Optical monitoring the temperature of objects irradiated at an electron accelerator
A method of remote on-line control of the temperature of objects heated by an electron beam has been developed and researched. The method is based on analysis of object radiation in optical and infrared ranges and determination of temperature using the calibration data. Experimental study of the met...
Saved in:
| Published in: | Вопросы атомной науки и техники |
|---|---|
| Date: | 2015 |
| Main Authors: | , , , , , , , |
| Format: | Article |
| Language: | English |
| Published: |
Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України
2015
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/112384 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Optical monitoring the temperature of objects irradiated at an electron accelerator / V.N. Boriskin, S.K. Romanovsky, V.A. Momot, Yu.A. Titarenko, D.V. Titov, V.L. Uvarov, V.A. Shevchenko, S.V. Shelepko // Вопросы атомной науки и техники. — 2015. — № 6. — С. 105-107. — Бібліогр.: 2 назв. — англ. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859705348201381888 |
|---|---|
| author | Boriskin, V.N. Romanovsky, S.K. Momot, V.A. Titarenko, Yu.A. Titov, D.V. Uvarov, V.L. Shevchenko, V.A. Shelepko, S.V. |
| author_facet | Boriskin, V.N. Romanovsky, S.K. Momot, V.A. Titarenko, Yu.A. Titov, D.V. Uvarov, V.L. Shevchenko, V.A. Shelepko, S.V. |
| citation_txt | Optical monitoring the temperature of objects irradiated at an electron accelerator / V.N. Boriskin, S.K. Romanovsky, V.A. Momot, Yu.A. Titarenko, D.V. Titov, V.L. Uvarov, V.A. Shevchenko, S.V. Shelepko // Вопросы атомной науки и техники. — 2015. — № 6. — С. 105-107. — Бібліогр.: 2 назв. — англ. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Вопросы атомной науки и техники |
| description | A method of remote on-line control of the temperature of objects heated by an electron beam has been developed and researched. The method is based on analysis of object radiation in optical and infrared ranges and determination of temperature using the calibration data. Experimental study of the method was conducted at an accelerator LU-10 KIPT in a mode with electron energy from 8 to 10 MeV and beam power up to 10 kW. To monitor the temperature of the irradiated samples, a Transcend video camera with a matrix of 1.3 MP operating both in visible and infrared spectrum bands was used. The camera calibration in the infrared range was executed by electric heating of a sample at the test bench. Measuring the temperature of the sample was carried out using a Chromel-Kopel thermocouple and digital meter TERA.
Розроблений і досліджений метод дистанційного on-line-контролю температури об'єктів при їх нагріві пучком електронів. Метод заснований на аналізі випромінювання об'єктів в оптичному і інфрачервоному діапазонах і встановлено значення їх температури з використанням калібрувальних даних. Експериментальне дослідження методу проведене на прискорювачі ЛУ-10 ННЦ ХФТІ при енергії електронів 8…10 MеВ і потужності пучка до 10 кВт. Для моніторингу температури опромінюваних зразків була використана відео-камера Transсend з матрицею 1,3 Мп, що працює як у видимій, так і в ІЧ-областях спектра. Калібрування відеокамери в ІЧ-діапазоні вироблялося на стенді при нагріві зразка електричним струмом. Вимір температури зразка проведено з використанням термопари хромель – копель і цифрового вимірника ТЕРА.
Разработан и исследован метод дистанционного on-line-контроля температуры объектов при их нагреве пучком электронов. Метод основан на анализе излучения объектов в оптическом и инфракрасном диапазонах и установлении значения их температуры с использованием калибровочных данных. Экспериментальное исследование метода проведено на ускорителе ЛУ-10 ННЦ ХФТИ при энергии электронов 8…10 MэВ и мощности пучка до 10 кВт. Для мониторинга температуры облучаемых образцов была использована видео-камера Transсend с матрицей 1,3 Мп, работающая как в видимой, так и в ИК-областях спектра. Калибровка показаний видеокамеры в ИК-диапазоне производилась на стенде при нагреве образца электрическим током. Измерение температуры образца производилось с использованием термопары хромель – копель и цифрового измерителя ТЭРА.
