Способ измерения скорости ультразвука

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОИЖФМУ Се ТИЗЬСЯМ

pi)819589

Союз -еаетсник

Социалистических

Республик (6.3) Дополиитеуьное к авт. саид-еу(22) Заявлено 06. 06.77 (21) 2496739/29-28 с присоединением заявки М— (23) Приоритет— ()публикоаано 0704.81.бюллетень Н9 13

»

Дата опубликования описания 08. 04. 81 (51)М. Кл.

6 01 Н 5/00

Государственный комитет. СССР но делам изобретений и открытий (53) УДК 620. .179(088.8) А.P. Мкртчян, Л.A Кочарян и A.À. Саакян (72) Авторы изобретения

Особое конструкторское бюро проблемной лаборатории радиационной физики Ереванского государственного".;. университета (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ УЛЬТРАЗВУКА

Иэобретение относится к области исследования физико-химических свойств конденсированных сред, в частности к способам иэмерення скорости ультразвука.

Известен эффект Мессбауэра, заключающийся в том, что существует безотдачный "-резонанс ядер в твердом теле, при котором отдача, которую получает испускающее или поглощающее ядро, связанное в твердом теле, передается всему кристаллу, как целому, то есть отдачу получает не одно ядро, а целый кристалл, вследствие чего потеря на отдачу настолько мала, что имеет место перекрытие линий испускания и поглощения (=резонанс ) )1).

Эффект Мессбауэра наблюдается во многих ядрах, но наиболее удобным является изотоп железа Fe ст который обладает достаточно большим сечением поглощения 4 -квантов при комнатных температурах.

Колебания мессбауэровских ядер под действием ультразвуковых волн моделируеют мессбауэровское " -из»» лучение. Частота последнего 10 Гц и, следовательно, частота ультразвуковых волн практически не ограничена, то есть на толщину исследуемого материала, а котором измеряется скорость звука, практически не ставится ограничений.

Известен способ измерения скорости ультразвука, заключающийся в . той, что возбуждают в исследуемой среде ультразвуковые колебания, фик® сируют частоты, соответствующие воз« никновению стоячих волн, и определяют скорость ультразвука с учетом размеров образца и.частоты ультразвуковых колебаиай, При этом в качестве излучателя н приемника звука используется кварцевая пластинка, а для регистрации используется эк-. ран осциллограФа 2 °

Данный способ по своей технической сущности является наиболее близ- .

Ж ким к изобретению. Однако он обладает недостаточной чувствительностью и точностью, .поскольку кварцевая пластинка, которая является приемником звука, не чувствует изменений слабых звуковых давлю.ний при прохождении звука через тонкие образцы.

Целью изобретения является повышение точности измерений и расшире30 ние диапазона измеряемых толщин.

819589

Поставленная цель достигается тем, что со стороны, противполОжной плоскости ввода ультразвуковых колебаний,помещают поглотитель, Содер- жащий мессбауэровские ядра, облучают полученную систему ) -излучением,. снимают зависимость вероятности эффекта Мессбауэра от частоты ультразвуковых колебаний при заданной толщине. среды или толщичы среды при заданной частоте, определяют значение частот в первом случае или толщин во втором, соответствующие.экспериментальным значениям вероятности эффекта Мессбауэра, по которым вычисляют скорость ультразвука.

На чертеже изображена блок-схема устройства, реализующего предлагае-".. мый способ.

Устройство включает источник 1

Я-излучения, кварцевый ультразвуковой преобразователь 2, высокочастотный генератор 3, мессбауэровс- кий поглотитель 4, анализатор 5 импульсов.

Измерение скорости ультразвука предлагаемым способом осуществляется следующим образом.

Вырезают из материала, в котором необходимо измерить скорость звука, пластину б определенной толщины (0,2 мм и ниже), приклеивают ее акустическими склейками к ультразвуковому преобразователю 2, а к другой стороне исследуемого материала приклеивают той же акустической склейкой мессбауэровский поглотитель 4, облучают полученную систему. у-из.— лучением.

При этом гамма- лучи, проходя через исследуемую среду, содержащую мессбауэровские ядра (в данном случае

Fe< ), детектируются с помощью суинтилляционного кристалла и поступают на фотоэлектронный умножитель (на чертеже не показаны). Од-, новременно на кварцевый Преобразователь 2 подают от.высокочастотного генератора 3 напряжение, которое преобразуется в механические колебания. Эти колебания с помощью акустических склеек передаются на мессбауэровский образец. Затем с выхода фотоэлектронного умножителя электрические импульсы посылают на анализатор 5, где происходит их усиление и. затем полу.ченного мессбауэровского спектра поглощения поглотителя.

Далее определяют вероятность эффехта мессбауэра для нескольких частот ультразвуковых колебаний и из известного графика зависимости вероятности эффекта Мессбауэра от частоты ультразвуковых колебаний (при определенной толщине исследуемого материала и эффективного напряжения на преобразователе) нахолят

I скорость ультразвука в материале по формуле.:

С = 2 (а -й)4, где С вЂ” скорость ультразвука в исследуемой среде (материале)

Я Q - -частоты ультразвука, соответствующие двум рядам находящимся.максимумам вероятности эффекта Иессбауэра;

4 - толщина исследуемого мате1О риала.

Скорость звука можно определить и но формуле

2 . (4 -4„) .

8 этом случае частота ультразвука остается постоянной, а меняется толщина плаетинки из исследуемого материала.

Таким образом, использование в данном способе явления модуляции

20 мессбауэровсксго гамма-излучеиия звуковыми волнами и применениаЪ качестве приемника звука мессбауэроских ядер дает возможность повысить точность и чувствительность 5 измерений в конденсированных средах, расширить диапазон измеряемых толщин образцов. . Формула, изобретения, Способ измерения скорости ультра-звука, заключающийся в том, что возбуждают в исследуемой среде ультразвуковые колебания, фиксируют частоты, соответствующие возникновению стоячих волн, и определяют скорость ультразвука с учетом размеров образца и частоты ультразвуковых колебаний, отличающийся о тем, что, с целью повышения точности измерений и расширения.диапазона измеряемых толщин, со стороны, противоположной плоскости ввода ультразвуковЫх колебаний, помеща45 ют поглотитель, содержащий мессбауэровские ядра, облучают полученную систему "-излучением, снимают -зависимость вероятности .эффекта Мессбауэра.от .частоты ультразвуковых колебаний при заданной толщине сре- ды или от толщины среды при заданной частоте, олределяют значение частот в первом случае или толщин во втором, соответствующие экспери55 ментальным значениям вероятности эффекта Мессбауэра -по которым вычисляют скорость ультразвука.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Эффект Мессбауэра; Сб. статей

60 иод ред. Ю. Кагана, И., "Иностранная литература",, 1962.

2. Бергман А. Ультразвук. М;, "Иностранная литература", 1962, (прототип).

819589

Составитель Л. Тришина

Редакто Ж. Рожкова . Тех дТ.Наточка Кор екто В. Б тяга

Заказ 1367 1 "Тираж 484 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета,.СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва Ж-35 Рауыская наб. . 4 5

Филиал ППП Патент, г. ужгород, ул. Проектная, 4