Рентгеноскопия и компьютерная томография
Ostec_sbornik_preview
Ostec_sbornik_preview
You also want an ePaper? Increase the reach of your titles
YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.
<strong>Рентгеноскоп<strong>и</strong>я</strong><br />
<strong>и</strong> <strong>компьютерная</strong><br />
томограф<strong>и</strong>я<br />
Сборн<strong>и</strong>к тез<strong>и</strong>сов докладов<br />
3-й Международной конференц<strong>и</strong><strong>и</strong><br />
по компьютерной томограф<strong>и</strong><strong>и</strong><br />
7–8 апреля 2015 года<br />
Москва, Влад<strong>и</strong>м<strong>и</strong>р
978-5-9907248-0-8<br />
616-073.756.8:004(082)<br />
51.23я43
СОДЕРЖАНИЕ<br />
I. ПЛЕНАРНАЯ ЧАСТЬ 5<br />
Прон<strong>и</strong>кающая способность рентгеновского <strong>и</strong>злучен<strong>и</strong>я<br />
И. А. Проказов, С. И. Румянцев 5<br />
Компьютерная томограф<strong>и</strong>я в матер<strong>и</strong>аловеден<strong>и</strong><strong>и</strong>:<br />
возможност<strong>и</strong> <strong>и</strong> перспект<strong>и</strong>вы<br />
Е. С. Прусов 10<br />
Пр<strong>и</strong>менен<strong>и</strong>е компьютерной томограф<strong>и</strong><strong>и</strong> для решен<strong>и</strong>я задач<br />
нефтегазовой отрасл<strong>и</strong><br />
Д. В. Корост, Г. М. Герке, М. В. Карсан<strong>и</strong>на, Д. Р. Г<strong>и</strong>лязетд<strong>и</strong>нова,<br />
Р. А. Хам<strong>и</strong>дулл<strong>и</strong>н 12<br />
II. МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ И МЕТАЛЛООБРАБОТКА 16<br />
Пр<strong>и</strong>ветственное слово председателя секц<strong>и</strong><strong>и</strong><br />
«Матер<strong>и</strong>аловеден<strong>и</strong>е <strong>и</strong> металлообработка» Е. С. Прусова 16<br />
Анал<strong>и</strong>з кр<strong>и</strong>тер<strong>и</strong>ев образован<strong>и</strong>я усадочной пор<strong>и</strong>стост<strong>и</strong><br />
в отл<strong>и</strong>вках <strong>и</strong>з алюм<strong>и</strong>н<strong>и</strong>евых сплавов<br />
Н. С. Лар<strong>и</strong>чев, О. М. Савох<strong>и</strong>на 17<br />
Возможност<strong>и</strong> метода рентгеновской компьютерной<br />
томограф<strong>и</strong><strong>и</strong> пр<strong>и</strong> проведен<strong>и</strong><strong>и</strong> контроля <strong>и</strong>здел<strong>и</strong>й <strong>и</strong>з углеродных<br />
композ<strong>и</strong>ц<strong>и</strong>онных матер<strong>и</strong>алов<br />
Д. В. Ярцев, В. А. Воронцов 20<br />
Исследован<strong>и</strong>е несплошностей в сварных швах<br />
Е. В. Фед<strong>и</strong>чк<strong>и</strong>на, Ю. В. Крылов 22<br />
Опыт пр<strong>и</strong>менен<strong>и</strong>я компьютерной томограф<strong>и</strong><strong>и</strong> пр<strong>и</strong> контроле<br />
качества отл<strong>и</strong>вок <strong>и</strong> полуфабр<strong>и</strong>катов<br />
Е. С. Прусов, В. А. Копытов 24<br />
Место рентгеновской флуоресцентной томограф<strong>и</strong><strong>и</strong> сред<strong>и</strong> 3D<br />
неразрушающ<strong>и</strong>х технолог<strong>и</strong>й контроля: успех<strong>и</strong> <strong>и</strong> неудач<strong>и</strong> на пут<strong>и</strong><br />
разв<strong>и</strong>т<strong>и</strong>я метода<br />
М. В. Чукал<strong>и</strong>на, Д. П. Н<strong>и</strong>колаев, А. В. Бузмаков, Д. А. Золотов,<br />
В. Е. Асадч<strong>и</strong>ков, Е. Ю. Терещенко, В. Е. Прун, А. С. Ингачева 26<br />
III. НЕФТЬ, ГАЗ, ГЕОЛОГИЯ 28<br />
Пр<strong>и</strong>ветственное слово председателя секц<strong>и</strong><strong>и</strong><br />
«Нефть, газ, геолог<strong>и</strong>я» Д. В. Короста 28<br />
Использован<strong>и</strong>е рентгеновской томограф<strong>и</strong><strong>и</strong> пр<strong>и</strong> <strong>и</strong>зучен<strong>и</strong><strong>и</strong><br />
структуры <strong>и</strong>скусственных образцов<br />
В. И. Исаев, А. Р. Л<strong>и</strong>кутов, К. Ю. Шепель 29
4 Содержан<strong>и</strong>е<br />
Пр<strong>и</strong>менен<strong>и</strong>е компьютерной томограф<strong>и</strong><strong>и</strong> в област<strong>и</strong> <strong>и</strong>сследован<strong>и</strong>я<br />
морск<strong>и</strong>х <strong>и</strong> озерных осадков<br />
Д. Р. Г<strong>и</strong>лязетд<strong>и</strong>нова, Д. В. Корост 31<br />
Пр<strong>и</strong>менен<strong>и</strong>е рентгеноконтрастных агентов для<br />
м<strong>и</strong>кротомограф<strong>и</strong>ческого <strong>и</strong>сследован<strong>и</strong>я образцов горных пород<br />
О. А. Ковалева, Д. А. Коробков, И. В. Як<strong>и</strong>мчук 33<br />
Исследован<strong>и</strong>е сохранност<strong>и</strong> палеонтолог<strong>и</strong>ческ<strong>и</strong>х объектов<br />
с помощью рентгеновской м<strong>и</strong>кротомограф<strong>и</strong><strong>и</strong> (на пр<strong>и</strong>мере брах<strong>и</strong>опод)<br />
А. В. Пахнев<strong>и</strong>ч 35<br />
Пр<strong>и</strong>менен<strong>и</strong>е РКТ пр<strong>и</strong> <strong>и</strong>зучен<strong>и</strong><strong>и</strong> головоног<strong>и</strong>х моллюсков <strong>и</strong> конодонтов<br />
Е. О. Стаценко, А. М. Фазл<strong>и</strong>ахметов, О. П. Ш<strong>и</strong>ловск<strong>и</strong>й 38<br />
Исследован<strong>и</strong>я карбонатных пород на разных масштабах методом<br />
рентгеновской компьютерной томограф<strong>и</strong><strong>и</strong><br />
Д. Р. Г<strong>и</strong>лязетд<strong>и</strong>нова, К. М. Герке, Р. А. Хам<strong>и</strong>дулл<strong>и</strong>н, Д. В. Корост,<br />
М. В. Карсан<strong>и</strong>на, И. О. Баюк 42<br />
Выбор опт<strong>и</strong>мального шага расчета пустотных характер<strong>и</strong>ст<strong>и</strong>к<br />
(каверзност<strong>и</strong>) карбонатных пород методам<strong>и</strong> рентгеновской<br />
компьютерной томограф<strong>и</strong><strong>и</strong><br />
С. Ю. Ф<strong>и</strong>л<strong>и</strong>монов, М. В. Шалдыб<strong>и</strong>н, Ю. М. Лопушняк 45<br />
IV. ЭЛЕКТРОНИКА 48<br />
Воздейств<strong>и</strong>е рентгеновского <strong>и</strong>злучен<strong>и</strong>я на электронные<br />
устройства <strong>и</strong> компоненты<br />
И. А. Проказов, С. И. Румянцев 48
Сборн<strong>и</strong>к тез<strong>и</strong>сов докладов<br />
7<br />
Поправка по форме<br />
Пр<strong>и</strong> оценке прон<strong>и</strong>кающей способност<strong>и</strong> рентгеновского <strong>и</strong>злучен<strong>и</strong>я<br />
необход<strong>и</strong>мо пр<strong>и</strong>н<strong>и</strong>мать во вн<strong>и</strong>ман<strong>и</strong>е форму образца.<br />
Н<strong>и</strong>же пр<strong>и</strong>ведены пр<strong>и</strong>меры формул для оценк<strong>и</strong> суммарной дл<strong>и</strong>ны<br />
участков ос<strong>и</strong> рабочего пучка в матер<strong>и</strong>але контрол<strong>и</strong>руемого объекта.<br />
Образец<br />
R<br />
L 2 R max<br />
r 2 2 Rs s<br />
2 2 2<br />
Источн<strong>и</strong>к<br />
s<br />
s<br />
L min<br />
= 2s<br />
Детектор<br />
Пр<strong>и</strong>мер: труба 50×8 мм<br />
L min<br />
= 16 мм<br />
L max<br />
= 37 мм<br />
Образец<br />
L<br />
max<br />
a ( as)<br />
s<br />
<br />
a<br />
s<br />
2 2<br />
Источн<strong>и</strong>к<br />
s<br />
s<br />
L min<br />
= 2s<br />
Детектор<br />
a<br />
Пр<strong>и</strong>мер: труба 50×8 мм<br />
L min<br />
= 16 мм<br />
L max<br />
= 50,9 мм<br />
Экспер<strong>и</strong>ментальная оценка<br />
Для проверк<strong>и</strong> теорет<strong>и</strong>ческой оценк<strong>и</strong> прон<strong>и</strong>кающей способност<strong>и</strong><br />
<strong>и</strong>злучен<strong>и</strong>я целесообразно провест<strong>и</strong> экспер<strong>и</strong>ментальную оценку на эталонном<br />
образце л<strong>и</strong>бо (предпочт<strong>и</strong>тельно) на образце заказч<strong>и</strong>ка (т. к. теорет<strong>и</strong>ческ<strong>и</strong>е<br />
выкладк<strong>и</strong> не уч<strong>и</strong>тывают вклад ф<strong>и</strong>льтров, устанавл<strong>и</strong>ваемых<br />
на выходном окне трубк<strong>и</strong>, настроек детектора, формы образца, жесткост<strong>и</strong><br />
<strong>и</strong>злучен<strong>и</strong>я <strong>и</strong> т. п.).
8 <strong>Рентгеноскоп<strong>и</strong>я</strong> <strong>и</strong> <strong>компьютерная</strong> томограф<strong>и</strong>я<br />
В качестве экспер<strong>и</strong>ментального (эталонного) образца для томограф<strong>и</strong><strong>и</strong><br />
рекомендуется <strong>и</strong>зготов<strong>и</strong>ть отл<strong>и</strong>вк<strong>и</strong> ц<strong>и</strong>л<strong>и</strong>ндр<strong>и</strong>ческой формы<br />
<strong>и</strong>з алюм<strong>и</strong>н<strong>и</strong>я д<strong>и</strong>аметром 115 мм, 155 мм, 175 мм, 195 мм, 215 мм, высотой<br />
не более 200 мм.<br />
А также для более плотного матер<strong>и</strong>ала — <strong>и</strong>з стал<strong>и</strong> д<strong>и</strong>аметром 30 мм,<br />
35 мм, 45 мм, 55 мм, 65 мм, высотой не более 200 мм.<br />
Для оценк<strong>и</strong> точност<strong>и</strong> <strong>и</strong>змерен<strong>и</strong>й предлагается сделать отверст<strong>и</strong>е<br />
по центральной ос<strong>и</strong> ц<strong>и</strong>л<strong>и</strong>ндра д<strong>и</strong>аметром 5 мм.<br />
В качестве экспер<strong>и</strong>ментального (эталонного) образца для рентгеноскоп<strong>и</strong><strong>и</strong><br />
рекомендуется <strong>и</strong>зготов<strong>и</strong>ть ступенчатые отл<strong>и</strong>вк<strong>и</strong> с переменной<br />
толщ<strong>и</strong>ной (<strong>и</strong>з алюм<strong>и</strong>н<strong>и</strong>я — толщ<strong>и</strong>ной 115 мм, 155 мм, 175 мм, 195 мм,<br />
215 мм, <strong>и</strong>з стал<strong>и</strong> — толщ<strong>и</strong>ной 30 мм, 35 мм, 45 мм, 55 мм, 65 мм).<br />
За ступенькам<strong>и</strong> размещается эталонный тестовый образец IQI (с высок<strong>и</strong>м<br />
атомным номером). По разл<strong>и</strong>ч<strong>и</strong>мост<strong>и</strong> особенностей на тесте IQI<br />
можно суд<strong>и</strong>ть о просвеч<strong>и</strong>ваемост<strong>и</strong> образцов <strong>и</strong> разл<strong>и</strong>ч<strong>и</strong>мост<strong>и</strong> деталей.
Сборн<strong>и</strong>к тез<strong>и</strong>сов докладов<br />
9<br />
Эталонные образцы<br />
1 2<br />
3 4<br />
Результаты <strong>и</strong>спытан<strong>и</strong>й<br />
Результатом <strong>и</strong>спытан<strong>и</strong>й будут являться:<br />
1) для образцов № 1 <strong>и</strong> № 2 — томограммы образцов, выполненных<br />
пр<strong>и</strong> разл<strong>и</strong>чных значен<strong>и</strong>ях анодного напряжен<strong>и</strong>я (рекомендуемые<br />
д<strong>и</strong>апазоны: 10–100 кВ; 100–180 кВ; 200–250 кВ; 200–300 кВ;<br />
300–450 кВ);<br />
2) для образцов № 3 <strong>и</strong> № 4 — сн<strong>и</strong>мк<strong>и</strong> образцов, выполненных пр<strong>и</strong><br />
разл<strong>и</strong>чных значен<strong>и</strong>ях анодного напряжен<strong>и</strong>я (рекомендуемые<br />
д<strong>и</strong>апазоны: 10–100 кВ; 100–180 кВ; 200–250 кВ; 200–300 кВ;<br />
300–450 кВ).<br />
Основным кр<strong>и</strong>тер<strong>и</strong>ем пр<strong>и</strong>годност<strong>и</strong> метода для <strong>и</strong>сследован<strong>и</strong>я образцов<br />
заданной рад<strong>и</strong>ац<strong>и</strong>онной толщ<strong>и</strong>ны должна сч<strong>и</strong>таться возможность<br />
реш<strong>и</strong>ть задач<strong>и</strong> пользователя пр<strong>и</strong> <strong>и</strong>нспекц<strong>и</strong><strong>и</strong> матер<strong>и</strong>ала заданной толщ<strong>и</strong>ны,<br />
будь то дефектоскоп<strong>и</strong>я <strong>и</strong>л<strong>и</strong> проведен<strong>и</strong>е геометр<strong>и</strong>ческ<strong>и</strong>х <strong>и</strong>змерен<strong>и</strong>й.
