1).Using two narrow slots (for example, 0.1 mm wide), a low-diverging x-ray beam is installed - radiation. An empty liquid cuvette is placed in the sample holder located perpendicular to the incident radiation and the intensity of transmitted radiation in the region of the central diffraction peak for a given set of slits is determined using a position-sensitive detector (2θ = 0-0.25 °). 3-5 parallel measurements are carried out to obtain statistical information. After that, a sample of the compound oil is poured into the cuvette and shooting is carried out under similar conditions (3-5 parallel measurements). The obtained experimental data are processed according to dependencies (1) and (2). The processing results are presented in the drawing (dependence 1).
Пример 2.Example 2
В держатель образца помещают пустую жидкостную кювету и в условиях согласно примеру 1 определяют интенсивность прошедшего излучения. Затем в кювету заливают образец непрозрачной для видимого света товарной присадки КНД. Условия съемки образца присадки и последующей обработки экспериментальных сведений осуществляют в соответствии с примером 1. Результаты расчета представлены на чертеже (зависимость 2).An empty liquid cuvette is placed in the sample holder and, under the conditions of Example 1, the intensity of transmitted radiation is determined. Then, a sample of CPV additive opaque to visible light is poured into the cuvette. The conditions for shooting an additive sample and subsequent processing of experimental information are carried out in accordance with example 1. The calculation results are presented in the drawing (dependence 2).
Пример 3.Example 3
В держатель образца помещают пустую жидкостную кювету и в условиях согласно примеру 1 определяют интенсивность прошедшего излучения. После этого в кювету помещают образец присадки КНД, предварительно разбавленный на 50 мас.% маслом-компаундом (см. пример 1) и выдержанный до измерений некоторое время. Условия съемки образца разбавленной присадки и последующей обработки экспериментальных данных осуществляют в соответствии с примером 1. Результаты обработки представлены на чертеже (зависимость 3).An empty liquid cuvette is placed in the sample holder and, under the conditions of Example 1, the intensity of transmitted radiation is determined. After that, a sample of KND additive was placed in a cuvette, previously diluted with 50 wt.% With compound oil (see Example 1) and kept for some time until measurements. The conditions for shooting a sample of a diluted additive and subsequent processing of experimental data is carried out in accordance with example 1. The processing results are shown in the drawing (dependence 3).
Как следует из чертежа, кривые рассеяния имеют различный характер, что обусловлено различным состоянием структуры исследуемых образцов (прежде всего с точки зрения их дисперсности).As follows from the drawing, the scattering curves are of a different nature, which is due to the different state of the structure of the studied samples (primarily from the point of view of their dispersion).
Проведена нормировка кривых распределения интенсивности падающего на объект (пустая кювета) и прошедшего через объект излучения (исследуемый образец) для примеров 1, 2 и 3 согласно прототипу. Результаты нормировки приведены в таблице.The normalization of the distribution curves of the intensity incident on the object (empty cuvette) and transmitted through the object of radiation (test sample) for examples 1, 2 and 3 according to the prototype. The normalization results are shown in the table.
величина, Ii/ΣIi Normalized
value, I i / ΣI i
Обозначения в таблице:Designations in the table:
Ii - интенсивность падающего на объект (пустая кювета, примеры 1, 2, 3) и прошедшего через него излучения (исследуемые образцы, примеры 1, 2, 3), соответствующая данному углу рассеяния;I i - the intensity of the incident on the object (empty cell, examples 1, 2, 3) and radiation transmitted through it (test samples, examples 1, 2, 3), corresponding to a given scattering angle;
ΣIi - общая интенсивность либо падающего на объект (пустая кювета, примеры 1, 2, 3), либо прошедшего через него излучения (исследуемые образцы, примеры 1, 2, 3) соответственно.ΣI i is the total intensity of either incident on the object (empty cell, examples 1, 2, 3), or radiation transmitted through it (test samples, examples 1, 2, 3), respectively.
Как следует из таблицы, нормированные величины интенсивности падающего на объект излучения (объект отсутствует, пустая кювета) и различных углов рассеяния практически совпадают с аналогичными нормированными величинами интенсивности прошедшего через различные объекты излучения (примеры 1, 2, 3). Это позволяет утверждать о невозможности идентификации внутренней структуры исследуемых объектов согласно способу малоугловой интроскопии, приведенному в прототипе.As follows from the table, the normalized values of the intensity of radiation incident on the object (the object is absent, an empty cell) and different scattering angles practically coincide with the similar normalized values of the intensity of radiation transmitted through various objects (examples 1, 2, 3). This allows us to argue about the impossibility of identifying the internal structure of the studied objects according to the method of small-angle introscopy given in the prototype.