|
| first_indexed | 2025-12-01T02:09:53Z |
| format | Article |
| fulltext |
ISSN 1562-6016. ВАНТ. 2015. №6(100) 105
OPTICAL MONITORING THE TEMPERATURE OF OBJECTS
IRRADIATED AT AN ELECTRON ACCELERATOR
V.N. Boriskin, S.K. Romanovsky, V.A. Momot, Yu.A. Titarenko, D.V. Titov, V.L. Uvarov,
V.A. Shevchenko, S.V. Shelepko
National Science Center “Kharkov Institute of Physics and Technology”, Kharkov, Ukraine
E-mail: romanovsky@kipt.kharkov.ua
A method of remote on-line control of the temperature of objects heated by an electron beam has been developed
and researched. The method is based on analysis of object radiation in optical and infrared ranges and determination
of temperature using the calibration data. Experimental study of the method was conducted at an accelerator LU-10
KIPT in a mode with electron energy from 8 to 10 MeV and beam power up to 10 kW. To monitor the temperature
of the irradiated samples, a Transcend video camera with a matrix of 1.3 MP operating both in visible and infrared
spectrum bands was used. The camera calibration in the infrared range was executed by electric heating of a sample
at the test bench. Measuring the temperature of the sample was carried out using a Chromel-Kopel thermocouple
and digital meter TERA.
PACS: 29.27.Fh
INTRODUCTION
A method of remote on-line control of the tempera-
ture of objects heated by an electron beam has been de-
veloped and researched. The method is based on analy-
sis of object radiation in optical and infrared ranges and
determination of temperature using the calibration data.
At that, the system of electron beam visual monitoring
[1] (Fig. 1), which had been developed previously, us-
ing Transcend video camera with a matrix of 1.3 MP
operating both in visible and infrared spectrum bands,
was used.
Fig. 1. Block diagram of the system of electron beam
image visual monitoring
e
1
2
3
Fig. 2. Location of the object to be radiated at LU-10
output, top view: 1 – scanner output flange;
2 – channels of the radiated camera; 3 – mirror
The additional mirror was used to monitor the pro-
cess of heating of the object by the electron beam at
accelerator bunker LU-10, because the output flange of
the beam scanner obstructed the object and it was not
visible (Fig. 2).
CAMERA CALIBRATION
The camera calibration in the infrared range was
carried out at the test bench by electric heating of the
sample. Schematic diagram of the test bench is
presented in Fig. 3.
Fig. 3. Schematic diagram of the test bench
for calibration
The thin-walled stainless steel tube, indicated in the
diagram by Rh1, was used as a calibration sample. The
voltage at the ends of the heated sample was changed
from 1.7 to 3.5 V; current − from 19 to 33 A using 9 A
Latro Tr1. The transformer is manufactured using mag-
netic core and primary winding 9А Latro, the secondary
winding consists of two winding turns of 120 sq. mm
cooper wire. Thermocouple TC, connected direct to the
input of temperature digital meter TERA, is fixed in the
middle of the calibration sample.
Fig. 4. One of the frames of the calibration video
recording, left – reflection of the heated object
in the mirror, temperature 490.4°
mailto:сh.igor@kipt.kharkov.ua
ISSN 1562-6016. ВАНТ. 2015. №6(100) 106
The calibrated camera was focused on the heated
sample with the thermocouple attached, as well as the
display device of digital meter ТERA. Thus a series of
frames have been obtained, each of them shows the val-
ues of infrared radiation intensity and the related values
of the sample temperature. One of these frames is pre-
sented in Fig. 4 as an example.
Each frame was processed in program Origin 7.5.
Screenshot with the intensity profile of infrared glowing
of the sample, reflected in the mirror, is presented in
Fig. 5.
Fig. 5. Profile of intensity of infrared radiation
of the calibration sample at the temperature of 460°С
The minimum value of the intensity corresponds to
the thermocouple attachment point. This is the required
point for calibration. The calibration curve, shown in
Fig. 6 was plotted by several of such points.