10 <strong>Рентгеноскоп<strong>и</strong>я</strong> <strong>и</strong> <strong>компьютерная</strong> томограф<strong>и</strong>я<br />
КОМПЬЮТЕРНАЯ ТОМОГРАФИЯ В МАТЕРИАЛОВЕДЕНИИ:<br />
ВОЗМОЖНОСТИ И ПЕРСПЕКТИВЫ<br />
Е. С. Прусов,<br />
Влад<strong>и</strong>м<strong>и</strong>рск<strong>и</strong>й государственный ун<strong>и</strong>верс<strong>и</strong>тет<br />
<strong>и</strong>м. А. Г. <strong>и</strong> Н. Г. Столетовых, г. Влад<strong>и</strong>м<strong>и</strong>р<br />
E-mail: eprusov@mail.ru<br />
Матер<strong>и</strong>аловеден<strong>и</strong>е в настоящее время является одной <strong>и</strong>з на<strong>и</strong>более<br />
<strong>и</strong>нтенс<strong>и</strong>вно разв<strong>и</strong>вающ<strong>и</strong>хся отраслей знан<strong>и</strong>я. Создан<strong>и</strong>е <strong>и</strong> акт<strong>и</strong>вное<br />
освоен<strong>и</strong>е новых методов <strong>и</strong>сследован<strong>и</strong>й обусловл<strong>и</strong>вает появлен<strong>и</strong>е новых<br />
научных направлен<strong>и</strong>й, одн<strong>и</strong>м <strong>и</strong>з которых стало трехмерное матер<strong>и</strong>аловеден<strong>и</strong>е<br />
(3D Materials Science). Методолог<strong>и</strong>ческ<strong>и</strong>й <strong>и</strong>нструментар<strong>и</strong>й трехмерного<br />
матер<strong>и</strong>аловеден<strong>и</strong>я составляют сбор <strong>и</strong> обработка 3D-данных, <strong>и</strong>х<br />
в<strong>и</strong>зуал<strong>и</strong>зац<strong>и</strong>я <strong>и</strong> кол<strong>и</strong>чественный анал<strong>и</strong>з, а также модел<strong>и</strong>рован<strong>и</strong>е структуры<br />
матер<strong>и</strong>алов [1]. В качестве экспер<strong>и</strong>ментальной базы для получен<strong>и</strong>я<br />
<strong>и</strong>сходных данных успешно <strong>и</strong>спользуется рентгеновская <strong>компьютерная</strong><br />
томограф<strong>и</strong>я, пр<strong>и</strong>менен<strong>и</strong>е которой для трехмерного анал<strong>и</strong>за матер<strong>и</strong>алов<br />
<strong>и</strong> <strong>и</strong>здел<strong>и</strong>й стало одн<strong>и</strong>м <strong>и</strong>з на<strong>и</strong>более знач<strong>и</strong>мых факторов, способствующ<strong>и</strong>х<br />
в последн<strong>и</strong>е годы быстрому разв<strong>и</strong>т<strong>и</strong>ю этого направлен<strong>и</strong>я матер<strong>и</strong>аловеден<strong>и</strong>я.<br />
Растущ<strong>и</strong>й <strong>и</strong>нтерес к пр<strong>и</strong>менен<strong>и</strong>ю методов компьютерной томограф<strong>и</strong><strong>и</strong><br />
в матер<strong>и</strong>аловеден<strong>и</strong><strong>и</strong> связан с создан<strong>и</strong>ем целых классов новых функц<strong>и</strong>ональных<br />
<strong>и</strong> конструкц<strong>и</strong>онных матер<strong>и</strong>алов, больш<strong>и</strong>нство <strong>и</strong>з которых<br />
являются структурно неоднородным<strong>и</strong>. Пр<strong>и</strong>мерам<strong>и</strong> могут служ<strong>и</strong>ть композ<strong>и</strong>ц<strong>и</strong>онные<br />
матер<strong>и</strong>алы на металл<strong>и</strong>ческой, пол<strong>и</strong>мерной, керам<strong>и</strong>ческой<br />
<strong>и</strong> друг<strong>и</strong>х основах, пор<strong>и</strong>стые <strong>и</strong> порошковые матер<strong>и</strong>алы, функц<strong>и</strong>ональноград<strong>и</strong>ентные<br />
матер<strong>и</strong>алы <strong>и</strong> мног<strong>и</strong>е друг<strong>и</strong>е. Гетерогенная структура обусловл<strong>и</strong>вает<br />
возможность появлен<strong>и</strong>я спец<strong>и</strong>ф<strong>и</strong>ческ<strong>и</strong>х в<strong>и</strong>дов дефектов,<br />
мног<strong>и</strong>е <strong>и</strong>з которых являются скрытым<strong>и</strong>, напр<strong>и</strong>мер смещен<strong>и</strong>е волокон, <strong>и</strong>х<br />
неправ<strong>и</strong>льная ор<strong>и</strong>ентац<strong>и</strong>я <strong>и</strong>л<strong>и</strong> объемная доля, расслоен<strong>и</strong>е, пор<strong>и</strong>стость,<br />
неравномерность распределен<strong>и</strong>я структурных составляющ<strong>и</strong>х, трещ<strong>и</strong>ны<br />
<strong>и</strong> поврежден<strong>и</strong>я в матер<strong>и</strong>але матр<strong>и</strong>цы <strong>и</strong> др.<br />
Дефектоскоп<strong>и</strong>я <strong>и</strong>здел<strong>и</strong>й <strong>и</strong>з так<strong>и</strong>х матер<strong>и</strong>алов может представлять<br />
знач<strong>и</strong>тельные сложност<strong>и</strong>, поэтому разработка новых матер<strong>и</strong>алов <strong>и</strong> технолог<strong>и</strong>ческ<strong>и</strong>х<br />
процессов <strong>и</strong>х получен<strong>и</strong>я неразрывно связана с необход<strong>и</strong>мостью<br />
совершенствован<strong>и</strong>я методов кол<strong>и</strong>чественного неразрушающего<br />
контроля. Пр<strong>и</strong>менен<strong>и</strong>е трад<strong>и</strong>ц<strong>и</strong>онных качественных метод<strong>и</strong>к (в<strong>и</strong>зуальный<br />
контроль, рентгеновская рад<strong>и</strong>ограф<strong>и</strong>я, ультразвук <strong>и</strong> др.) далеко<br />
не всегда позволяет полноценно охарактер<strong>и</strong>зовать дефекты в <strong>и</strong>здел<strong>и</strong>ях<br />
<strong>и</strong>з функц<strong>и</strong>ональных матер<strong>и</strong>алов. Реш<strong>и</strong>ть эт<strong>и</strong> проблемы можно с помощью<br />
компьютерной томограф<strong>и</strong><strong>и</strong>, позволяющей с прец<strong>и</strong>з<strong>и</strong>онной точностью<br />
определ<strong>и</strong>ть размер <strong>и</strong> расположен<strong>и</strong>е пустот, <strong>и</strong>нородных включен<strong>и</strong>й,
Сборн<strong>и</strong>к тез<strong>и</strong>сов докладов<br />
11<br />
област<strong>и</strong> с пон<strong>и</strong>женной плотностью, трещ<strong>и</strong>ны <strong>и</strong> друг<strong>и</strong>е несплошност<strong>и</strong>.<br />
Получаемая пр<strong>и</strong> этом <strong>и</strong>нформац<strong>и</strong>я <strong>и</strong>спользуется пр<strong>и</strong> разработке основных<br />
направлен<strong>и</strong>й совершенствован<strong>и</strong>я технолог<strong>и</strong><strong>и</strong> про<strong>и</strong>зводства матер<strong>и</strong>алов<br />
<strong>и</strong> <strong>и</strong>здел<strong>и</strong>й <strong>и</strong>з н<strong>и</strong>х.<br />
Анал<strong>и</strong>т<strong>и</strong>ческ<strong>и</strong>е возможност<strong>и</strong> компьютерной томограф<strong>и</strong><strong>и</strong> позволяют<br />
<strong>и</strong>спользовать ее не только для неразрушающего контроля, но <strong>и</strong> для<br />
трехмерной в<strong>и</strong>зуал<strong>и</strong>зац<strong>и</strong><strong>и</strong> структуры новых матер<strong>и</strong>алов, что позволяет<br />
наряду с выявлен<strong>и</strong>ем неоднородностей <strong>и</strong> друг<strong>и</strong>х дефектов установ<strong>и</strong>ть<br />
характер распределен<strong>и</strong>я <strong>и</strong> размеры разл<strong>и</strong>чных структурных составляющ<strong>и</strong>х,<br />
<strong>и</strong>х форму, кол<strong>и</strong>чество <strong>и</strong> др. Напр<strong>и</strong>мер, возможность дост<strong>и</strong>жен<strong>и</strong>я<br />
заданного уровня свойств в композ<strong>и</strong>ц<strong>и</strong>онных матер<strong>и</strong>алах зав<strong>и</strong>с<strong>и</strong>т от так<strong>и</strong>х<br />
структурно-морфолог<strong>и</strong>ческ<strong>и</strong>х факторов, как объемная доля, д<strong>и</strong>сперсность,<br />
форма <strong>и</strong> распределен<strong>и</strong>е арм<strong>и</strong>рующей фазы [2]. Компьютерная<br />
томограф<strong>и</strong>я позволяет намет<strong>и</strong>ть эффект<strong>и</strong>вные направлен<strong>и</strong>я опт<strong>и</strong>м<strong>и</strong>зац<strong>и</strong><strong>и</strong><br />
структуры композ<strong>и</strong>тов на основе управлен<strong>и</strong>я технолог<strong>и</strong>ческ<strong>и</strong>м<strong>и</strong><br />
параметрам<strong>и</strong> <strong>и</strong>х получен<strong>и</strong>я, предоставляя необход<strong>и</strong>мые данные для<br />
по<strong>и</strong>ска решен<strong>и</strong>й по обеспечен<strong>и</strong>ю м<strong>и</strong>н<strong>и</strong>мальной пор<strong>и</strong>стост<strong>и</strong>, заданного<br />
пространственного распределен<strong>и</strong>я <strong>и</strong> объемной дол<strong>и</strong> арм<strong>и</strong>рующей фазы.<br />
В настоящее время <strong>и</strong>сследован<strong>и</strong>я в этом направлен<strong>и</strong><strong>и</strong> проводятся совместным<strong>и</strong><br />
ус<strong>и</strong>л<strong>и</strong>ям<strong>и</strong> спец<strong>и</strong>ал<strong>и</strong>стов компан<strong>и</strong><strong>и</strong> «Остек-СМТ» <strong>и</strong> ученых<br />
кафедры «Л<strong>и</strong>тейные процессы <strong>и</strong> конструкц<strong>и</strong>онные матер<strong>и</strong>алы» Влад<strong>и</strong>м<strong>и</strong>рского<br />
государственного ун<strong>и</strong>верс<strong>и</strong>тета.<br />
Знач<strong>и</strong>тельный научный <strong>и</strong> практ<strong>и</strong>ческ<strong>и</strong>й <strong>и</strong>нтерес представляет <strong>и</strong>спользован<strong>и</strong>е<br />
томограф<strong>и</strong><strong>и</strong> пр<strong>и</strong> <strong>и</strong>зучен<strong>и</strong><strong>и</strong> строен<strong>и</strong>я ж<strong>и</strong>дк<strong>и</strong>х металлов<br />
<strong>и</strong> сплавов, процессов зарожден<strong>и</strong>я <strong>и</strong> роста кр<strong>и</strong>сталлов, образован<strong>и</strong>я разл<strong>и</strong>чных<br />
л<strong>и</strong>тейных дефектов в реж<strong>и</strong>ме реального времен<strong>и</strong>. Ун<strong>и</strong>кальность<br />
метода пр<strong>и</strong> решен<strong>и</strong><strong>и</strong> эт<strong>и</strong>х задач состо<strong>и</strong>т в возможност<strong>и</strong> дать качественную<br />
<strong>и</strong> кол<strong>и</strong>чественную оценку объемной эволюц<strong>и</strong><strong>и</strong> твердой <strong>и</strong> ж<strong>и</strong>дкой<br />
фаз в процессе кр<strong>и</strong>сталл<strong>и</strong>зац<strong>и</strong><strong>и</strong>, охарактер<strong>и</strong>зовать усадочные явлен<strong>и</strong>я<br />
<strong>и</strong> форм<strong>и</strong>рован<strong>и</strong>е дендр<strong>и</strong>тной структуры.<br />
Перспект<strong>и</strong>вы дальнейшего расш<strong>и</strong>рен<strong>и</strong>я <strong>и</strong>спользован<strong>и</strong>я томограф<strong>и</strong>ческ<strong>и</strong>х<br />
методов в практ<strong>и</strong>ке матер<strong>и</strong>аловедческ<strong>и</strong>х <strong>и</strong>сследован<strong>и</strong>й во многом<br />
будут обусловлены повышен<strong>и</strong>ем скорост<strong>и</strong> получен<strong>и</strong>я <strong>и</strong>зображен<strong>и</strong>й<br />
<strong>и</strong> пространственной разрешающей способност<strong>и</strong> рентгеновск<strong>и</strong>х томографов,<br />
а также совершенствован<strong>и</strong>ем алгор<strong>и</strong>тмов обработк<strong>и</strong> <strong>и</strong> анал<strong>и</strong>за<br />
трехмерных данных.<br />
Б<strong>и</strong>бл<strong>и</strong>ограф<strong>и</strong>ческ<strong>и</strong>й сп<strong>и</strong>сок<br />
