امروز : 6 مهر 1399

نمایش مقاله

زمان انتشار :
سه شنبه 28 مرداد 1399

معرفی ضخامت سنج بتا و مقایسه آن با ضخامت سنج لیزری

پرتوهای هسته ای کاربردهای مختلفی در انواع صنایع دارند. یکی از کاربردهای این پرتوها برای اندازه گیری های صنعتی و به عنوان تجهیزات ابزار دقیق می باشد. پرتوهای استفاده شده در بخش ابزار دقیق صنعتی شامل ایکس، گاما و بتا است. از این تجهیزات ابزار دقیق هسته ای می توان برای اندازه گیری های مختلف در حوزه صنعت استفاده کرد. یکی از مهم ترین این کاربرد ها ضخامت سنجی صنعتی است. سالهاست که استفاده از ضخامت سنج های ایکس و گاما در صنعت رایج است. این ضخامت سنج ها برای اندازه گیری ضخامت محصولات ورقه ای در صنایع فلزی مثل فولاد و مس به وفور استفاده می شوند. با این حال اشعه های ایکس و گاما دو مشکل اساسی دارند:

۱. پرتوهای ایکس و گاما برد زیادی داشته و نفوذ آن ها در مواد مختلف بالاست. بنابراین خطرناک بوده و نیاز به حفاظ گذاری های پیچیده و رعایت پروتکل های ایمنی سختگیرانه دارند. حتی با رعایت کردن موارد ایمنی خطر آن ها به صفر نمیرسد و همیشه احتمال ایجاد خطر برای پرسنل و افرادی که در اطراف این پرتوها کار میکنند وجود دارد.

 ۲. همان طور که در مورد ۱ گفته شد، پرتوهای ایکس و گاما برد زیاد و نفوذ بالا در مواد دارند. در نتیجه تضعیف این پرتوها در اکثر مواد کم است و دسته های پرتو عموما بدون هیچ اندرکنشی از داخل مواد سبک عبور میکنند. از آنجایی که ضخامت سنج پرتویی بر اساس اصل تضعیف پرتوها در مواد مورد اندازه گیری ساخته شده است، نمی توانیم از این پرتوها برای اندازه گیری ضخامت مواد سبک استفاده کنیم.

برای حل مشکلات بالا می توانیم از دستگاه ضخامت سنج مبتنی بر پرتوهای بتا استفاده کنیم. پرتوهای بتا دارای برد ونفوذ کمی در مواد بوده، در نتیجه خطر پرتو های ایکس و گاما را ندارند و نیازی به حفاظ گذاری پیچیده و رعایت پروتکل های خاص در استفاده از ضخامت سنج های بتا نیست. هم چنین با استفاده از ضخامت سنج های بتا، بر خلاف ضخامت سنج های ایکس و گاما، می توان ضخامت مواد سبک را اندازه گرفت. در نتیجه ضخامت سنج بتا ضخامت سنج ایده آلی برای اندازه گیری ضخامت موادی مانند لاستیک، پلاستیک، پلیمر، كاغذ و چوب می باشد.

در سال های اخیر به علت مشکلات حفاظتی و خطر ناشی از پرتوهای ایکس و گاما، سعی شده است که ابزار دقیق هسته ای از صنعت حذف شده و روش های جدیدتر جهت اندازه گیری ضخامت معرفی شود. برای بحث ضخامت سنجی روش های جاگزین مختلفی پیشنهاد شده است. مهم ترین تکنولوژی های ارایه شده در این بخش شامل ضخامت سنج های لیزری و ضخامت سنج های التروسونیک هستند که از این دو روش ضخامت سنج های لیزری کاربردی تر بوده و جای خود را در صنایع باز کرده اند. بنابراین ضخامت سنج های لیزری در بخش هایی مانند صنایع لاستیک، پلاستیک، پلیمر، کاغذ و چوب رقیب اصلی ضخامت سنج های بتا هستند.

