[发明专利]基于X射线的密度、浓度和厚度测试装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于X射线的密度、浓度和厚度测试装置及方法。

背景技术

X射线对物质具有较强的穿透能力，被广泛应用于医疗成像、行李安检和工业探伤等行业。这些仪器的工作原理相同，即X射线穿过待检物体后，被物体吸收损耗的X射线与它的密度或浓度有关，经成像显示后得到能反映被测物体密度的灰白或彩色影像。

现有的商业密度、浓度扫描仪基本都采用中子源，即γ射线源，它是钴、铯等金属元素的放射性同位素。伽马射线源不断放射伽马射线，强度十分稳定，不受外界条件干扰。因此它对密度和浓度的探测精度高，数据准确可靠。它的最大缺点在于γ射线源对人体和环境存在较大的安全隐患，这是因为用作中子源的放射性同位素不断放射出γ射线，和是否接通电源无关。稍有疏忽就有可能造成射线伤害事故。而X射线源是X光发射管，只有在接通电源后才会产生X射线，断开电源后X射线随之断开。即X射线源在不工作时无安全隐患。且由于目前X射线防护技术十分成熟，对周边环境和操作人员安全隐患小。

X射线应用于密度和浓度探测的主要技术障碍是X射线源的稳定性欠佳，存在所谓频闪现象，即射线强度随时间变化有一定起伏。在测试固体和流体的密度、浓度时，如果射线强度不稳定，将会造成探测精度降低。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种基于X射线的密度、浓度和厚度测试装置及方法。

基于X射线的密度、浓度和厚度测试装置包括n形支架、参比计数管、工作计数管、连接支架、动力缆、前置放大和模数转换、抗干扰信号缆、计算机、射线源、配电与控制系统。在n形支架两滑轨上分别设有参比计数管、工作计数管；参比计数管通过连接支架与射线源连接；工作计数管与前置放大和模数转换、抗干扰信号缆、计算机依次连接；连接支架和工作计数管通过动力缆与配电与控制系统连接。

所述的工作计数管是盖革计数管、正比计数管或闪烁计数管。工作计数管与参比计数管的型号相同。前置放大和模数转换7能按0.005～0.01秒的时间间隔同时采集参比计数管2和工作计数管3探测到得信号强度，并能自动求得工作计数管3信号强度与参比计数管2信号强度之比值。

基于X射线的密度、浓度和厚度测试方法是：采用基于X射线的密度、浓度和厚测试仪测定2至5个密度、浓度和厚测已知的样品，通过最小二乘法计算得出参比计数管和工作计数管信号强度比与待测物质密度或浓度关系式，测定未知物质的密度或浓度时，它与工作计数管信号强度与参比计数管信号强度比遵循该关系式。

本发明采用了双计数器，即参比计数管和工作计数管，以及高频数据采集电路，用参比计数管和工作计数管信号强度比表述待测物质的密度或浓度，消除因X射线源频闪引起的误差，以达到对待测物质密度或浓度的高精度探测。和伽马射线密度仪相比，X射线密度仪对人体和环境的潜在危险更小，安全性能更可靠。本发明提出的X射线密度、浓度和测厚仪适合于测定管道输送的悬浮体、流体的密度和浓度，如混凝土、水煤桨、纸浆等各种流动介质的密度或浓度。

附图说明

附图是基于X射线的密度、浓度和厚度测试仪结构示意图；图中：支架1、参比计数管2、工作计数管3、待测样品管4、连接支架5、动力缆6、前置放大和模数转换7、抗干扰信号缆8、计算机9、射线源10、配电与控制系统11。

具体实施方式

如附图所示，基于X射线的密度、浓度和厚度测试装置包括n形支架1、参比计数管2、工作计数管3、连接支架5、动力缆6、前置放大和模数转换7、抗干扰信号缆8、计算机9、射线源10、配电与控制系统11。在n形支架1两滑轨上分别设有参比计数管2、工作计数管3；参比计数管2通过连接支架5与射线源10连接；工作计数管3与前置放大和模数转换7、抗干扰信号缆8、计算机9依次连接；连接支架5和工作计数管3通过动力缆6与配电与控制系统11连接。

所述的工作计数管是盖革计数管、正比计数管或闪烁计数管。工作计数管3与参比计数管2的型号相同。前置放大和模数转换7能按0.005～0.01秒的时间间隔同时采集参比计数管2和工作计数管3探测到得信号强度，并能自动求得工作计数管3信号强度与参比计数管2信号强度之比值。

基于X射线的密度、浓度和厚度测试方法是：采用基于X射线的密度、浓度和厚测试仪测定2至5个密度、浓度和厚测已知的样品，通过最小二乘法计算得出参比计数管和工作计数管信号强度比与待测物质密度或浓度关系式，测定未知物质的密度或浓度时，它与工作计数管信号强度与参比计数管信号强度比遵循该关系式。