1. Lewis A. C., Howe D. // JOM, 2014, Vol. 66, No. 4, р. 670.<br />
2. Prusov E. S. // Machines, Technologies, Materials, 2014, Iss.1, р. 11.
12 <strong>Рентгеноскоп<strong>и</strong>я</strong> <strong>и</strong> <strong>компьютерная</strong> томограф<strong>и</strong>я<br />
ПРИМЕНЕНИЕ КОМПЬЮТЕРНОЙ ТОМОГРАФИИ ДЛЯ РЕШЕНИЯ<br />
ЗАДАЧ НЕФТЕГАЗОВОЙ ОТРАСЛИ<br />
Д. В. Корост 1 , Г. М. Герке 2 , М. В. Карсан<strong>и</strong>на 3,4 ,<br />
Д. Р. Г<strong>и</strong>лязетд<strong>и</strong>нова 1 , Р. А. Хам<strong>и</strong>дулл<strong>и</strong>н 1 ,<br />
1 геолог<strong>и</strong>ческ<strong>и</strong>й факультет МГУ <strong>и</strong>мен<strong>и</strong> М. В. Ломоносова, г. Москва<br />
2 CSIRO Land and Water, Australia,<br />
3 Инст<strong>и</strong>тут д<strong>и</strong>нам<strong>и</strong>к<strong>и</strong> геосфер РАН, г. Москва<br />
4 ООО «Эйр Технолодж<strong>и</strong>», Москва<br />
E-mail: dkorost@mail.ru<br />
Сегодня, спустя почт<strong>и</strong> 10 лет после первых попыток найт<strong>и</strong> место<br />
технолог<strong>и</strong><strong>и</strong> в комплексе <strong>и</strong>зучен<strong>и</strong>я кернового матер<strong>и</strong>ала <strong>и</strong> скваж<strong>и</strong>нных<br />
флю<strong>и</strong>дов, можно с уверенностью говор<strong>и</strong>ть, что <strong>компьютерная</strong> томограф<strong>и</strong>я<br />
стала неотъемлемым <strong>и</strong> надежным <strong>и</strong>нструментом в комплексе<br />
лабораторных методов <strong>и</strong>сследован<strong>и</strong>й. Десятк<strong>и</strong> лаборатор<strong>и</strong>й <strong>и</strong> центров<br />
являются обладателям<strong>и</strong> современных аппаратных комплексов. Ч<strong>и</strong>сло<br />
же пользователей данных КТ давно перестало быть объектом штучных<br />
подсчетов.<br />
Обсуждая направлен<strong>и</strong>я пр<strong>и</strong>менен<strong>и</strong>я КТ в нефтегазовой отрасл<strong>и</strong><br />
(речь прежде всего <strong>и</strong>дет о задачах геологоразведк<strong>и</strong> <strong>и</strong> част<strong>и</strong>чно разработк<strong>и</strong>),<br />
сложно определ<strong>и</strong>ть однозначные тенденц<strong>и</strong><strong>и</strong> <strong>и</strong> направлен<strong>и</strong>я<br />
разв<strong>и</strong>т<strong>и</strong>я. Но связано это прежде всего с д<strong>и</strong>нам<strong>и</strong>кой самой отрасл<strong>и</strong>, выдв<strong>и</strong>гающей<br />
на повестку дня все новые <strong>и</strong> новые задач<strong>и</strong>, требующ<strong>и</strong>е высокотехнолог<strong>и</strong>чных<br />
решен<strong>и</strong>й. В связ<strong>и</strong> с чем актуальным в<strong>и</strong>д<strong>и</strong>тся обсужден<strong>и</strong>е<br />
текущ<strong>и</strong>х тенденц<strong>и</strong>й, основанных в нашем случае на собственном<br />
опыте про<strong>и</strong>зводственных <strong>и</strong> научных задач, решаемых в течен<strong>и</strong>е последн<strong>и</strong>х<br />
лет.<br />
Внедрен<strong>и</strong>е аппаратурных комплексов, ор<strong>и</strong>ент<strong>и</strong>рованных на работу<br />
с крупноразмерным<strong>и</strong> образцам<strong>и</strong>, заметно акт<strong>и</strong>в<strong>и</strong>з<strong>и</strong>ровало <strong>и</strong>нтерес<br />
наук<strong>и</strong> <strong>и</strong> промышленност<strong>и</strong> к работе с полноразмерным керновым<br />
Р<strong>и</strong>c. 1. Пр<strong>и</strong>меры текстурных особенностей донных отложен<strong>и</strong>й озера Байкал,<br />
выделяемых по данным КТ
Сборн<strong>и</strong>к тез<strong>и</strong>сов докладов<br />
13<br />
матер<strong>и</strong>алом. КТ <strong>и</strong>спользуется как для <strong>и</strong>зучен<strong>и</strong>я скваж<strong>и</strong>нных матер<strong>и</strong>алов<br />
(увязка керна со скваж<strong>и</strong>нным<strong>и</strong> <strong>и</strong>мейджерам<strong>и</strong>, выявлен<strong>и</strong>е с<strong>и</strong>стем<br />
трещ<strong>и</strong>новатост<strong>и</strong>, <strong>и</strong>зучен<strong>и</strong>е текстурных особенностей разрезов, выбор<br />
участков для отбора образцов на детальные лабораторные <strong>и</strong>сследован<strong>и</strong>я<br />
<strong>и</strong> т. д.), так <strong>и</strong> для <strong>и</strong>сследован<strong>и</strong>я слабоконсол<strong>и</strong>д<strong>и</strong>рованных образцов: донных<br />
грунтов (р<strong>и</strong>с. 1) <strong>и</strong> почв.<br />
Относ<strong>и</strong>тельно задач м<strong>и</strong>кроуровня сто<strong>и</strong>т отмет<strong>и</strong>ть все более акт<strong>и</strong>вное<br />
пр<strong>и</strong>влечен<strong>и</strong>е КТ для оценк<strong>и</strong> качества образцов. Очев<strong>и</strong>дно, что все<br />
транспортные свойства, определяемые на керне (прон<strong>и</strong>цаемость, электропроводность,<br />
акуст<strong>и</strong>ческ<strong>и</strong>е свойства <strong>и</strong> т. п.), чувств<strong>и</strong>тельны к стереолог<strong>и</strong>ческому<br />
соотношен<strong>и</strong>ю компонентов (м<strong>и</strong>неральных компонент<br />
<strong>и</strong> пор<strong>и</strong>стост<strong>и</strong>) породы. Пр<strong>и</strong> этом сколько-н<strong>и</strong>будь серьезного контроля<br />
пр<strong>и</strong> выборе образцов на спец<strong>и</strong>альные <strong>и</strong>сследован<strong>и</strong>я (многофазная<br />
ф<strong>и</strong>льтрац<strong>и</strong>я, formation damage test <strong>и</strong> др.), как прав<strong>и</strong>ло, не про<strong>и</strong>звод<strong>и</strong>тся.<br />
На практ<strong>и</strong>ке же мы зачастую сталк<strong>и</strong>ваемся с тем, что получаемые<br />
нам<strong>и</strong> в лаборатор<strong>и</strong><strong>и</strong> данные не вп<strong>и</strong>сываются в рамк<strong>и</strong> ож<strong>и</strong>даемых <strong>и</strong>л<strong>и</strong><br />
сколько-н<strong>и</strong>будь предсказуемых результатов. Пр<strong>и</strong>ч<strong>и</strong>ной этого, как показывает<br />
все нарастающая стат<strong>и</strong>ст<strong>и</strong>ка, являются вовсе не погрешност<strong>и</strong><br />
лабораторных замеров, а качество <strong>и</strong> свойства сам<strong>и</strong>х образцов. Ярк<strong>и</strong>м<br />
пр<strong>и</strong>мером тому является <strong>и</strong>зменен<strong>и</strong>е внутреннего строен<strong>и</strong>я, а следовательно,<br />
<strong>и</strong> свойств отдельных образцов в ходе теста по определен<strong>и</strong>ю вл<strong>и</strong>ян<strong>и</strong>я<br />
на пласт техн<strong>и</strong>ческ<strong>и</strong>х ж<strong>и</strong>дкостей (formation damage test) (р<strong>и</strong>с. 2).<br />
, %<br />
Av. attenuation Модель пустотного пространства<br />
0 4 8 12 16 2040 60 80 100 120 140<br />
, %<br />
Av. attenuation Модель пустотного пространства<br />
0 4 8 12 16 20 40 60 80 100 120 140<br />
Р<strong>и</strong>с. 2. Планшеты составных образцов (рентгеноплотностные срезы в трех осях,<br />
кр<strong>и</strong>вые расчетной пор<strong>и</strong>стост<strong>и</strong> <strong>и</strong> стереолог<strong>и</strong>ческ<strong>и</strong>е модел<strong>и</strong><br />
пустотного пространства) до (слева) <strong>и</strong> после (справа)<br />
воздейств<strong>и</strong>я на н<strong>и</strong>х моделям<strong>и</strong> буровых растворов.<br />
Заметно <strong>и</strong>зменен<strong>и</strong>е в строен<strong>и</strong><strong>и</strong> верхнего ц<strong>и</strong>л<strong>и</strong>ндра
14 <strong>Рентгеноскоп<strong>и</strong>я</strong> <strong>и</strong> <strong>компьютерная</strong> томограф<strong>и</strong>я<br />
Одной <strong>и</strong>з на<strong>и</strong>более востребованных для томограф<strong>и</strong><strong>и</strong> областей <strong>и</strong>сследован<strong>и</strong>й<br />
является мульт<strong>и</strong>масштабное модел<strong>и</strong>рован<strong>и</strong>е разл<strong>и</strong>чных<br />
сред. Естественно, актуальной данная темат<strong>и</strong>ка является <strong>и</strong> для нефтегазовой<br />
отрасл<strong>и</strong>. Вопросы масштаб<strong>и</strong>рован<strong>и</strong>я свойств <strong>и</strong> строен<strong>и</strong>я породколлекторов,<br />
переход от макс<strong>и</strong>мально <strong>и</strong>нформат<strong>и</strong>вных лабораторных<br />
образцов размером в первые см к масштабам пластов мощностью в десятк<strong>и</strong>,<br />
а порой <strong>и</strong> сотн<strong>и</strong> метров являются насущным<strong>и</strong> со времен начала<br />
петроф<strong>и</strong>з<strong>и</strong>ческ<strong>и</strong>х <strong>и</strong>сследован<strong>и</strong>й. Сегодня <strong>и</strong>менно КТ в<strong>и</strong>д<strong>и</strong>тся методом,<br />
позволяющ<strong>и</strong>м стать основой для качественного прорыва в этой<br />
област<strong>и</strong>.<br />
Только за последн<strong>и</strong>е два года спец<strong>и</strong>ал<strong>и</strong>сты нашей научной группы<br />
был<strong>и</strong> так <strong>и</strong>л<strong>и</strong> <strong>и</strong>наче вовлечены в реал<strong>и</strong>зац<strong>и</strong>ю четырех проектов в этой<br />
област<strong>и</strong>. Объектом <strong>и</strong>сследован<strong>и</strong>й являл<strong>и</strong>сь карбонатные коллектора<br />
(р<strong>и</strong>с. 3), отложен<strong>и</strong>я баженовской св<strong>и</strong>ты, угольные метаноносные<br />
разрезы.<br />
Обш<strong>и</strong>рный комплекс лабораторных методов как<br />
основа для построен<strong>и</strong>я модел<strong>и</strong> скваж<strong>и</strong>нного керна<br />
с детальностью до 50–100 нм:<br />
CT, SEM, Pc, MIP, XRD, шл<strong>и</strong>фы, ФЕС<br />
100 мм 30 мм 10 мм 3 мм<br />
Р<strong>и</strong>с. 3. Иллюстрац<strong>и</strong>я результатов комплекса мульт<strong>и</strong>масштабных<br />
<strong>и</strong>сследован<strong>и</strong>й строен<strong>и</strong>я карбонатных коллекторов<br />
Базовым <strong>и</strong>нструментом для проведен<strong>и</strong>я разработок в област<strong>и</strong> пр<strong>и</strong>менен<strong>и</strong>я<br />
КТ является выч<strong>и</strong>сл<strong>и</strong>тельный аппарат. Возможность создан<strong>и</strong>я<br />
собственных алгор<strong>и</strong>тмов обработк<strong>и</strong> данных, построен<strong>и</strong>я актуальных<br />
математ<strong>и</strong>ческ<strong>и</strong>х моделей тех <strong>и</strong>л<strong>и</strong> <strong>и</strong>ных сред <strong>и</strong> <strong>и</strong>х свойств является необход<strong>и</strong>мым<br />
подспорьем в област<strong>и</strong> ц<strong>и</strong>фровой петроф<strong>и</strong>з<strong>и</strong>к<strong>и</strong>. Как показывает<br />
практ<strong>и</strong>ка, существующ<strong>и</strong>е на рынке готовые пакетные решен<strong>и</strong>я<br />
не всегда адапт<strong>и</strong>рованы к работе с так<strong>и</strong>м сложным объектом, как горная<br />
порода. Многокомпонентный состав, большой спектр <strong>и</strong>ерарх<strong>и</strong>й
Сборн<strong>и</strong>к тез<strong>и</strong>сов докладов<br />
15<br />
<strong>и</strong> масштабов, на которых форм<strong>и</strong>руются разл<strong>и</strong>чные свойства коллекторов,<br />
разл<strong>и</strong>чная пр<strong>и</strong>рода вза<strong>и</strong>модейств<strong>и</strong>я флю<strong>и</strong>дов <strong>и</strong> м<strong>и</strong>неральной матр<strong>и</strong>цы<br />
породы — все это в высшей степен<strong>и</strong> усложняет процедуры работы<br />
с породам<strong>и</strong>-коллекторам<strong>и</strong> нефт<strong>и</strong> <strong>и</strong> газа <strong>и</strong> требует скрупулезного <strong>и</strong> <strong>и</strong>нд<strong>и</strong>в<strong>и</strong>дуального<br />
подхода для решен<strong>и</strong>я каждой новой задач<strong>и</strong>.<br />
Отдельно хотелось бы отмет<strong>и</strong>ть, что успешное разв<strong>и</strong>т<strong>и</strong>е <strong>и</strong> адаптац<strong>и</strong>я<br />
любого нового метода требуют вовлечен<strong>и</strong>я спец<strong>и</strong>ал<strong>и</strong>стов <strong>и</strong>з ш<strong>и</strong>рокого<br />
круга областей наук<strong>и</strong>. Не <strong>и</strong>сключен<strong>и</strong>е <strong>и</strong> пр<strong>и</strong>менен<strong>и</strong>е КТ в такой спец<strong>и</strong>ф<strong>и</strong>ческой<br />
<strong>и</strong> в то же время разнообразной област<strong>и</strong> знан<strong>и</strong>й, как нефтяная<br />
геолог<strong>и</strong>я. Именно успешная <strong>и</strong> продукт<strong>и</strong>вная командная работа геологов,<br />
ф<strong>и</strong>з<strong>и</strong>ков, математ<strong>и</strong>ков <strong>и</strong> программ<strong>и</strong>стов является залогом дост<strong>и</strong>жен<strong>и</strong>й<br />
<strong>и</strong> разв<strong>и</strong>т<strong>и</strong>я работы, которую мы делаем сегодня.