همان طور که قبلا گفته شد، اصول کار ضخامت سنج های بتا مانند ضخامت سنج های ایکس و گاما بر اساس تضعیف پرتو می باشد. ضخامت سنج های بتا شامل دو بخش اصلی هستند: چشمه پرتوزا و آشکار ساز. وقتی پرتو های بتا از چشمه ساطع می شوند و به جسمی که می خواهیم ضخامتش را اندازه گیری کنیم برخورد می کنند، تعدادی از پرتوها از مسیر اصلی خود منحرف می شوند که به اصطلاح می گوییم تضعیف می شوند و تعدادی از پرتو ها بدون هیچ تغییری از داخل جسم عبور کرده و به آشکار ساز می رسند. با پردازش سیگنالی که از آشکار ساز استخراج می شود و داشتن ضخامت جرمی و چگالی ماده اندازه گیری شونده، می توان ضخامت ماده را بدست آورد.

مزایای عمده ضخامت سنج های بتا نسبت به روش های دیگر عبارتند از:

• هزینه کمتر ضخامت سنج های بتا نسبت به روش های دیگر، از جمله ضخامت سنج های لیزری و التراسونیک

• ایمنی بالاتر در مقایسه با ضخامت سنج های ایکس و گاما

• سایز کوچک مجموعه اندازه گیری

• قابلیت اندازه گیری بدون تماس

• اندازه گیری ضخامت مواد با درجه حرارت بسیار زیاد

• اندازه گیری ضخامت در شرایط با آلودگی شیمیایی بالا و یا گرد و غبار

• اندازه گیری ضخامت در فرایند های تولیدی با سرعت بالا

• اندازه گیری ضخامت به صورت انلاین

• اندازه گیری ضخامت در محیط های غیر قابل دسترس و بسته

• اندازه گیری ضخامت به صورت دقیق و با حساسیت بالا

• اندازه گیری ضخامت در محیط هایی که تجهیزات در تماس مستقیم با موادی هستند که باعث پوسیدگی و خرابی می شود

معایب عمده ضخامت سنج های بتا نسبت به روش های دیگر عبارتند از :

• با وجود اینکه ضخامت سنج های بتا نسبت به ضخامت سنج های ایکس و گاما بسیار امن ترند. باز هم نیاز به سطح حداقلی از حفاظت دارند.

• هزینه ها و مجوز های مربوط به تهیه، نگهداری و امحای مواد رادیو اکتیو مورد استفاده در ضخامت سنج های بتا

• افت اکتیویته چشمه پرتوزا بعد از چند سال

همانطور که قبلا اشاره شد، رقیب اصلی ضخامت سنج بتاء ضخامت سنج های لیزری هستند. این ضخامت سنج ها با دقت و سرعت بالا ضخامت مواد مختلف را اندازه گیری می کنند. اساس کار این ضخامت سنج ها، دو سنسور لیزری است که در بالا و پایین جسم مورد اندازه گیری قرار می گیرند و با محاسبه فاصله بین جسم و سنسور در بالا و پایین و تفاضل آن از فاصله بین دو سنسور، ضخامت جسم مورد نظر را اندازه گیری می کنند.

مزایای عمده ضخامت سنج های لیزری عبارتند از :

• دقت بسیار بالای اندازه گیری

• وزن سبک تجهیزات

• قابلیت اندازه گیری بدون تماس

• سرعت بالای اندازه گیری

• اندازه گیری به صورت آنلاین

• رنج مواد قابل اندازه گیری از کاغذ تا فلزات سنگین

• ایمنی بالاتر نسبت به روش های اندازه گیری پرتوی

معایب عمده ضخامت سنج های لیزری عبارتند از:

• عدم توانایی اندازه گیری مواد شفاف مانند شیشه

• عدم توانایی اندازه گیری مواد با دمای بالا

• ایجاد لگد در نمودار اندازه گیری در صورت عدم حضور جسم بین دو سنسور

• هزینه بالاتر نسبت به ضخامت سنج های پرتویی