[科普中国]-电离辐射厚度计

简介

电离辐射厚度计2的工作原理是通过测量透过板材的射线强度来确定厚度。射线束细，响应速度快,切断电源后射线立即消失。因此，这种厚度计使用和储存均比核辐射式方便和安全，而且因被测板材表面可能存在的水膜引起的误差比较小。

分类电离辐射厚度计分为两类3。一类是利用β、γ等核辐射线穿透被测材料时被吸收而发生强度变化来测量厚度的；另一类是利用核辐射线反散射原理的，射线穿过物质时发生散射现象，当散射角超过90°时便产生反散射，而反散射强度与材料厚度有关，测出从材料反散射的射线强度即可测出厚度。

核辐射穿透式厚度计基本原理放射源发出的射线透过被测材料后被探测器吸收，探测器产生相应于厚度的电流IX，它在R上的压降为EX,经与定值器设定厚度相对应的电压ES比较后，偏差（即厚度变化量）经放大后送给显示仪表或调节仪表进行显示或控制。用β射线作为放射源的厚度计测量范围较窄，适用于测量较薄的钢带、铜带、纸张、塑料和橡胶等的厚度。用γ射线作为放射源的厚度计测量范围宽，能用于恶劣环境下，不受烟气、蒸汽和水分等影响，但需要对核辐射采取防护措施4。

因此

对于β射线：

对于γ射线

仅对窄束单能射线适用，对宽束和多能射线需修正。

β穿透式厚度计测量范围：几mg/cm2-600mg/cm2

对于钢板：约0.003-0.8mm

常采用的放射性同位素：

Tl204，Sr90，C14，Pm147，Kr85

常用探测器：单电离室、双电离室

β放射源的工作范围如下图所示5。

1）单电离室β厚度计

是由电离室、放射源、放大器、指示器、补偿电源组成的。

其示意图如下所示。

2）双电离室β厚度计

是由测量电离室、测量放射源、补偿电离室、补偿放射源、放大器、指示器、可逆电机、补偿电源组成的。具有两个电离室4。

其示意图如下所示。

γ穿透式厚度计测量热轧钢板厚度或其他较厚物体的厚度。

测量范围：

对于钢约为0.064-125mm,常用范围0.5-50mm

对于其他材料：

常用辐射源：Cs137,Co60,Am241

探测器：闪烁探测器，γ电离室

1）自动标定式γ厚度计

放射源、闪烁计数器、高压电源、积分器、电桥电路、补偿电源、变化器、放大器、相敏检波器、指示器、功率放大器以及可逆马达组成6。

其示意图如下所示。

2）周期性调制放射源的γ厚度计

周期性调制放射源的γ厚度计是由补偿源、辐射探测器、测量材料以及工作源组成。

其示意图如下。

核反射式厚度计基本原理（β射线）射线穿过物质时发生散射现象，当散射角超过90°时便产生反散射，而反散射强度与材料厚度有关，测出从材料反散射的射线强度即可测出厚度5。

-由非常厚的散射体反射出的反散射辐射强度

x-被测物厚度

-反散射强度

k-决定于辐射能量的常数，可由下式确定：

镀膜厚度（β射线）

Ip0-当Xn=0时的反散射辐射强度

Ipn-当Xn大于等于XH时的反散射辐射强度

ρn-覆盖材料的密度

对于γ射线：

μIK − 初始辐射康普顿的线性衰减系数；

μI -初始辐射的线性全衰减系数；

μIp - 散射辐射的线性衰减系数；

β反射式厚度计β反射式厚度计是由工作放射源、工作电离室、补偿放射源、补偿电离室、补偿块以及高电阻组成2。

测量范围在160mg/cm2以下。

其示意图如下所示。

γ反射式厚度计γ反射式厚度计是由放射源、闪烁体、光电倍增管、射极输出器、放大器、鉴别器、反复和装置、放大积分器以及指示器组成4。

测量范围约为0-18mm.

其示意图如下所示。