16 <strong>Рентгеноскоп<strong>и</strong>я</strong> <strong>и</strong> <strong>компьютерная</strong> томограф<strong>и</strong>я<br />
II. МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ И МЕТАЛЛООБРАБОТКА<br />
ПРИВЕТСТВЕННОЕ СЛОВО ПРЕДСЕДАТЕЛЯ СЕКЦИИ<br />
«МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ И МЕТАЛЛООБРАБОТКА»<br />
Успех<strong>и</strong> последн<strong>и</strong>х лет, дост<strong>и</strong>гнутые в област<strong>и</strong> сбора трехмерной качественной<br />
<strong>и</strong> кол<strong>и</strong>чественной <strong>и</strong>нформац<strong>и</strong><strong>и</strong> о структуре матер<strong>и</strong>алов, а также<br />
в сфере ее обработк<strong>и</strong> <strong>и</strong> анал<strong>и</strong>за, залож<strong>и</strong>л<strong>и</strong> основы для зарожден<strong>и</strong>я <strong>и</strong> разв<strong>и</strong>т<strong>и</strong>я<br />
нового научно-практ<strong>и</strong>ческого направлен<strong>и</strong>я в матер<strong>и</strong>аловеден<strong>и</strong><strong>и</strong>, которое<br />
можно охарактер<strong>и</strong>зовать как матер<strong>и</strong>аловеден<strong>и</strong>е в 3D <strong>и</strong>л<strong>и</strong> трехмерное<br />
матер<strong>и</strong>аловеден<strong>и</strong>е. Пр<strong>и</strong> этом <strong>и</strong>менно разв<strong>и</strong>т<strong>и</strong>е методов рентгеновской компьютерной<br />
томограф<strong>и</strong><strong>и</strong> стало одн<strong>и</strong>м <strong>и</strong>з на<strong>и</strong>более знач<strong>и</strong>мых факторов становлен<strong>и</strong>я<br />
этого направлен<strong>и</strong>я наук<strong>и</strong> о матер<strong>и</strong>алах.<br />
Последн<strong>и</strong>е годы ознаменовал<strong>и</strong>сь бурным <strong>и</strong>нтересом к этой темат<strong>и</strong>ке,<br />
что подтверждается проведен<strong>и</strong>ем ряда спец<strong>и</strong>ал<strong>и</strong>з<strong>и</strong>рованных конференц<strong>и</strong>й<br />
м<strong>и</strong>рового уровня. Пр<strong>и</strong>мечательно, что в нашей стране разв<strong>и</strong>т<strong>и</strong>ю этого перспект<strong>и</strong>вного<br />
направлен<strong>и</strong>я способствуют ус<strong>и</strong>л<strong>и</strong>я компан<strong>и</strong><strong>и</strong> «Остек-СМТ»,<br />
по <strong>и</strong>н<strong>и</strong>ц<strong>и</strong>ат<strong>и</strong>ве которой вот уже трет<strong>и</strong>й год подряд мы <strong>и</strong>меем возможность<br />
обсуд<strong>и</strong>ть последн<strong>и</strong>е дост<strong>и</strong>жен<strong>и</strong>я в област<strong>и</strong> пр<strong>и</strong>менен<strong>и</strong>я компьютерной томограф<strong>и</strong><strong>и</strong><br />
для решен<strong>и</strong>я актуальных научных <strong>и</strong> про<strong>и</strong>зводственных задач.<br />
С каждым годом повышается уровень докладов, растет ч<strong>и</strong>сло участн<strong>и</strong>ков,<br />
что позволяет с уверенностью суд<strong>и</strong>ть о росте <strong>и</strong>нтереса к компьютерной томограф<strong>и</strong><strong>и</strong><br />
в нашей стране <strong>и</strong> о знач<strong>и</strong>тельном вкладе компан<strong>и</strong><strong>и</strong> «Остек-СМТ»<br />
в эту полож<strong>и</strong>тельную д<strong>и</strong>нам<strong>и</strong>ку.<br />
Важно, что это нач<strong>и</strong>нан<strong>и</strong>е наход<strong>и</strong>т ш<strong>и</strong>рокую поддержку научной<br />
общественност<strong>и</strong> <strong>и</strong> вызывает большой <strong>и</strong>нтерес со стороны представ<strong>и</strong>телей<br />
ведущ<strong>и</strong>х промышленных предпр<strong>и</strong>ят<strong>и</strong>й <strong>и</strong> орган<strong>и</strong>зац<strong>и</strong>й страны. Так,<br />
в 2015 году секц<strong>и</strong>я «Матер<strong>и</strong>аловеден<strong>и</strong>е <strong>и</strong> металлообработка» объед<strong>и</strong>н<strong>и</strong>ла<br />
ученых <strong>и</strong> спец<strong>и</strong>ал<strong>и</strong>стов разл<strong>и</strong>чных сфер деятельност<strong>и</strong>, включая л<strong>и</strong>тейнометаллург<strong>и</strong>ческое<br />
<strong>и</strong> сварочное про<strong>и</strong>зводства, а также технолог<strong>и</strong>ческ<strong>и</strong>е процессы<br />
получен<strong>и</strong>я функц<strong>и</strong>ональных <strong>и</strong> конструкц<strong>и</strong>онных матер<strong>и</strong>алов нового<br />
поколен<strong>и</strong>я. Выражаю уверенность, что конференц<strong>и</strong>я будет способствовать<br />
дальнейшему расш<strong>и</strong>рен<strong>и</strong>ю объемов пр<strong>и</strong>менен<strong>и</strong>я методов трехмерной компьютерной<br />
томограф<strong>и</strong><strong>и</strong> в промышленност<strong>и</strong> пр<strong>и</strong> решен<strong>и</strong><strong>и</strong> задач современного<br />
маш<strong>и</strong>ностроен<strong>и</strong>я <strong>и</strong> матер<strong>и</strong>аловеден<strong>и</strong>я.<br />
Желаю всем участн<strong>и</strong>кам конференц<strong>и</strong><strong>и</strong> плодотворной <strong>и</strong> содержательной<br />
работы, новых творческ<strong>и</strong>х свершен<strong>и</strong>й <strong>и</strong> реал<strong>и</strong>зац<strong>и</strong><strong>и</strong> намеченных планов!<br />
Евген<strong>и</strong>й Сергеев<strong>и</strong>ч Прусов,<br />
канд<strong>и</strong>дат техн<strong>и</strong>ческ<strong>и</strong>х наук,<br />
доцент кафедры ЛП<strong>и</strong>КМ Влад<strong>и</strong>м<strong>и</strong>рского<br />
государственного ун<strong>и</strong>верс<strong>и</strong>тета, советн<strong>и</strong>к<br />
Росс<strong>и</strong>йской академ<strong>и</strong><strong>и</strong> естественных наук
Сборн<strong>и</strong>к тез<strong>и</strong>сов докладов<br />
17<br />
АНАЛИЗ КРИТЕРИЕВ ОБРАЗОВАНИЯ УСАДОЧНОЙ ПОРИСТОСТИ<br />
В ОТЛИВКАХ ИЗ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ<br />
Н. С. Лар<strong>и</strong>чев, О. М. Савох<strong>и</strong>на,<br />
МГТУ <strong>и</strong>м. Н.Э. Баумана, г. Москва<br />
E-mail: larnikser@mail.ru, savokhina@mail.ru<br />
Пр<strong>и</strong> разработке технолог<strong>и</strong><strong>и</strong> <strong>и</strong>зготовлен<strong>и</strong>я отл<strong>и</strong>вк<strong>и</strong> перед технологом<br />
встает задача устранен<strong>и</strong>я <strong>и</strong>л<strong>и</strong> уменьшен<strong>и</strong>я усадочных дефектов пр<strong>и</strong><br />
м<strong>и</strong>н<strong>и</strong>мальном кол<strong>и</strong>честве элементов п<strong>и</strong>тан<strong>и</strong>я. На<strong>и</strong>более <strong>и</strong>спользуемым<br />
методом уменьшен<strong>и</strong>я кол<strong>и</strong>чества дефектов в отл<strong>и</strong>вке является установка<br />
пр<strong>и</strong>былей для компенсац<strong>и</strong><strong>и</strong> усадк<strong>и</strong>. В отечественной <strong>и</strong> зарубежной<br />
техн<strong>и</strong>ческой л<strong>и</strong>тературе пр<strong>и</strong>вод<strong>и</strong>тся большое кол<strong>и</strong>чество метод<strong>и</strong>к расчета<br />
геометр<strong>и</strong><strong>и</strong> пр<strong>и</strong>былей <strong>и</strong> зоны <strong>и</strong>х действ<strong>и</strong>я. Также в помощь технологу<br />
разработан ряд пакетов программ математ<strong>и</strong>ческого модел<strong>и</strong>рован<strong>и</strong>я<br />
л<strong>и</strong>тейных процессов, позволяющ<strong>и</strong>х определ<strong>и</strong>ть област<strong>и</strong> расположен<strong>и</strong>я<br />
усадочной пор<strong>и</strong>стост<strong>и</strong>. Расчет зон вероятного расположен<strong>и</strong>я усадочной<br />
пор<strong>и</strong>стост<strong>и</strong> пр<strong>и</strong> модел<strong>и</strong>рован<strong>и</strong><strong>и</strong> основан на <strong>и</strong>спользован<strong>и</strong><strong>и</strong> разл<strong>и</strong>чных<br />
кр<strong>и</strong>тер<strong>и</strong>ев образован<strong>и</strong>я пор<strong>и</strong>стост<strong>и</strong>.<br />
В рамках работы по <strong>и</strong>сследован<strong>и</strong>ю кр<strong>и</strong>тер<strong>и</strong>ев образован<strong>и</strong>я пор<strong>и</strong>стост<strong>и</strong><br />
был<strong>и</strong> проведены ч<strong>и</strong>сленные <strong>и</strong> натурный экспер<strong>и</strong>менты. Для этого<br />
была разработана геометр<strong>и</strong>я пробы, в которой был<strong>и</strong> учтены зона п<strong>и</strong>тан<strong>и</strong>я<br />
пр<strong>и</strong>был<strong>и</strong> (ЗПП) <strong>и</strong> торца (ЗПТ), значен<strong>и</strong>я которых взяты <strong>и</strong>з техн<strong>и</strong>ческой<br />
л<strong>и</strong>тературы. По полученным данным было проведено компьютерное<br />
модел<strong>и</strong>рован<strong>и</strong>е процесса затвердеван<strong>и</strong>я отл<strong>и</strong>вк<strong>и</strong> в пакетах программ<br />
Flow3D <strong>и</strong> определены места вероятного образован<strong>и</strong>я усадочной пор<strong>и</strong>стост<strong>и</strong>.<br />
Инд<strong>и</strong>каторам<strong>и</strong> образован<strong>и</strong>я пор<strong>и</strong>стост<strong>и</strong> служ<strong>и</strong>л<strong>и</strong> результаты<br />
расчетов «тепловых мешков», кр<strong>и</strong>т<strong>и</strong>ческое значен<strong>и</strong>е кр<strong>и</strong>тер<strong>и</strong>я Н<strong>и</strong>яма<br />
<strong>и</strong> разработанный на кафедре «Л<strong>и</strong>тейные технолог<strong>и</strong><strong>и</strong>» кр<strong>и</strong>тер<strong>и</strong>й К 1<br />
. Результаты<br />
математ<strong>и</strong>ческого модел<strong>и</strong>рован<strong>и</strong>я представлены на р<strong>и</strong>с. 1–3.<br />
Кр<strong>и</strong>т<strong>и</strong>ческое значен<strong>и</strong>е кр<strong>и</strong>тер<strong>и</strong>я Н<strong>и</strong>яма для алюм<strong>и</strong>н<strong>и</strong>евых сплавов; для<br />
К 1<br />
рассч<strong>и</strong>тывается по формуле<br />
T<br />
K 1<br />
,<br />
K N<br />
где К 1<br />
<strong>и</strong> К N<br />
— кр<strong>и</strong>т<strong>и</strong>ческ<strong>и</strong>е значен<strong>и</strong>я кр<strong>и</strong>тер<strong>и</strong>ев, T — <strong>и</strong>нтервал затвердеван<strong>и</strong>я<br />
сплава. В рассматр<strong>и</strong>ваемом случае кр<strong>и</strong>т<strong>и</strong>ческое значен<strong>и</strong>е кр<strong>и</strong>тер<strong>и</strong>я<br />
К 1<br />
= 0,012 м/с 0,5 .<br />
Из анал<strong>и</strong>за результатов модел<strong>и</strong>рован<strong>и</strong>я в Flow3D в<strong>и</strong>дно, что вся отл<strong>и</strong>вка<br />
поражена пор<strong>и</strong>стостью ≈ 1 %. Кр<strong>и</strong>тер<strong>и</strong>й Н<strong>и</strong>яма показал отсутств<strong>и</strong>е<br />
пор<strong>и</strong>стост<strong>и</strong> в углах отл<strong>и</strong>вк<strong>и</strong>. Кр<strong>и</strong>тер<strong>и</strong>й К 1<br />
показал, что вся отл<strong>и</strong>вка<br />
поражена пор<strong>и</strong>стостью.
18 <strong>Рентгеноскоп<strong>и</strong>я</strong> <strong>и</strong> <strong>компьютерная</strong> томограф<strong>и</strong>я<br />
Р<strong>и</strong>с. 1. Значен<strong>и</strong>е пор<strong>и</strong>стост<strong>и</strong>, рассч<strong>и</strong>танной<br />
по терм<strong>и</strong>ческому модулю Flow3D<br />
Р<strong>и</strong>с. 2. Значен<strong>и</strong>е кр<strong>и</strong>тер<strong>и</strong>я Н<strong>и</strong>ямы,<br />
рассч<strong>и</strong>танного в Flow3D<br />
Р<strong>и</strong>с. 3. Значен<strong>и</strong>е кр<strong>и</strong>тер<strong>и</strong>я К 1<br />
, рассч<strong>и</strong>танного в Flow3D<br />
Отл<strong>и</strong>вка была подвергнута рентгеноскоп<strong>и</strong>ческому анал<strong>и</strong>зу на GE<br />
Phoenix microme|x DXR (м<strong>и</strong>н<strong>и</strong>мальный размер пор — 20–30 мкм). Контроль<br />
выполнен по центральной л<strong>и</strong>н<strong>и</strong><strong>и</strong> отл<strong>и</strong>вк<strong>и</strong> от пр<strong>и</strong>был<strong>и</strong> до торца.<br />
Результаты пр<strong>и</strong>ведены на р<strong>и</strong>с. 4. Белый цвет соответствует пор<strong>и</strong>стост<strong>и</strong>,<br />
черные пятна — включен<strong>и</strong>ям. Очев<strong>и</strong>дно, что вся отл<strong>и</strong>вка поражена мелкой<br />
пор<strong>и</strong>стостью.<br />
Р<strong>и</strong>с. 4. Результаты рентгеноскоп<strong>и</strong>ческого анал<strong>и</strong>за
Сборн<strong>и</strong>к тез<strong>и</strong>сов докладов<br />
19<br />
Следующ<strong>и</strong>й в<strong>и</strong>д пр<strong>и</strong>мененного контроля — <strong>компьютерная</strong> томограф<strong>и</strong>я.<br />
Результаты представлены на р<strong>и</strong>с. 5. Результаты томограф<strong>и</strong><strong>и</strong> подтверд<strong>и</strong>л<strong>и</strong>,<br />
что вся отл<strong>и</strong>вка поражена мелкой пор<strong>и</strong>стостью. Из обработк<strong>и</strong><br />
результатов томограф<strong>и</strong><strong>и</strong> следует, что процент пор<strong>и</strong>стост<strong>и</strong> соответствует<br />
2,19 %.<br />
Р<strong>и</strong>с. 5. Результаты компьютерной томограф<strong>и</strong><strong>и</strong><br />
Выводы<br />
Кр<strong>и</strong>тер<strong>и</strong>й Н<strong>и</strong>яма показал нал<strong>и</strong>ч<strong>и</strong>е в отл<strong>и</strong>вке областей, свободных<br />
от усадочной пор<strong>и</strong>стост<strong>и</strong>, однако проведенные <strong>и</strong>сследован<strong>и</strong>я на томограф<strong>и</strong><strong>и</strong><br />
показал<strong>и</strong>, что вся отл<strong>и</strong>вка поражена пор<strong>и</strong>стостью.<br />
Значен<strong>и</strong>е пор<strong>и</strong>стост<strong>и</strong>, рассч<strong>и</strong>танной в пакете программ Flow3D, соответствует<br />
1 %, в реальност<strong>и</strong> — 2,19 %.<br />
Кр<strong>и</strong>тер<strong>и</strong>й К 1<br />
показал, что вся отл<strong>и</strong>вка будет поражена пор<strong>и</strong>стостью,<br />
что соответствует действ<strong>и</strong>тельност<strong>и</strong>.<br />
Б<strong>и</strong>бл<strong>и</strong>ограф<strong>и</strong>ческ<strong>и</strong>й сп<strong>и</strong>сок<br />
1. Трухов А. П., Сорок<strong>и</strong>н Ю. А., Ершов М. Ю. <strong>и</strong> др. // Технолог<strong>и</strong>я л<strong>и</strong>тейного<br />
про<strong>и</strong>зводства: Л<strong>и</strong>тье в песчаные формы. Учебн<strong>и</strong>к для студ. учеб.<br />
заведен<strong>и</strong>й; под ред. А. П. Трухова, 2005, с. 528.<br />
2. Чурк<strong>и</strong>н Б. С., Гофман Э. Б., Майзель С. Г., Афонаск<strong>и</strong>н А. В., М<strong>и</strong>ляев В. М.,<br />
Чурк<strong>и</strong>н А. Б., Ф<strong>и</strong>л<strong>и</strong>ппенков А. А. // Технолог<strong>и</strong>я л<strong>и</strong>тейного про<strong>и</strong>зводства:<br />
учеб.; под ред. Б. С. Чурк<strong>и</strong>на, 2000, с. 662.<br />
3. Галд<strong>и</strong>н Н. М., Ч<strong>и</strong>стяков В. В., Шатульск<strong>и</strong>й А. А. Л<strong>и</strong>тн<strong>и</strong>ковые с<strong>и</strong>стемы<br />
<strong>и</strong> пр<strong>и</strong>был<strong>и</strong> для фасонных отл<strong>и</strong>вок; под общ. ред. В. В. Ч<strong>и</strong>стякова. 1992,<br />
с. 256.<br />
4. Коротченко А. Ю. Кр<strong>и</strong>тер<strong>и</strong><strong>и</strong> образован<strong>и</strong>я усадочной пор<strong>и</strong>стост<strong>и</strong><br />
в отл<strong>и</strong>вках // Л<strong>и</strong>тейщ<strong>и</strong>к Росс<strong>и</strong><strong>и</strong>, 2010, № 4, c. 43.