Fig. 6. Calibration curve
THE EXPERIMENT CARRIED OUT
AT LU-10 LINAC
The frame from video recording of radiation treat-
ment of the calibration sample at LU-10 linac is pre-
sented in Fig. 7. This sample was scanned by the elec-
tron beam with energy of 9 MeV, pulse rate of 125 Hz,
average current of 0.39 mА, pulse current of 0.92 А,
sweep current of 12.2 А.
Processing in Origin 7.5 shows the value of glowing
intensity equal to 57789 nominal units (Fig. 8), that cor-
responds to temperature 540°С.
Fig. 7. Infrared glowing of the sample at LU-10
Fig. 8. Profile of infrared glowing of the calibration
sample when heated by the electron beam
Besides this experiment the authors used the archive
video recording of steel samples radiation treatment in
LU-10. It was recorded by the same camera. These
hardened steel materials are supposed to be used in nu-
clear power engineering. Glowing of the calibration
sample reflected in the mirror is presented in Fig. 9.
Fig. 9. Infrared glowing of the calibration steel
sample reflected in the mirror
After these frames processing in Origin 7.5 we ob-
tained a curve of the temperature distribution on the
surface of the sample (Fig. 10).
Using the developed method the temperatures of all
six samples were determined from the frames of video
recording. These data comply with the calculations of
the customer.
ISSN 1562-6016. ВАНТ. 2015. №6(100) 107
Fig. 10. Profile of sample infrared glowing
CONCLUSIONS
The developed method of remote monitoring ena-
bles to obtain in on-line mode 2D the temperature pro-
file of objects surfaces when heated by electron beam.
Operability, personnel safety and visibility are the main
advantages of this method. This method enables also to
monitor the beam current density profile and absorbed
dose rate on the surface of objects at the appropriate
calibration.
REFERENCES
1. V.N. Boriskin, I.A. Chertischev, N.G. Reshetnyak,
et al. Electron Beam Image Visual Monitoring //
Proc. of RuPac. 2012, p. 208-210.
2. V.N. Boriskin, V.V. Zakutin, N.G. Reshetniak, et al.
Visualization of Electron Beam Image // Problems
of Atomic Science and Technology. Series “Nuclear
Physics Investigations”. 2014, № 3, p. 208-210.
Article received 26.10.2015
ОПТИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ ТЕМПЕРАТУРЫ ОБЪЕКТОВ, ОБЛУЧАЕМЫХ
НА УСКОРИТЕЛЕ ЭЛЕКТРОНОВ
В.Н. Борискин, С.К. Романовский, В.А. Момот, Ю.А. Титаренко, Д.В. Титов, В.Л. Уваров,
В.А. Шевченко, С.В. Шелепко
Разработан и исследован метод дистанционного on-line-контроля температуры объектов при их нагреве
пучком электронов. Метод основан на анализе излучения объектов в оптическом и инфракрасном диапазо-
нах и установлении значения их температуры с использованием калибровочных данных. Эксперименталь-
ное исследование метода проведено на ускорителе ЛУ-10 ННЦ ХФТИ при энергии электронов 8…10 MэВ и
мощности пучка до 10 кВт. Для мониторинга температуры облучаемых образцов была использована видео-
камера Transсend с матрицей 1,3 Мп, работающая как в видимой, так и в ИК-областях спектра. Калибровка
показаний видеокамеры в ИК-диапазоне производилась на стенде при нагреве образца электрическим то-
ком. Измерение температуры образца производилось с использованием термопары хромель – копель и циф-
рового измерителя ТЭРА.