Таким образом, предлагаемый способ малоугловой интроскопии позволяет определять внутреннюю структуру слаборассеивающих объектов, таких как масляные пробы с присадками, и ее изменение в ходе протекания процессов.Thus, the proposed method of small-angle introscopy allows you to determine the internal structure of low-scattering objects, such as oil samples with additives, and its change during the course of the processes.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002104511/28A RU2254566C2 (en) | 2002-02-19 | 2002-02-19 | Small-angle introscopy method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002104511/28A RU2254566C2 (en) | 2002-02-19 | 2002-02-19 | Small-angle introscopy method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2002104511A RU2002104511A (en) | 2003-10-20 |
| RU2254566C2 true RU2254566C2 (en) | 2005-06-20 |
Family
ID=35836080
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2002104511/28A RU2254566C2 (en) | 2002-02-19 | 2002-02-19 | Small-angle introscopy method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2254566C2 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4651002A (en) * | 1984-02-29 | 1987-03-17 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Radiographic method and apparatus for reducing the effects of scatter in the image |
| SU1402871A1 (en) * | 1986-11-13 | 1988-06-15 | Предприятие П/Я А-1758 | Method of producing shadow pictures of object internal structure by means of penetrating radiation |
| US4754469A (en) * | 1985-07-20 | 1988-06-28 | U.S. Philips Corp. | Method for the determination of the spatial distribution of the scattering cross-sections for elastically scattered X-ray radiation and arrangement for implementation of the method |
| RU2137114C1 (en) * | 1997-05-06 | 1999-09-10 | ЗАО "Кванта Инвест" | Method of small-angle introscopy and device for its realization ( versions ) |
-
2002
- 2002-02-19 RU RU2002104511/28A patent/RU2254566C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4651002A (en) * | 1984-02-29 | 1987-03-17 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Radiographic method and apparatus for reducing the effects of scatter in the image |
| US4754469A (en) * | 1985-07-20 | 1988-06-28 | U.S. Philips Corp. | Method for the determination of the spatial distribution of the scattering cross-sections for elastically scattered X-ray radiation and arrangement for implementation of the method |
| SU1402871A1 (en) * | 1986-11-13 | 1988-06-15 | Предприятие П/Я А-1758 | Method of producing shadow pictures of object internal structure by means of penetrating radiation |
| RU2137114C1 (en) * | 1997-05-06 | 1999-09-10 | ЗАО "Кванта Инвест" | Method of small-angle introscopy and device for its realization ( versions ) |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108139316B (en) | Cuvette carrier | |
| CN103364348B (en) | Optical device for detecting the inhomogeneities in sample, particularly polarimeter | |
| JP2016522880A5 (en) | ||
| TW201205062A (en) | Sample inspection device and sample inspection method | |
| JP2009229239A (en) | Particle size measuring device and method | |
| CN204882561U (en) | Signal pickup assembly of fluorescence immunity quantitative analysis appearance | |
| CN104777179B (en) | X-ray apparatus | |
| Tuniyazi et al. | Snapshot polarized light scattering spectrometric fiberscopy for early cancer detection | |
| US7532325B2 (en) | Method and apparatus for the separation of fluoroscence and elastic scattering produced by broadband illumination using polarization discrimination techniques | |
| RU2254566C2 (en) | Small-angle introscopy method | |
| JP2017525945A (en) | Arrangement for measuring properties and / or parameters of a sample and / or at least one film formed on the sample surface | |
| GB2191284A (en) | Method and apparatus for analyzing sludgy materials | |
| DE3204146A1 (en) | Method of measuring the composition and local concentration of substances at surfaces | |
| Ainsworth | Infrared analysis of respirable coal mine dust for quartz: thirty-five years | |
| JP7445118B2 (en) | Identification method for goethite adsorbed phosphorus in iron ore | |
| JP2006526769A (en) | An apparatus and method for identifying a stratification formed on the surface of a component and measuring its properties. | |
| Kudinov et al. | Evaluating the efficiency of using ultraviolet radiation sources in carrying out fluorescent penetrant testing | |
| CN102499647A (en) | Multi-mode low-coherence scattering spectrometer | |
| RU2402753C1 (en) | Device for optoelectronic non-contact analysis of minerals and organic structures | |
| CN108885168B (en) | A detection system and signal enhancement device | |
| Zhou et al. | Polarization discrimination technique to separate overlapping fluorescence and elastic scattering applied to algae in seawater | |
| Cavicchi et al. | Distribution of average aggregate density from stir-stressed NISTmAb protein | |
| SE1950577A1 (en) | Water impurity measurements with dynamic light scattering | |
| JP2007163260A (en) | Reflective X-ray small angle scattering device | |
| WO2025105473A1 (en) | Optical measurement device, optical measurement system, and optical measurement method |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160220 |