20 <strong>Рентгеноскоп<strong>и</strong>я</strong> <strong>и</strong> <strong>компьютерная</strong> томограф<strong>и</strong>я<br />
ВОЗМОЖНОСТИ МЕТОДА РЕНТГЕНОВСКОЙ КОМПЬЮТЕРНОЙ<br />
ТОМОГРАФИИ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ КОНТРОЛЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ<br />
УГЛЕРОДНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ<br />
Д. В. Ярцев, В. А. Воронцов,<br />
АО «НИИграф<strong>и</strong>т», г. Москва<br />
E-mail: laboratory41@yandex.ru<br />
Проведена оценка пр<strong>и</strong>мен<strong>и</strong>мост<strong>и</strong> метода рентгеновской компьютерной<br />
томограф<strong>и</strong><strong>и</strong> для контроля качества <strong>и</strong>здел<strong>и</strong>й <strong>и</strong>з углеродных композ<strong>и</strong>ц<strong>и</strong>онных<br />
матер<strong>и</strong>алов (УКМ) объемного арм<strong>и</strong>рован<strong>и</strong>я:<br />
• обнаружен<strong>и</strong>е трещ<strong>и</strong>н <strong>и</strong> посторонн<strong>и</strong>х включен<strong>и</strong>й;<br />
• <strong>и</strong>змерен<strong>и</strong>е порового пространства;<br />
• <strong>и</strong>сследован<strong>и</strong>е внутренней структуры.<br />
Для построен<strong>и</strong>я трехмерных рентгенограф<strong>и</strong>ческ<strong>и</strong>х моделей образцов<br />
УКМ <strong>и</strong>спользовалась установка v|tome|x s240 (м<strong>и</strong>н<strong>и</strong>мальная разл<strong>и</strong>ч<strong>и</strong>мость<br />
деталей — менее 1 мкм) про<strong>и</strong>зводства компан<strong>и</strong><strong>и</strong> GE Measurement<br />
& Control GmbH, Герман<strong>и</strong>я. Опробованы реж<strong>и</strong>мы скан<strong>и</strong>рован<strong>и</strong>я с параметром<br />
геометр<strong>и</strong>ческого увел<strong>и</strong>чен<strong>и</strong>я 2,17, 2,47, 20 <strong>и</strong> 31,7 крат (размеры<br />
вокселя — 91, 81, 10 <strong>и</strong> 6,2 мкм соответственно). Анал<strong>и</strong>з полученных 3Dмоделей<br />
провод<strong>и</strong>лся по томограф<strong>и</strong>ческ<strong>и</strong>м срезам в программном пакете<br />
VGStudio MAX 2.2.<br />
На томограф<strong>и</strong>ческ<strong>и</strong>х срезах хорошо в<strong>и</strong>дна структура арм<strong>и</strong>рован<strong>и</strong>я<br />
матер<strong>и</strong>ала. Инспекц<strong>и</strong>я по срезам позвол<strong>и</strong>ла выяв<strong>и</strong>ть в одном <strong>и</strong>з образцов<br />
нал<strong>и</strong>ч<strong>и</strong>е трещ<strong>и</strong>ны ш<strong>и</strong>р<strong>и</strong>ной около 116 мкм, а также большое кол<strong>и</strong>чество<br />
пустот с характерным<strong>и</strong> размерам<strong>и</strong> порядка 0,5–1 мм. С помощью<br />
модуля анал<strong>и</strong>за дефектов в программе<br />
VGStudio MAX 2.2 проведена <strong>и</strong>х в<strong>и</strong>зуал<strong>и</strong>зац<strong>и</strong>я<br />
<strong>и</strong> собран масс<strong>и</strong>в данных,<br />
включающ<strong>и</strong>й в себя <strong>и</strong>нформац<strong>и</strong>ю<br />
о коорд<strong>и</strong>натах пор, <strong>и</strong>х размерах <strong>и</strong> форме,<br />
объеме <strong>и</strong> площад<strong>и</strong> поверхност<strong>и</strong>,<br />
площад<strong>и</strong> проекц<strong>и</strong>й на коорд<strong>и</strong>натные<br />
плоскост<strong>и</strong>, расстоян<strong>и</strong><strong>и</strong> до гран<strong>и</strong>ц образца<br />
<strong>и</strong> множестве друг<strong>и</strong>х параметров.<br />
Форма представлен<strong>и</strong>я результатов может<br />
быть выбрана в в<strong>и</strong>де разл<strong>и</strong>чных<br />
граф<strong>и</strong>ческ<strong>и</strong>х зав<strong>и</strong>с<strong>и</strong>мостей, напр<strong>и</strong>мер<br />
г<strong>и</strong>стограмм (р<strong>и</strong>с. 1).<br />
По 3D-моделям <strong>и</strong> томограф<strong>и</strong>ческ<strong>и</strong>м<br />
срезам возможно контрол<strong>и</strong>ровать<br />
геометр<strong>и</strong>ческ<strong>и</strong>е размеры деталей<br />
1500<br />
count<br />
1250<br />
1000<br />
750<br />
500<br />
250<br />
volume [mm 3 ]<br />
0<br />
0,00 0,05 0,00 0,15<br />
Р<strong>и</strong>с. 1. Г<strong>и</strong>стограмма распределен<strong>и</strong>я<br />
объема пор д<strong>и</strong>аметром от 0,3<br />
до 1,4 мм в образце УКМ
Сборн<strong>и</strong>к тез<strong>и</strong>сов докладов<br />
21<br />
<strong>и</strong> <strong>и</strong>нородных включен<strong>и</strong>й в случае <strong>и</strong>х нал<strong>и</strong>ч<strong>и</strong>я, что является важным<br />
на этапе выходного контроля.<br />
М<strong>и</strong>кроструктура образцов УКМ <strong>и</strong>сследовалась по томограф<strong>и</strong>ческ<strong>и</strong>м<br />
срезам, для которых размер вокселя составлял 6,2 мкм. Такой реж<strong>и</strong>м<br />
скан<strong>и</strong>рован<strong>и</strong>я позволяет определять размеры жгутов <strong>и</strong> пустот внутр<strong>и</strong><br />
<strong>и</strong> между жгутам<strong>и</strong> (р<strong>и</strong>с. 2).<br />
а) б)<br />
Р<strong>и</strong>с. 2. Томограф<strong>и</strong>ческ<strong>и</strong>е <strong>и</strong>зображен<strong>и</strong>я элементов структуры УКМ:<br />
а) определен<strong>и</strong>е размера углеродного жгута;<br />
б) пустоты внутр<strong>и</strong> <strong>и</strong> между жгутам<strong>и</strong><br />
Дополн<strong>и</strong>тельный <strong>и</strong>нтерес могут представлять так<strong>и</strong>е возможност<strong>и</strong><br />
метода рентгеновской компьютерной томограф<strong>и</strong><strong>и</strong>, как обнаружен<strong>и</strong>е<br />
<strong>и</strong> <strong>и</strong>сследован<strong>и</strong>е карб<strong>и</strong>дной составляющей матр<strong>и</strong>цы в с<strong>и</strong>л<strong>и</strong>ц<strong>и</strong>рованных<br />
УКМ, д<strong>и</strong>агност<strong>и</strong>ка клеевых <strong>и</strong> сварных швов в сборных конструкц<strong>и</strong>ях<br />
<strong>и</strong>з УКМ, контроль образцов для определен<strong>и</strong>я сдаточных характер<strong>и</strong>ст<strong>и</strong>к<br />
(напр<strong>и</strong>мер ф<strong>и</strong>з<strong>и</strong>ко-механ<strong>и</strong>ческ<strong>и</strong>х свойств) на нал<strong>и</strong>ч<strong>и</strong>е дефектных областей<br />
в объеме рабочей зоны образца для <strong>и</strong>сключен<strong>и</strong>я заведомо худш<strong>и</strong>х<br />
результатов.<br />
По результатам проведенных <strong>и</strong>сследован<strong>и</strong>й образцов <strong>и</strong>з УКМ объемного<br />
арм<strong>и</strong>рован<strong>и</strong>я можно сделать вывод о том, что метод рентгеновской<br />
компьютерной томограф<strong>и</strong><strong>и</strong> позволяет получ<strong>и</strong>ть большой объем<br />
<strong>и</strong>нформац<strong>и</strong><strong>и</strong> о внутренней структуре <strong>и</strong> качестве <strong>и</strong>зготовлен<strong>и</strong>я <strong>и</strong>здел<strong>и</strong>й<br />
<strong>и</strong>з УКМ, сочетая в себе возможност<strong>и</strong> рентгенограф<strong>и</strong>ческого (2D) контроля,<br />
методов м<strong>и</strong>кроскоп<strong>и</strong><strong>и</strong> <strong>и</strong> порометр<strong>и</strong><strong>и</strong>.<br />
Авторы благодарят Стаценко Е. О. — зав. лаборатор<strong>и</strong>ей рентгеновской<br />
компьютерной томограф<strong>и</strong><strong>и</strong> Инст<strong>и</strong>тута геолог<strong>и</strong><strong>и</strong> <strong>и</strong> нефтегазовых технолог<strong>и</strong>й<br />
КФУ (г. Казань), Румянцева С. И. — начальн<strong>и</strong>ка группы технолог<strong>и</strong>ческой<br />
поддержк<strong>и</strong> отдела технолог<strong>и</strong>й контроля ООО «Остек-СМТ» (г. Москва),<br />
Федорова Н. А. — начальн<strong>и</strong>ка отдела технолог<strong>и</strong>й контроля ООО «Остек-<br />
СМТ» (г. Москва) за помощь в получен<strong>и</strong><strong>и</strong> <strong>и</strong> представлен<strong>и</strong><strong>и</strong> результатов.
22 <strong>Рентгеноскоп<strong>и</strong>я</strong> <strong>и</strong> <strong>компьютерная</strong> томограф<strong>и</strong>я<br />
ИССЛЕДОВАНИЕ НЕСПЛОШНОСТЕЙ В СВАРНЫХ ШВАХ<br />
Е. В. Фед<strong>и</strong>чк<strong>и</strong>на, Ю. В. Крылов,<br />
ФГУП МНИИРИП, г. Мыт<strong>и</strong>щ<strong>и</strong><br />
E-mail: evfedi4kina@ya.ru<br />
На базе <strong>и</strong>спытательного центра ФГУП МНИИРИП провод<strong>и</strong>л<strong>и</strong>сь<br />
масштабные <strong>и</strong>сследован<strong>и</strong>я совместно с компан<strong>и</strong>ей «Газпром». Он<strong>и</strong> провод<strong>и</strong>л<strong>и</strong>сь<br />
для квал<strong>и</strong>ф<strong>и</strong>кац<strong>и</strong><strong>и</strong> оборудован<strong>и</strong>я неразрушающего контроля<br />
наряду с металлограф<strong>и</strong>ей. Для этого был<strong>и</strong> <strong>и</strong>зготовлены так называемые<br />
темплеты — это срез трубы в месте сварного шва. Д<strong>и</strong>аметр трубы —<br />
1420 мм, толщ<strong>и</strong>на стенк<strong>и</strong> трубы — 25,8 мм.<br />
Исследован<strong>и</strong>я провод<strong>и</strong>л<strong>и</strong>сь на рентгеновском томографе Phoenix<br />
v|tome|x m300, макс<strong>и</strong>мальное напряжен<strong>и</strong>е в трубке — до 300 кВ.<br />
По техн<strong>и</strong>ческому задан<strong>и</strong>ю необход<strong>и</strong>мо провест<strong>и</strong> автомат<strong>и</strong>ческ<strong>и</strong>й<br />
анал<strong>и</strong>з дефектов <strong>и</strong> метролог<strong>и</strong>ческ<strong>и</strong>е <strong>и</strong>змерен<strong>и</strong>я несплошностей (дл<strong>и</strong>на,<br />
ш<strong>и</strong>р<strong>и</strong>на, глуб<strong>и</strong>на залеган<strong>и</strong>я, протяженность) <strong>и</strong> занест<strong>и</strong> <strong>и</strong>х в отчет, также<br />
предостав<strong>и</strong>ть фото- <strong>и</strong> в<strong>и</strong>деоотчет.<br />
Рентгеновск<strong>и</strong>й томограф позволяет с высокой точностью реконстру<strong>и</strong>ровать<br />
3D-модель <strong>и</strong> воспро<strong>и</strong>звест<strong>и</strong> точные размер <strong>и</strong> форму дефектов;<br />
в отл<strong>и</strong>ч<strong>и</strong>е от простой рентгеновской съемк<strong>и</strong> она дает полное представлен<strong>и</strong>е<br />
о структуре дефектов, а по сравнен<strong>и</strong>ю с металлограф<strong>и</strong>ей результат<br />
получается намного быстрее, менее затратно мы получаем полную <strong>и</strong>нформац<strong>и</strong>ю<br />
о дефектах, а не в одной точке.<br />
Скан<strong>и</strong>рован<strong>и</strong>е провод<strong>и</strong>лось со следующ<strong>и</strong>м<strong>и</strong> параметрам<strong>и</strong>:<br />
• напряжен<strong>и</strong>е в рентгеновской трубке — 280 В;<br />
• ток — 160 А;<br />
• 2200 проекц<strong>и</strong>й;<br />
• время скан<strong>и</strong>рован<strong>и</strong>я 2,5 ч. в реж<strong>и</strong>ме multiscan.<br />
Р<strong>и</strong>с. 1. Автомат<strong>и</strong>ческ<strong>и</strong>й анал<strong>и</strong>з дефектов
Сборн<strong>и</strong>к тез<strong>и</strong>сов докладов<br />
23<br />
Далее про<strong>и</strong>звод<strong>и</strong>лась реконструкц<strong>и</strong>я объекта <strong>и</strong> с помощью возможностей<br />
VG studio max провод<strong>и</strong>лся автомат<strong>и</strong>ческ<strong>и</strong>й анал<strong>и</strong>з дефектов, то<br />
есть программа автомат<strong>и</strong>ческ<strong>и</strong> выявляла участк<strong>и</strong> с меньшей плотностью<br />
с заданным размером более 0,1 мм 3 , выделяла выявленные област<strong>и</strong><br />
<strong>и</strong> рассч<strong>и</strong>тывала <strong>и</strong>х размеры.<br />
Результаты проведенных <strong>и</strong>змерен<strong>и</strong>й: коорд<strong>и</strong>ната начала дефекта,<br />
дл<strong>и</strong>на, ш<strong>и</strong>р<strong>и</strong>на, глуб<strong>и</strong>на залеган<strong>и</strong>я, протяженность — занос<strong>и</strong>л<strong>и</strong>сь в табл<strong>и</strong>цу.<br />
В дальнейшем эт<strong>и</strong> результаты сравн<strong>и</strong>вал<strong>и</strong>сь с результатам<strong>и</strong> друг<strong>и</strong>х<br />
<strong>и</strong>спытан<strong>и</strong>й, так<strong>и</strong>х как ультразвук <strong>и</strong> рентгенограф<strong>и</strong>я.<br />
Также провод<strong>и</strong>лось сравнен<strong>и</strong>е результатов КТ <strong>и</strong> металлограф<strong>и</strong><strong>и</strong>.<br />
Было про<strong>и</strong>зведено скан<strong>и</strong>рован<strong>и</strong>е образцов металлограф<strong>и</strong>ческ<strong>и</strong>х срезов<br />
<strong>и</strong> <strong>и</strong>змерен<strong>и</strong>е обнаруженных на <strong>и</strong>х поверхност<strong>и</strong> дефектов <strong>и</strong> получены сопостав<strong>и</strong>мые<br />
результаты <strong>и</strong>змерен<strong>и</strong>й.<br />
Р<strong>и</strong>с. 2. Сравнен<strong>и</strong>е с результатам<strong>и</strong> металлограф<strong>и</strong><strong>и</strong>
24 <strong>Рентгеноскоп<strong>и</strong>я</strong> <strong>и</strong> <strong>компьютерная</strong> томограф<strong>и</strong>я<br />
ОПЫТ ПРИМЕНЕНИЯ КОМПЬЮТЕРНОЙ ТОМОГРАФИИ ПРИ<br />
КОНТРОЛЕ КАЧЕСТВА ОТЛИВОК И ПОЛУФАБРИКАТОВ<br />
Е. С. Прусов 1 , В. А. Копытов 2 ,<br />
1 Влад<strong>и</strong>м<strong>и</strong>рск<strong>и</strong>й государственный ун<strong>и</strong>верс<strong>и</strong>тет<br />
<strong>и</strong>м. А. Г. <strong>и</strong> Н. Г. Столетовых, г. Влад<strong>и</strong>м<strong>и</strong>р,<br />
2 ООО «Остек-СМТ», г. Москва<br />
E-mail: eprusov@mail.ru<br />
Последн<strong>и</strong>е десят<strong>и</strong>лет<strong>и</strong>я характер<strong>и</strong>зуются возрастающ<strong>и</strong>м <strong>и</strong>нтересом<br />
к <strong>и</strong>спользован<strong>и</strong>ю методов трехмерной компьютерной томограф<strong>и</strong><strong>и</strong><br />
для контроля качества ответственных <strong>и</strong>здел<strong>и</strong>й про<strong>и</strong>зводственнотехн<strong>и</strong>ческого<br />
назначен<strong>и</strong>я. Ун<strong>и</strong>кальные возможност<strong>и</strong> эт<strong>и</strong>х методов<br />
обусловл<strong>и</strong>вают <strong>и</strong>х эффект<strong>и</strong>вное пр<strong>и</strong>менен<strong>и</strong>е пр<strong>и</strong> дефектоскоп<strong>и</strong><strong>и</strong> ракетных,<br />
ав<strong>и</strong>ац<strong>и</strong>онных <strong>и</strong> автомоб<strong>и</strong>льных дв<strong>и</strong>гателей, лопаток турб<strong>и</strong>н, компонентов<br />
ядерных реакторов, разл<strong>и</strong>чных г<strong>и</strong>дромехан<strong>и</strong>ческ<strong>и</strong>х с<strong>и</strong>стем,<br />
а также продукц<strong>и</strong><strong>и</strong> л<strong>и</strong>тейно-металлург<strong>и</strong>ческого про<strong>и</strong>зводства.<br />
Направлен<strong>и</strong>я <strong>и</strong>спользован<strong>и</strong>я компьютерной томограф<strong>и</strong><strong>и</strong> в промышленност<strong>и</strong><br />
постоянно расш<strong>и</strong>ряются с учетом потребностей современной<br />
техн<strong>и</strong>к<strong>и</strong> <strong>и</strong> в настоящее время наряду с анал<strong>и</strong>зом внутренн<strong>и</strong>х<br />
дефектов включают оценку качества сборк<strong>и</strong> узлов <strong>и</strong> конструкц<strong>и</strong>й, бесконтактную<br />
пространственную метролог<strong>и</strong>ю, сравнен<strong>и</strong>е томограф<strong>и</strong>ческ<strong>и</strong>х<br />
данных с данным<strong>и</strong> компьютерного проект<strong>и</strong>рован<strong>и</strong>я, а также создан<strong>и</strong>е<br />
CAD-моделей по томограммам реальных образцов. В последнее<br />
время методы томограф<strong>и</strong><strong>и</strong> находят ш<strong>и</strong>рокое пр<strong>и</strong>менен<strong>и</strong>е не только пр<strong>и</strong><br />
неразрушающем контроле качества матер<strong>и</strong>алов <strong>и</strong> <strong>и</strong>здел<strong>и</strong>й, но <strong>и</strong> в практ<strong>и</strong>ке<br />
научных <strong>и</strong>сследован<strong>и</strong>й в област<strong>и</strong> матер<strong>и</strong>аловеден<strong>и</strong>я <strong>и</strong> л<strong>и</strong>тейного<br />
про<strong>и</strong>зводства.<br />
К пр<strong>и</strong>меру, морфолог<strong>и</strong>я л<strong>и</strong>тейных пор наход<strong>и</strong>тся в непосредственной<br />
зав<strong>и</strong>с<strong>и</strong>мост<strong>и</strong> от процесса <strong>и</strong>х форм<strong>и</strong>рован<strong>и</strong>я: газовые поры <strong>и</strong>меют,<br />
как прав<strong>и</strong>ло, сфер<strong>и</strong>ческую форму, усадочные поры представляют собой<br />
междендр<strong>и</strong>тные полост<strong>и</strong> <strong>и</strong> <strong>и</strong>меют неправ<strong>и</strong>льную геометр<strong>и</strong>ю. Так<strong>и</strong>м<br />
образом, пр<strong>и</strong> стандартной металлограф<strong>и</strong>ческой д<strong>и</strong>агност<strong>и</strong>ке соседн<strong>и</strong>е<br />
поры усадочного про<strong>и</strong>схожден<strong>и</strong>я с высокой степенью вероятност<strong>и</strong> могут<br />
пр<strong>и</strong>надлежать к одной <strong>и</strong> той же поре вследств<strong>и</strong>е ее разветвленной пространственной<br />
структуры, что было подтверждено экспер<strong>и</strong>ментально<br />
с пр<strong>и</strong>менен<strong>и</strong>ем компьютерной томограф<strong>и</strong><strong>и</strong> (р<strong>и</strong>с. 1б). Важно отмет<strong>и</strong>ть,<br />
что <strong>и</strong>змерен<strong>и</strong>е реальных размеров <strong>и</strong> протяженност<strong>и</strong> пор пр<strong>и</strong> <strong>и</strong>спользован<strong>и</strong><strong>и</strong><br />
трад<strong>и</strong>ц<strong>и</strong>онных металлограф<strong>и</strong>ческ<strong>и</strong>х методов практ<strong>и</strong>ческ<strong>и</strong> невозможно,<br />
поскольку далеко не всегда случайному сечен<strong>и</strong>ю <strong>и</strong>зучаемого образца<br />
соответствует макс<strong>и</strong>мальный размер наблюдаемой поры.