ОПТИЧНИЙ МОНІТОРИНГ ТЕМПЕРАТУРИ ОБ'ЄКТІВ, ЩО ОПРОМІНЮЮТЬСЯ
НА ПРИСКОРЮВАЧІ ЕЛЕКТРОНІВ
В.М. Борискін, С.К. Романовський, В.О. Момот, Ю.О. Тітаренко, Д.В. Тітов, В.Л. Уваров,
В.О. Шевченко, С.В. Шелепко
Розроблений і досліджений метод дистанційного on-line-контролю температури об'єктів при їх нагріві
пучком електронів. Метод заснований на аналізі випромінювання об'єктів в оптичному і інфрачервоному
діапазонах і встановлено значення їх температури з використанням калібрувальних даних. Експерименталь-
не дослідження методу проведене на прискорювачі ЛУ-10 ННЦ ХФТІ при енергії електронів 8…10 MеВ і
потужності пучка до 10 кВт. Для моніторингу температури опромінюваних зразків була використана відео-
камера Transсend з матрицею 1,3 Мп, що працює як у видимій, так і в ІЧ-областях спектра. Калібрування
відеокамери в ІЧ-діапазоні вироблялося на стенді при нагріві зразка електричним струмом. Вимір темпера-
тури зразка проведено з використанням термопари хром ель – копель і цифрового вимірника ТЕРА.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-112384 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1562-6016 |
| language | English |
| last_indexed | 2025-12-01T02:09:53Z |
| publishDate | 2015 |
| publisher | Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Boriskin, V.N. Romanovsky, S.K. Momot, V.A. Titarenko, Yu.A. Titov, D.V. Uvarov, V.L. Shevchenko, V.A. Shelepko, S.V. 2017-01-20T18:21:34Z 2017-01-20T18:21:34Z 2015 Optical monitoring the temperature of objects irradiated at an electron accelerator / V.N. Boriskin, S.K. Romanovsky, V.A. Momot, Yu.A. Titarenko, D.V. Titov, V.L. Uvarov, V.A. Shevchenko, S.V. Shelepko // Вопросы атомной науки и техники. — 2015. — № 6. — С. 105-107. — Бібліогр.: 2 назв. — англ. 1562-6016 PACS: 29.27.Fh https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/112384 A method of remote on-line control of the temperature of objects heated by an electron beam has been developed and researched. The method is based on analysis of object radiation in optical and infrared ranges and determination of temperature using the calibration data. Experimental study of the method was conducted at an accelerator LU-10 KIPT in a mode with electron energy from 8 to 10 MeV and beam power up to 10 kW. To monitor the temperature of the irradiated samples, a Transcend video camera with a matrix of 1.3 MP operating both in visible and infrared spectrum bands was used. The camera calibration in the infrared range was executed by electric heating of a sample at the test bench. Measuring the temperature of the sample was carried out using a Chromel-Kopel thermocouple and digital meter TERA. Розроблений і досліджений метод дистанційного on-line-контролю температури об'єктів при їх нагріві пучком електронів. Метод заснований на аналізі випромінювання об'єктів в оптичному і інфрачервоному діапазонах і встановлено значення їх температури з використанням калібрувальних даних. Експериментальне дослідження методу проведене на прискорювачі ЛУ-10 ННЦ ХФТІ при енергії електронів 8…10 MеВ і потужності пучка до 10 кВт. Для моніторингу температури опромінюваних зразків була використана відео-камера Transсend з матрицею 1,3 Мп, що працює як у видимій, так і в ІЧ-областях спектра. Калібрування відеокамери в ІЧ-діапазоні вироблялося на стенді при нагріві зразка електричним струмом. Вимір температури зразка проведено з використанням термопари хромель – копель і цифрового вимірника ТЕРА. Разработан и исследован метод дистанционного on-line-контроля температуры объектов при их нагреве пучком электронов. Метод основан на анализе излучения объектов в оптическом и инфракрасном диапазонах и установлении значения их температуры с использованием калибровочных данных. Экспериментальное исследование метода проведено на ускорителе ЛУ-10 ННЦ ХФТИ при энергии электронов 8…10 MэВ и мощности пучка до 10 кВт. Для мониторинга температуры облучаемых образцов была использована видео-камера Transсend с матрицей 1,3 Мп, работающая как в видимой, так и в ИК-областях спектра. Калибровка