Сборн<strong>и</strong>к тез<strong>и</strong>сов докладов<br />
25<br />
а) б)<br />
Р<strong>и</strong>с. 1. Газовые (а) <strong>и</strong> усадочные (б) поры в л<strong>и</strong>той заготовке<br />
<strong>и</strong>з алюм<strong>и</strong>н<strong>и</strong>евого сплава<br />
Представленные на р<strong>и</strong>с. 1 результаты трехмерной в<strong>и</strong>зуал<strong>и</strong>зац<strong>и</strong><strong>и</strong><br />
пор разл<strong>и</strong>чного про<strong>и</strong>схожден<strong>и</strong>я получены в Центре рентгеновск<strong>и</strong>х технолог<strong>и</strong>й<br />
контроля ООО «Остек-СМТ» с помощью установк<strong>и</strong> nanome|x<br />
с функц<strong>и</strong>ей томограф<strong>и</strong><strong>и</strong> (GE Measurement & Control GmbH, Герман<strong>и</strong>я).<br />
Результаты наглядно демонстр<strong>и</strong>руют возможност<strong>и</strong> компьютерной томограф<strong>и</strong><strong>и</strong><br />
пр<strong>и</strong> определен<strong>и</strong><strong>и</strong> пр<strong>и</strong>роды образовавш<strong>и</strong>хся пор. Подобный анал<strong>и</strong>з<br />
позволяет более обоснованно подойт<strong>и</strong> к разработке меропр<strong>и</strong>ят<strong>и</strong>й<br />
по устранен<strong>и</strong>ю разл<strong>и</strong>чных л<strong>и</strong>тейных дефектов в зав<strong>и</strong>с<strong>и</strong>мост<strong>и</strong> от пр<strong>и</strong>ч<strong>и</strong>н<br />
<strong>и</strong>х возн<strong>и</strong>кновен<strong>и</strong>я.<br />
Практ<strong>и</strong>ка показывает, что <strong>компьютерная</strong> томограф<strong>и</strong>я дает возможность<br />
с высокой точностью определ<strong>и</strong>ть форму, размеры, объемное содержан<strong>и</strong>е<br />
<strong>и</strong> пространственное расположен<strong>и</strong>е не только газовых <strong>и</strong> усадочных<br />
пор, но <strong>и</strong> разл<strong>и</strong>чных раков<strong>и</strong>н, рыхлот, трещ<strong>и</strong>н, л<strong>и</strong>квац<strong>и</strong>онных<br />
неоднородностей, <strong>и</strong>нородных включен<strong>и</strong>й, флокенов <strong>и</strong> друг<strong>и</strong>х нарушен<strong>и</strong>й<br />
сплошност<strong>и</strong> макроструктуры отл<strong>и</strong>вок <strong>и</strong>з сплавов черных <strong>и</strong> цветных<br />
металлов. Это убед<strong>и</strong>тельно св<strong>и</strong>детельствует об эффект<strong>и</strong>вност<strong>и</strong><br />
<strong>и</strong>спользован<strong>и</strong>я томограф<strong>и</strong>ческ<strong>и</strong>х методов пр<strong>и</strong> входном <strong>и</strong> выходном контроле<br />
л<strong>и</strong>тых <strong>и</strong>здел<strong>и</strong>й, к которым предъявляются повышенные требован<strong>и</strong>я<br />
по эксплуатац<strong>и</strong>онной надежност<strong>и</strong>, долговечност<strong>и</strong>, гермет<strong>и</strong>чност<strong>и</strong><br />
<strong>и</strong> проч<strong>и</strong>м показателям.<br />
В целом расш<strong>и</strong>рен<strong>и</strong>е <strong>и</strong>спользован<strong>и</strong>я методов рентгеновской компьютерной<br />
томограф<strong>и</strong><strong>и</strong> в л<strong>и</strong>тейной отрасл<strong>и</strong> будет способствовать повышен<strong>и</strong>ю<br />
качества выпускаемых отл<strong>и</strong>вок <strong>и</strong> сн<strong>и</strong>жен<strong>и</strong>ю затрат времен<strong>и</strong><br />
на опт<strong>и</strong>м<strong>и</strong>зац<strong>и</strong>ю технолог<strong>и</strong>ческ<strong>и</strong>х процессов <strong>и</strong>х про<strong>и</strong>зводства.
26 <strong>Рентгеноскоп<strong>и</strong>я</strong> <strong>и</strong> <strong>компьютерная</strong> томограф<strong>и</strong>я<br />
МЕСТО РЕНТГЕНОВСКОЙ ФЛУОРЕСЦЕНТНОЙ ТОМОГРАФИИ<br />
СРЕДИ 3D НЕРАЗРУШАЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЙ КОНТРОЛЯ: УСПЕХИ<br />
И НЕУДАЧИ НА ПУТИ РАЗВИТИЯ МЕТОДА<br />
М. В. Чукал<strong>и</strong>на 1,2 , Д. П. Н<strong>и</strong>колаев 3 , А. В. Бузмаков 2 , Д. А. Золотов 2 ,<br />
В. Е. Асадч<strong>и</strong>ков 2 , Е. Ю. Терещенко 2 , В. Е. Прун 4 , А. С. Ингачева 2 ,<br />
1 Инст<strong>и</strong>тут проблем технолог<strong>и</strong><strong>и</strong> м<strong>и</strong>кроэлектрон<strong>и</strong>к<strong>и</strong><br />
<strong>и</strong> особо ч<strong>и</strong>стых матер<strong>и</strong>алов РАН, г. Черноголовка<br />
2 Инст<strong>и</strong>тут кр<strong>и</strong>сталлограф<strong>и</strong><strong>и</strong> <strong>и</strong>м. А. В. Шубн<strong>и</strong>кова РАН, г. Москва<br />
3 Инст<strong>и</strong>тут проблем передач<strong>и</strong> <strong>и</strong>нформац<strong>и</strong><strong>и</strong> <strong>и</strong>м. А. А. Харкев<strong>и</strong>ча РАН, г. Москва<br />
4 Московск<strong>и</strong>й ф<strong>и</strong>з<strong>и</strong>ко-техн<strong>и</strong>ческ<strong>и</strong>й <strong>и</strong>нст<strong>и</strong>тут, г. Долгопрудный<br />
E-mail: chukalinamarina@mail.ru<br />
В докладе представлены этапы разв<strong>и</strong>т<strong>и</strong>я метода рентгеновской флуоресцентной<br />
томограф<strong>и</strong><strong>и</strong>, <strong>и</strong>значально предложенного для <strong>и</strong>сследован<strong>и</strong>я<br />
включен<strong>и</strong>й сверхн<strong>и</strong>зкой концентрац<strong>и</strong><strong>и</strong>. Возможност<strong>и</strong> метода был<strong>и</strong><br />
продемонстр<strong>и</strong>рованы впервые с пр<strong>и</strong>менен<strong>и</strong>ем с<strong>и</strong>нхротронного <strong>и</strong>злучен<strong>и</strong>я<br />
1 в 1987 г. С тех пор основные успех<strong>и</strong> был<strong>и</strong> дост<strong>и</strong>гнуты в аппаратной<br />
част<strong>и</strong>. В дополнен<strong>и</strong>е к класс<strong>и</strong>ческой <strong>и</strong>змер<strong>и</strong>тельной схеме был<strong>и</strong> предложены<br />
так называемые аппаратные решен<strong>и</strong>я, которые предполагают<br />
<strong>и</strong>спользован<strong>и</strong>е конфокальных колл<strong>и</strong>маторов 2, 3, 4 перед окном детектора<br />
для локал<strong>и</strong>зац<strong>и</strong><strong>и</strong> объема, <strong>и</strong>з которого соб<strong>и</strong>рается генер<strong>и</strong>руемое флуоресцентное<br />
<strong>и</strong>злучен<strong>и</strong>е. С введен<strong>и</strong>ем колл<strong>и</strong>матора была надежда с<strong>и</strong>льно<br />
упрост<strong>и</strong>ть математ<strong>и</strong>ческ<strong>и</strong>й аппарат обработк<strong>и</strong> томограф<strong>и</strong>ческ<strong>и</strong>х проекц<strong>и</strong>й,<br />
однако ож<strong>и</strong>дан<strong>и</strong>я не оправдал<strong>и</strong>сь. Сегодня в каталоге ф<strong>и</strong>рмы<br />
Bruker можно найт<strong>и</strong> оп<strong>и</strong>сан<strong>и</strong>е пр<strong>и</strong>бора SkyScan 2140, которое звуч<strong>и</strong>т<br />
как 3D micro-XRF scanner for reconstruction of 3D chemical composition.<br />
Это факт<strong>и</strong>ческ<strong>и</strong> означает, что на рынок выпущен лабораторный флуоресцентный<br />
томограф. С точк<strong>и</strong> зрен<strong>и</strong>я математ<strong>и</strong>ческого аппарата для<br />
обработк<strong>и</strong> рег<strong>и</strong>стр<strong>и</strong>руемых проекц<strong>и</strong>й будет дан обзор текущего состоян<strong>и</strong>я<br />
дел в этой област<strong>и</strong>.<br />
Также будут представлены результаты, полученные в лаборатор<strong>и</strong><strong>и</strong><br />
рентгеновской рефлектометр<strong>и</strong><strong>и</strong> ИК РАН, которые демонстр<strong>и</strong>руют возможност<strong>и</strong><br />
совместного <strong>и</strong>спользован<strong>и</strong>я метода рентгеновской томограф<strong>и</strong><strong>и</strong><br />
6 <strong>и</strong> скан<strong>и</strong>рующей флуоресцентной м<strong>и</strong>кроскоп<strong>и</strong><strong>и</strong> с точк<strong>и</strong> зрен<strong>и</strong>я<br />
анал<strong>и</strong>за распределен<strong>и</strong>я компонентов внутр<strong>и</strong> <strong>и</strong>сследуемого объекта.<br />
Отдельным блоком в докладе будет рассмотрена проблема в<strong>и</strong>зуал<strong>и</strong>зац<strong>и</strong><strong>и</strong><br />
результатов реконструкц<strong>и</strong><strong>и</strong> метода <strong>и</strong> <strong>и</strong>зложен подход к проблеме<br />
оценк<strong>и</strong> достоверност<strong>и</strong> получаемых результатов 5 .
Сборн<strong>и</strong>к тез<strong>и</strong>сов докладов<br />
27<br />
Б<strong>и</strong>бл<strong>и</strong>ограф<strong>и</strong>ческ<strong>и</strong>й сп<strong>и</strong>сок<br />
1. Boisseau P. and Grodzins L. // Hiperfine Interactions, 1987, 33, р. 283.<br />
2. Chukalina M., Simionovici A., Zaitsev S.// X-ray fluorescence microtomography<br />
comparison between a standart CT setup and a confocal collimator apparatus.<br />
Proceedings of the X-ray Optics Workshop. Nizhnii Novgorod, Russia, May<br />
2–6, 2004, р. 261.<br />
3. Vincze L., Vekemans B., Berker F., Falkenberg G., Rickers K., Somogyi A., Kersten<br />
M. and Adams F. // Analytical Chemistry, 2004, 76, р. 6786.<br />
4. Woll A. R., Agyeman-Budu D., Bilderback D. H., Dale D., Kazimirov A. Y., Pfeifer<br />
M., Plautz T., Szebenyi T. and Untracht G. // 3D X-ray fluorescence microscopy<br />
with 1.7 microns resolution using lithographically fabricated micro-channel arrays.<br />
Proc. of SPIE, vol. 8502, 2012, р. 85020K.<br />
5. Nikolaev D., Chukalina M. // X-ray Fluorescence Tomography: Jacobin matrix<br />
and confidence of the reconstructed images. Seventh International Conference<br />
on Machine Vision (ICMV 2014), Proc. of SPIE, vol. 9445, 2015, р. 94451M.<br />
6. Buzmakov A., Chukalina M., Nikolaev D., Schaefer G., Gulimova V., Saveliev S.,<br />
Tereschenko E., Seregin A., Senin R., Prun V., Zolotov D. and Asadchikov V. //<br />
Computed microtomography and x-ray fluorescence analysis for comprehensive<br />
analysis of structural changes in bone. Engineering in Medicine and Biology<br />
Society (EMBC), 35th Annual International Conference of the IEEE<br />
10.1109/EMBC.2013.6610007, 2013, p. 2340.
28 <strong>Рентгеноскоп<strong>и</strong>я</strong> <strong>и</strong> <strong>компьютерная</strong> томограф<strong>и</strong>я<br />
III. НЕФТЬ, ГАЗ, ГЕОЛОГИЯ<br />
ПРИВЕТСТВЕННОЕ СЛОВО<br />
ПРЕДСЕДАТЕЛЯ СЕКЦИИ «НЕФТЬ, ГАЗ, ГЕОЛОГИЯ»<br />
Залогом эффект<strong>и</strong>вного разв<strong>и</strong>т<strong>и</strong>я нефтегазовой отрасл<strong>и</strong> всегда являлось<br />
акт<strong>и</strong>вное пр<strong>и</strong>менен<strong>и</strong>е наукоемк<strong>и</strong>х технолог<strong>и</strong>й <strong>и</strong> решен<strong>и</strong>й. Не стала<br />
<strong>и</strong>сключен<strong>и</strong>ем <strong>и</strong> рентгеновская <strong>компьютерная</strong> томограф<strong>и</strong>я, опыт пр<strong>и</strong>менен<strong>и</strong>я<br />
которой в этой сфере насч<strong>и</strong>тывает более 25 лет.<br />
КТ-<strong>и</strong>сследован<strong>и</strong>я находят свое место в класс<strong>и</strong>ческом для себя направлен<strong>и</strong><strong>и</strong><br />
— контроле качества матер<strong>и</strong>алов, являются основой для создан<strong>и</strong>я<br />
ц<strong>и</strong>фровых баз данных <strong>и</strong> электронных хран<strong>и</strong>л<strong>и</strong>щ, обеспеч<strong>и</strong>вают<br />
получен<strong>и</strong>е ун<strong>и</strong>кальных стереолог<strong>и</strong>ческ<strong>и</strong>х данных, являются основой<br />
для создан<strong>и</strong>я компьютерных моделей пород-коллекторов <strong>и</strong> ф<strong>и</strong>з<strong>и</strong>коматемат<strong>и</strong>ческого<br />
модел<strong>и</strong>рован<strong>и</strong>я протекающ<strong>и</strong>х в н<strong>и</strong>х процессов.<br />
Обсужден<strong>и</strong>е текущ<strong>и</strong>х наработок, обмен опытом <strong>и</strong> знакомство с последн<strong>и</strong>м<strong>и</strong><br />
дост<strong>и</strong>жен<strong>и</strong>ям<strong>и</strong> на конференц<strong>и</strong><strong>и</strong> по КТ проходят пр<strong>и</strong> участ<strong>и</strong><strong>и</strong><br />
спец<strong>и</strong>ал<strong>и</strong>стов <strong>и</strong> пользователей <strong>и</strong>з ведущ<strong>и</strong>х отечественных компан<strong>и</strong>й<br />
<strong>и</strong> <strong>и</strong>нст<strong>и</strong>тутов.<br />
Корост Дм<strong>и</strong>тр<strong>и</strong>й Вячеславов<strong>и</strong>ч,<br />
канд<strong>и</strong>дат геолого-м<strong>и</strong>нералог<strong>и</strong>ческ<strong>и</strong>х наук,<br />
научный сотрудн<strong>и</strong>к кафедры<br />
геолог<strong>и</strong><strong>и</strong> <strong>и</strong> геох<strong>и</strong>м<strong>и</strong><strong>и</strong> горюч<strong>и</strong>х <strong>и</strong>скопаемых<br />
геолог<strong>и</strong>ческого факультета МГУ <strong>и</strong>м. М. В. Ломоносова
Сборн<strong>и</strong>к тез<strong>и</strong>сов докладов<br />
29<br />
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕНТГЕНОВСКОЙ ТОМОГРАФИИ ПРИ<br />
ИЗУЧЕНИИ СТРУКТУРЫ ИСКУССТВЕННЫХ ОБРАЗЦОВ<br />
В. И. Исаев 1 , А. Р. Л<strong>и</strong>кутов 2 , К. Ю. Шепель 1, 2 ,<br />
1 РГУ нефт<strong>и</strong> <strong>и</strong> газа <strong>и</strong>мен<strong>и</strong> И. М. Губк<strong>и</strong>на, г. Москва;<br />
2 ОАО «ВНИПИвзрывгеоф<strong>и</strong>з<strong>и</strong>ка», г. Раменское, Московская область<br />
E-mail: isa@gubkin.ru, shepel@vnipivzryv.ru<br />
Для <strong>и</strong>сследован<strong>и</strong>я структуры образцов горных пород с каждым годом<br />
все более ш<strong>и</strong>рокое пр<strong>и</strong>менен<strong>и</strong>е получают методы неразрушающего<br />
контроля, позволяющ<strong>и</strong>е провод<strong>и</strong>ть рег<strong>и</strong>страц<strong>и</strong>ю <strong>и</strong> анал<strong>и</strong>з разл<strong>и</strong>чных<br />
параметров горных пород без нарушен<strong>и</strong>я строен<strong>и</strong>я <strong>и</strong>х структуры<br />
<strong>и</strong> целостност<strong>и</strong>. Ш<strong>и</strong>роко пр<strong>и</strong>меняют эт<strong>и</strong> методы в РГУ нефт<strong>и</strong> <strong>и</strong> газа <strong>и</strong>м.<br />
И. М. Губк<strong>и</strong>на, в ОАО «ВНИПИвзрывгеоф<strong>и</strong>з<strong>и</strong>ка», как показывают пр<strong>и</strong>веденные<br />
ссылк<strong>и</strong> [1–4] . В последнее время (2013–2015 гг.) нам<strong>и</strong> проведены<br />
совместные <strong>и</strong>сследован<strong>и</strong>я по <strong>и</strong>зучен<strong>и</strong>ю образцов горных пород с ОАО<br />
«НПЦ «Тверьгеоф<strong>и</strong>з<strong>и</strong>ка» (г. Тверь) <strong>и</strong> с <strong>и</strong>нст<strong>и</strong>тутом геолог<strong>и</strong><strong>и</strong> <strong>и</strong> нефтегазовых<br />
технолог<strong>и</strong>й пр<strong>и</strong> Казанском (Пр<strong>и</strong>волжском) федеральном ун<strong>и</strong>верс<strong>и</strong>тете<br />
(г. Казань) с <strong>и</strong>спользован<strong>и</strong>ем рентгеновск<strong>и</strong>х томографов,<br />
а также продолжаются совместные работы с ОАО «Рц<strong>и</strong>Х<strong>и</strong>мТех» (г. Казань).<br />
Особенно важно в настоящее время провест<strong>и</strong> <strong>и</strong>сследован<strong>и</strong>е <strong>и</strong>зменен<strong>и</strong>й<br />
внутренней структуры <strong>и</strong>скусственных <strong>и</strong> реальных образцов горной<br />
породы до <strong>и</strong> после воздейств<strong>и</strong>я внешн<strong>и</strong>х факторов (напр<strong>и</strong>мер до <strong>и</strong> после<br />
перфорац<strong>и</strong><strong>и</strong>).<br />
Эт<strong>и</strong> <strong>и</strong>сследован<strong>и</strong>я в знач<strong>и</strong>тельной степен<strong>и</strong> нам<strong>и</strong> проведены.<br />
Также метод рентгеновской томограф<strong>и</strong><strong>и</strong> <strong>и</strong>спользован для анал<strong>и</strong>за<br />
экспер<strong>и</strong>ментальных <strong>и</strong>сследован<strong>и</strong>й заполнен<strong>и</strong>я каналов перфорац<strong>и</strong><strong>и</strong><br />
продуктам<strong>и</strong> взрыва в зав<strong>и</strong>с<strong>и</strong>мост<strong>и</strong> от <strong>и</strong>спользован<strong>и</strong>я разл<strong>и</strong>чных промывочных<br />
ж<strong>и</strong>дкостей пр<strong>и</strong> проведен<strong>и</strong><strong>и</strong> перфорац<strong>и</strong><strong>и</strong>.<br />
Б<strong>и</strong>бл<strong>и</strong>ограф<strong>и</strong>ческ<strong>и</strong>й сп<strong>и</strong>сок<br />
1. Исаев В. И., Л<strong>и</strong>кутов А. Р., Шепель К. Ю., Галеев А. А., Стаценко Е. О. //<br />
Исследован<strong>и</strong>е структуры горных пород после перфорац<strong>и</strong><strong>и</strong> перфос<strong>и</strong>стемой<br />
«Спарка» с <strong>и</strong>спользован<strong>и</strong>ем рентгеновской томограф<strong>и</strong><strong>и</strong>.<br />
Практ<strong>и</strong>ческая м<strong>и</strong>кротомограф<strong>и</strong>я // Матер<strong>и</strong>алы Всеросс<strong>и</strong>йской<br />
конференц<strong>и</strong><strong>и</strong>: ГНУ Почвенный <strong>и</strong>нст<strong>и</strong>тут <strong>и</strong>мен<strong>и</strong> В. В. Докучаева<br />
Россельхозакадем<strong>и</strong><strong>и</strong>, 2013, с. 156.<br />
2. Стрельченко В. В., Аброс<strong>и</strong>мов А. А., Шумейко А. Э. // Пр<strong>и</strong>менен<strong>и</strong>е<br />
компьютерной томограф<strong>и</strong><strong>и</strong> для определен<strong>и</strong>я ф<strong>и</strong>з<strong>и</strong>ко-х<strong>и</strong>м<strong>и</strong>ческ<strong>и</strong>х<br />
свойств флю<strong>и</strong>дов в горных породах // Практ<strong>и</strong>ческая м<strong>и</strong>кротомограф<strong>и</strong>я.
30 <strong>Рентгеноскоп<strong>и</strong>я</strong> <strong>и</strong> <strong>компьютерная</strong> томограф<strong>и</strong>я<br />
Матер<strong>и</strong>алы Всеросс<strong>и</strong>йской конференц<strong>и</strong><strong>и</strong>: ГНУ Почвенный <strong>и</strong>нст<strong>и</strong>тут<br />
<strong>и</strong>мен<strong>и</strong> В. В. Докучаева Россельхозакадем<strong>и</strong><strong>и</strong>. 2013, с. 184.<br />
3. Мельн<strong>и</strong>чук Д. А., Соколов Д. И., Шумейко А. Э. // Протот<strong>и</strong>п<strong>и</strong>рован<strong>и</strong>е<br />
томограф<strong>и</strong>ческ<strong>и</strong>х объектов // Практ<strong>и</strong>ческая м<strong>и</strong>кротомограф<strong>и</strong>я.<br />
Матер<strong>и</strong>алы Всеросс<strong>и</strong>йской конференц<strong>и</strong><strong>и</strong>: ГНУ Почвенный <strong>и</strong>нст<strong>и</strong>тут<br />
<strong>и</strong>мен<strong>и</strong> В. В. Докучаева Россельхозакадем<strong>и</strong><strong>и</strong>. 2013, с. 156.<br />
4. Пособ<strong>и</strong>е по выбору решен<strong>и</strong>й на базе компьютерной томограф<strong>и</strong><strong>и</strong><br />
для задач современного про<strong>и</strong>зводства. — ООО «Остек-СМТ», отдел<br />
технолог<strong>и</strong>й контроля, 2013.
Сборн<strong>и</strong>к тез<strong>и</strong>сов докладов<br />
31<br />
ПРИМЕНЕНИЕ КОМПЬЮТЕРНОЙ ТОМОГРАФИИ В ОБЛАСТИ<br />
ИССЛЕДОВАНИЯ МОРСКИХ И ОЗЕРНЫХ ОСАДКОВ<br />
Д. Р. Г<strong>и</strong>лязетд<strong>и</strong>нова, Д. В. Корост,<br />
Московск<strong>и</strong>й государственный ун<strong>и</strong>верс<strong>и</strong>тет<br />
<strong>и</strong>мен<strong>и</strong> М. В. Ломоносова, г. Москва<br />
E-mail: gilyazetdinova_91@mail.ru<br />
Рентгеновская <strong>компьютерная</strong> м<strong>и</strong>кротомограф<strong>и</strong>я является одн<strong>и</strong>м<br />
<strong>и</strong>з не<strong>и</strong>нваз<strong>и</strong>вных современных методов <strong>и</strong>зучен<strong>и</strong>я характер<strong>и</strong>ст<strong>и</strong>к состава<br />
<strong>и</strong> строен<strong>и</strong>я <strong>и</strong>сследуемого вещества. М<strong>и</strong>кротомограф<strong>и</strong>я позволяет<br />
получ<strong>и</strong>ть внутреннюю структуру объекта, основываясь на <strong>и</strong>зменен<strong>и</strong>ях<br />
плотност<strong>и</strong> <strong>и</strong> атомного состава вещества. Также этот метод позволяет<br />
рассч<strong>и</strong>тать пор<strong>и</strong>стость <strong>и</strong> прон<strong>и</strong>цаемость <strong>и</strong>сследуемых объектов.<br />
Метод компьютерной м<strong>и</strong>кротомограф<strong>и</strong><strong>и</strong> с успехом пользуется в <strong>и</strong>зучен<strong>и</strong><strong>и</strong><br />
морск<strong>и</strong>х донных осадков. В отл<strong>и</strong>ч<strong>и</strong>е от друг<strong>и</strong>х методов <strong>и</strong>зучен<strong>и</strong>я<br />
структур образцов, так<strong>и</strong>х как л<strong>и</strong>толог<strong>и</strong>ческ<strong>и</strong>е шл<strong>и</strong>фы, растровая электронная<br />
м<strong>и</strong>кроскоп<strong>и</strong>я <strong>и</strong> др., м<strong>и</strong>кротомограф<strong>и</strong>я позволяет более подробно<br />
<strong>и</strong>зуч<strong>и</strong>ть структуру породы, а также рассч<strong>и</strong>тать процентные содержан<strong>и</strong>я<br />
разл<strong>и</strong>чных фаз. Пом<strong>и</strong>мо этого, данный метод является на<strong>и</strong>более<br />
наглядным, так как с помощью него можно в<strong>и</strong>зуал<strong>и</strong>з<strong>и</strong>ровать разл<strong>и</strong>чные<br />
компоненты <strong>и</strong>сследуемого объекта.<br />
Основная цель данной работы — наглядно показать пре<strong>и</strong>мущества<br />
рентгеновской компьютерной м<strong>и</strong>кротомограф<strong>и</strong><strong>и</strong> <strong>и</strong> пр<strong>и</strong>нц<strong>и</strong>пы определен<strong>и</strong>я<br />
основных характер<strong>и</strong>ст<strong>и</strong>к <strong>и</strong>сследуемых образцов.<br />
Данные, полученные после съемк<strong>и</strong> морск<strong>и</strong>х осадков, позволяют понять<br />
процессы сед<strong>и</strong>ментац<strong>и</strong><strong>и</strong> <strong>и</strong>сследуемых отложен<strong>и</strong>й. Так<strong>и</strong>м образом<br />
было <strong>и</strong>дент<strong>и</strong>ф<strong>и</strong>ц<strong>и</strong>ровано тр<strong>и</strong> в<strong>и</strong>да текстур в осадках Баренцева моря<br />
(р<strong>и</strong>с. 1). Каждая текстура отвечает определенной обстановке осадконакоплен<strong>и</strong>я.<br />
Так, на р<strong>и</strong>с. 1a <strong>и</strong>зображен образец <strong>и</strong>з оползневых отложен<strong>и</strong>й,<br />
на р<strong>и</strong>с. 1б — отложен<strong>и</strong>я турб<strong>и</strong>д<strong>и</strong>товых потоков <strong>и</strong> на р<strong>и</strong>с. 1в — осадк<strong>и</strong> с нарушенной<br />
сло<strong>и</strong>стостью. Как уже отмечалось выше, каждая текстура отвечает<br />
определенной обстановке осадконакоплен<strong>и</strong>я, что позволяет понять<br />
энерг<strong>и</strong>ю <strong>и</strong> т<strong>и</strong>п среды, в которой про<strong>и</strong>сход<strong>и</strong>ло отложен<strong>и</strong>е осадков.<br />
Пом<strong>и</strong>мо осадков Баренцева моря детально <strong>и</strong>сследовал<strong>и</strong>сь донные<br />
отложен<strong>и</strong>я озера Байкал, в частност<strong>и</strong> грязевулкан<strong>и</strong>ческ<strong>и</strong>е отложен<strong>и</strong>я<br />
вулкана Новос<strong>и</strong>б<strong>и</strong>рск. Подробное делен<strong>и</strong>е осадка на л<strong>и</strong>тот<strong>и</strong>пы с <strong>и</strong>спользован<strong>и</strong>ем<br />
данных макро- <strong>и</strong> м<strong>и</strong>кротомограф<strong>и</strong><strong>и</strong> позвол<strong>и</strong>ло выяв<strong>и</strong>ть<br />
основные характер<strong>и</strong>ст<strong>и</strong>к<strong>и</strong>, пр<strong>и</strong>сущ<strong>и</strong>е грязевулкан<strong>и</strong>ческ<strong>и</strong>м отложен<strong>и</strong>ям<br />
озера Байкал. В целях <strong>и</strong>зучен<strong>и</strong>я непосредственно вышеоп<strong>и</strong>санных<br />
осадков <strong>компьютерная</strong> томограф<strong>и</strong>я стала незамен<strong>и</strong>мым <strong>и</strong>снтрументом<br />
для выявлен<strong>и</strong>я грязевулкан<strong>и</strong>ческ<strong>и</strong>х брекч<strong>и</strong>й (р<strong>и</strong>с. 2), распознан<strong>и</strong>е которых<br />
было затруднено на борту судна.