показаний видеокамеры в ИК-диапазоне производилась на стенде при нагреве образца электрическим током. Измерение температуры образца производилось с использованием термопары хромель – копель и цифрового измерителя ТЭРА. en Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України Вопросы атомной науки и техники Применение ускорителей в радиационных технологиях Optical monitoring the temperature of objects irradiated at an electron accelerator Оптичний моніторинг температури об'єктів, що опромінюються на прискорювачі електронів Оптический мониторинг температуры объектов, облучаемых на ускорителе электронов Article published earlier |
| spellingShingle | Optical monitoring the temperature of objects irradiated at an electron accelerator Boriskin, V.N. Romanovsky, S.K. Momot, V.A. Titarenko, Yu.A. Titov, D.V. Uvarov, V.L. Shevchenko, V.A. Shelepko, S.V. Применение ускорителей в радиационных технологиях |
| title | Optical monitoring the temperature of objects irradiated at an electron accelerator |
| title_alt | Оптичний моніторинг температури об'єктів, що опромінюються на прискорювачі електронів Оптический мониторинг температуры объектов, облучаемых на ускорителе электронов |
| title_full | Optical monitoring the temperature of objects irradiated at an electron accelerator |
| title_fullStr | Optical monitoring the temperature of objects irradiated at an electron accelerator |
| title_full_unstemmed | Optical monitoring the temperature of objects irradiated at an electron accelerator |
| title_short | Optical monitoring the temperature of objects irradiated at an electron accelerator |
| title_sort | optical monitoring the temperature of objects irradiated at an electron accelerator |
| topic | Применение ускорителей в радиационных технологиях |
| topic_facet | Применение ускорителей в радиационных технологиях |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/112384 |
| work_keys_str_mv | AT boriskinvn opticalmonitoringthetemperatureofobjectsirradiatedatanelectronaccelerator AT romanovskysk opticalmonitoringthetemperatureofobjectsirradiatedatanelectronaccelerator AT momotva opticalmonitoringthetemperatureofobjectsirradiatedatanelectronaccelerator AT titarenkoyua opticalmonitoringthetemperatureofobjectsirradiatedatanelectronaccelerator AT titovdv opticalmonitoringthetemperatureofobjectsirradiatedatanelectronaccelerator AT uvarovvl opticalmonitoringthetemperatureofobjectsirradiatedatanelectronaccelerator AT shevchenkova opticalmonitoringthetemperatureofobjectsirradiatedatanelectronaccelerator AT shelepkosv opticalmonitoringthetemperatureofobjectsirradiatedatanelectronaccelerator AT boriskinvn optičniimonítoringtemperaturiobêktívŝoopromínûûtʹsânapriskorûvačíelektronív AT romanovskysk optičniimonítoringtemperaturiobêktívŝoopromínûûtʹsânapriskorûvačíelektronív AT momotva optičniimonítoringtemperaturiobêktívŝoopromínûûtʹsânapriskorûvačíelektronív AT titarenkoyua optičniimonítoringtemperaturiobêktívŝoopromínûûtʹsânapriskorûvačíelektronív AT titovdv optičniimonítoringtemperaturiobêktívŝoopromínûûtʹsânapriskorûvačíelektronív AT uvarovvl optičniimonítoringtemperaturiobêktívŝoopromínûûtʹsânapriskorûvačíelektronív AT shevchenkova optičniimonítoringtemperaturiobêktívŝoopromínûûtʹsânapriskorûvačíelektronív AT shelepkosv optičniimonítoringtemperaturiobêktívŝoopromínûûtʹsânapriskorûvačíelektronív AT boriskinvn optičeskiimonitoringtemperaturyobʺektovoblučaemyhnauskoriteleélektronov AT romanovskysk optičeskiimonitoringtemperaturyobʺektovoblučaemyhnauskoriteleélektronov AT momotva optičeskiimonitoringtemperaturyobʺektovoblučaemyhnauskoriteleélektronov AT titarenkoyua optičeskiimonitoringtemperaturyobʺektovoblučaemyhnauskoriteleélektronov AT titovdv optičeskiimonitoringtemperaturyobʺektovoblučaemyhnauskoriteleélektronov AT uvarovvl optičeskiimonitoringtemperaturyobʺektovoblučaemyhnauskoriteleélektronov AT shevchenkova optičeskiimonitoringtemperaturyobʺektovoblučaemyhnauskoriteleélektronov AT shelepkosv optičeskiimonitoringtemperaturyobʺektovoblučaemyhnauskoriteleélektronov |