32 <strong>Рентгеноскоп<strong>и</strong>я</strong> <strong>и</strong> <strong>компьютерная</strong> томограф<strong>и</strong>я<br />
а б в<br />
Р<strong>и</strong>с. 1. Рентгеновск<strong>и</strong>е срезы <strong>и</strong> 3D-модел<strong>и</strong> донных осадков<br />
Р<strong>и</strong>с. 2. 3D-модель распределен<strong>и</strong>я <strong>и</strong>нтракластов<br />
в грязевулкан<strong>и</strong>ческ<strong>и</strong>х отложен<strong>и</strong>ях озера Байкал<br />
Б<strong>и</strong>бл<strong>и</strong>ограф<strong>и</strong>ческ<strong>и</strong>й сп<strong>и</strong>сок<br />
1. Cuylaerts Myriam, Naudts Lieven, Casier Robbert, Khabuev Andrey V., Belousov<br />
Oleg V., Kononov Eugene E., Khlystov Oleg, Marc De Batist // Distribution and<br />
morphology of mud volcanoes and other fluid flow-related lake-bed structures<br />
in Lake Baikal, Russia // Geo-Mar Lett., 2012, 32, р.383.<br />
2. Staffini Fabio, Spezzaferri Silvia, Aghib Fulvia // Mud diapirs of the mediterranean<br />
ridge: sedimentological and micropaleontological study of the mud breccia<br />
// riv. it. paleont. strat., 1993, р. 225.
Сборн<strong>и</strong>к тез<strong>и</strong>сов докладов<br />
33<br />
ПРИМЕНЕНИЕ РЕНТГЕНОКОНТРАСТНЫХ АГЕНТОВ ДЛЯ<br />
МИКРОТОМОГРАФИЧЕСКОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ОБРАЗЦОВ<br />
ГОРНЫХ ПОРОД<br />
О. А. Ковалева 1, 2 , Д. А. Коробков 2 , И. В. Як<strong>и</strong>мчук 2 ,<br />
1 Московск<strong>и</strong>й ф<strong>и</strong>з<strong>и</strong>ко-техн<strong>и</strong>ческ<strong>и</strong>й <strong>и</strong>нст<strong>и</strong>тут, г. Москва<br />
2 Московск<strong>и</strong>й научно-<strong>и</strong>сследовательск<strong>и</strong>й центр «Шлюмберже», г. Москва<br />
E-mail: okovaleva@slb.com<br />
Решен<strong>и</strong>е современных задач нефтедобыч<strong>и</strong> требует <strong>и</strong>спользован<strong>и</strong>я<br />
высокотехнолог<strong>и</strong>чных методов прогноз<strong>и</strong>рован<strong>и</strong>я разработк<strong>и</strong> месторожден<strong>и</strong>й.<br />
Неотъемлемой частью <strong>и</strong>зучен<strong>и</strong>я резервуара являются <strong>и</strong>сследован<strong>и</strong>я<br />
на керне.<br />
Сред<strong>и</strong> методов <strong>и</strong>сследован<strong>и</strong>я кернового матер<strong>и</strong>ала в настоящее<br />
время все более популярным станов<strong>и</strong>тся метод рентгеновской м<strong>и</strong>кротомограф<strong>и</strong><strong>и</strong>,<br />
который позволяет определ<strong>и</strong>ть морфолог<strong>и</strong>ю пор<strong>и</strong>стого<br />
пространства <strong>и</strong> оцен<strong>и</strong>ть м<strong>и</strong>неральный состав <strong>и</strong>сследуемой породы,<br />
не разрушая образец 1 . В ходе такого рода <strong>и</strong>сследован<strong>и</strong>й возн<strong>и</strong>кает ряд<br />
проблем, требующ<strong>и</strong>х отдельного рассмотрен<strong>и</strong>я.<br />
Одной <strong>и</strong>з проблем получен<strong>и</strong>я <strong>и</strong> анал<strong>и</strong>за <strong>и</strong>зображен<strong>и</strong>й горных пород<br />
является разрешен<strong>и</strong>е пр<strong>и</strong>сутствующ<strong>и</strong>х на н<strong>и</strong>х мелк<strong>и</strong>х деталей. Даже<br />
мельчайш<strong>и</strong>е структурные особенност<strong>и</strong> могут сказываться на <strong>и</strong>зучаемых<br />
петроф<strong>и</strong>з<strong>и</strong>ческ<strong>и</strong>х свойствах породы. К пр<strong>и</strong>меру, пр<strong>и</strong>сутствующ<strong>и</strong>е в породе<br />
част<strong>и</strong>цы гл<strong>и</strong>ны размером менее 100 нм оказывают существенное<br />
вл<strong>и</strong>ян<strong>и</strong>е на так<strong>и</strong>е важнейш<strong>и</strong>е параметры породы, как ее смач<strong>и</strong>ваемость<br />
<strong>и</strong> прон<strong>и</strong>цаемость 2 . В ходе представленной работы был<strong>и</strong> рассмотрены<br />
следующ<strong>и</strong>е вопросы:<br />
1) определен<strong>и</strong>е пор<strong>и</strong>стост<strong>и</strong> керна с учетом пор, размер которых<br />
сравн<strong>и</strong>м <strong>и</strong>л<strong>и</strong> меньше разрешен<strong>и</strong>я рентгеновского томографа;<br />
2) увел<strong>и</strong>чен<strong>и</strong>е контраста между разл<strong>и</strong>чным<strong>и</strong> ж<strong>и</strong>дк<strong>и</strong>м<strong>и</strong> <strong>и</strong> газовым<strong>и</strong><br />
фазам<strong>и</strong>, находящ<strong>и</strong>м<strong>и</strong>ся внутр<strong>и</strong> пор<strong>и</strong>стого пространства.<br />
Экспер<strong>и</strong>ментально показано, что пр<strong>и</strong>менен<strong>и</strong>е рентгеноконтрастных<br />
агентов пр<strong>и</strong> прав<strong>и</strong>льном подборе услов<strong>и</strong>й скан<strong>и</strong>рован<strong>и</strong>я позволяет<br />
успешно реш<strong>и</strong>ть обе задач<strong>и</strong>. Все экспер<strong>и</strong>менты в данной работе провод<strong>и</strong>л<strong>и</strong>сь<br />
на образце Bentheimer sandstone с <strong>и</strong>спользован<strong>и</strong>ем в качестве<br />
рентгеноконтрастного агента водного раствора йод<strong>и</strong>да кал<strong>и</strong>я в разл<strong>и</strong>чных<br />
его концентрац<strong>и</strong>ях.<br />
1. Определен<strong>и</strong>е пор<strong>и</strong>стост<strong>и</strong> керна<br />
Для определен<strong>и</strong>я пор<strong>и</strong>стост<strong>и</strong> керна образец песчан<strong>и</strong>ка предвар<strong>и</strong>тельно<br />
вакуум<strong>и</strong>ровался, после чего заполнялся высококонцентр<strong>и</strong>рованным<br />
водным раствором рентгеноконтрастного агента. Анал<strong>и</strong>з полученных<br />
<strong>и</strong>зображен<strong>и</strong>й (р<strong>и</strong>с. 1–2) позвол<strong>и</strong>л оцен<strong>и</strong>ть объемную долю пор,<br />
размер которых не превосход<strong>и</strong>л разрешен<strong>и</strong>е томографа (≤2 мкм).
Сборн<strong>и</strong>к тез<strong>и</strong>сов докладов<br />
35<br />
ИССЛЕДОВАНИЕ СОХРАННОСТИ ПАЛЕОНТОЛОГИЧЕСКИХ<br />
ОБЪЕКТОВ С ПОМОЩЬЮ РЕНТГЕНОВСКОЙ<br />
МИКРОТОМОГРАФИИ (НА ПРИМЕРЕ БРАХИОПОД)<br />
А. В. Пахнев<strong>и</strong>ч,<br />
Палеонтолог<strong>и</strong>ческ<strong>и</strong>й <strong>и</strong>нст<strong>и</strong>тут <strong>и</strong>м. А. А. Бор<strong>и</strong>сяка РАН, г. Москва<br />
E-mail: alvpb@mail.ru<br />
Результат<strong>и</strong>вность <strong>и</strong>сследован<strong>и</strong>я палеонтолог<strong>и</strong>ческ<strong>и</strong>х объектов с помощью<br />
рентгеновской м<strong>и</strong>кротомограф<strong>и</strong><strong>и</strong> зав<strong>и</strong>с<strong>и</strong>т от <strong>и</strong>х сохранност<strong>и</strong>:<br />
от <strong>и</strong>значального м<strong>и</strong>нерального состава объекта, степен<strong>и</strong> его разрушен<strong>и</strong>я<br />
за тысяч<strong>и</strong> <strong>и</strong> м<strong>и</strong>лл<strong>и</strong>оны лет <strong>и</strong> замещен<strong>и</strong>я перв<strong>и</strong>чных м<strong>и</strong>нералов втор<strong>и</strong>чным<strong>и</strong><br />
в результате д<strong>и</strong>агенеза. Одн<strong>и</strong> <strong>и</strong> те же объекты, окаменевш<strong>и</strong>е<br />
в разных услов<strong>и</strong>ях, будут отл<strong>и</strong>чаться по результат<strong>и</strong>вност<strong>и</strong> <strong>и</strong>х <strong>и</strong>сследован<strong>и</strong>я.<br />
Чаще она соответствует 60–70 %. В случае есл<strong>и</strong> в объекте распознана<br />
хотя бы одна <strong>и</strong>скомая структура, м<strong>и</strong>кротомограф<strong>и</strong>я сч<strong>и</strong>тается успешной.<br />
Значен<strong>и</strong>е <strong>и</strong>меют толщ<strong>и</strong>на <strong>и</strong> плотность вещества объекта. В данной<br />
работе проведено <strong>и</strong>сследован<strong>и</strong>е раков<strong>и</strong>н <strong>и</strong>скопаемых брах<strong>и</strong>опод девона<br />
<strong>и</strong> карбона <strong>и</strong>з отложен<strong>и</strong>й Русской платформы, Казахстана, Средней Аз<strong>и</strong><strong>и</strong>,<br />
Урала (коллекц<strong>и</strong><strong>и</strong> к публ<strong>и</strong>кац<strong>и</strong>ям Д. В. Нал<strong>и</strong>вк<strong>и</strong>на). Всего <strong>и</strong>зучено 169<br />
экземпляров. Матер<strong>и</strong>ал хран<strong>и</strong>тся в музее ЦНИГР (Санкт-Петербург).<br />
Исследован<strong>и</strong>е про<strong>и</strong>звод<strong>и</strong>лось с помощью рентгеновского м<strong>и</strong>кротомографа<br />
Skyscan 1172. Параметры м<strong>и</strong>кротомограф<strong>и</strong><strong>и</strong>: U = 100 кВ, I = 100<br />
мA, вращен<strong>и</strong>е на 180°, шаг вращен<strong>и</strong>я — 0,7°, разрешен<strong>и</strong>е — 10–34,1 мкм,<br />
ф<strong>и</strong>льтр — Al (1 мм).<br />
Все <strong>и</strong>зученные раков<strong>и</strong>ны брах<strong>и</strong>опод пр<strong>и</strong> ж<strong>и</strong>зн<strong>и</strong> ж<strong>и</strong>вотных состоял<strong>и</strong><br />
<strong>и</strong>з кальц<strong>и</strong>та. Для определен<strong>и</strong>я таксоном<strong>и</strong>ческой пр<strong>и</strong>надлежност<strong>и</strong> <strong>и</strong>зучают<br />
внутреннее строен<strong>и</strong>е <strong>и</strong> <strong>и</strong>спользуют шл<strong>и</strong>фы <strong>и</strong> пр<strong>и</strong>шл<strong>и</strong>фовк<strong>и</strong> раков<strong>и</strong>н.<br />
Изученные объекты представлены раков<strong>и</strong>нам<strong>и</strong> <strong>и</strong> внутренн<strong>и</strong>м<strong>и</strong><br />
ядрам<strong>и</strong>. В последнем случае, несмотря на отсутств<strong>и</strong>е раков<strong>и</strong>ны, во внутренн<strong>и</strong>х<br />
ядрах сохраняются полост<strong>и</strong> от раков<strong>и</strong>нных структур, а пустоты<br />
легко выявляются пр<strong>и</strong> м<strong>и</strong>кротомограф<strong>и</strong><strong>и</strong>. Результат<strong>и</strong>вность м<strong>и</strong>кротомограф<strong>и</strong><strong>и</strong><br />
раков<strong>и</strong>н связана с контрастностью раков<strong>и</strong>нных структур<br />
<strong>и</strong> внутренней породы (р<strong>и</strong>с. 1).<br />
1. Разн<strong>и</strong>ца в плотност<strong>и</strong> карбонатных раков<strong>и</strong>н <strong>и</strong> пород. Как прав<strong>и</strong>ло,<br />
разн<strong>и</strong>ца в плотност<strong>и</strong> двух карбонатных структур дает самую незнач<strong>и</strong>тельную<br />
контрастность <strong>и</strong>л<strong>и</strong> не вл<strong>и</strong>яет на нее совсем.<br />
2. Замещен<strong>и</strong>е раков<strong>и</strong>ны м<strong>и</strong>нералом, отл<strong>и</strong>чающ<strong>и</strong>мся по контрастност<strong>и</strong><br />
от кальц<strong>и</strong>та, напр<strong>и</strong>мер окремнен<strong>и</strong>е <strong>и</strong>л<strong>и</strong> п<strong>и</strong>р<strong>и</strong>т<strong>и</strong>зац<strong>и</strong>я. Может про<strong>и</strong>сход<strong>и</strong>ть<br />
как полное, так <strong>и</strong> част<strong>и</strong>чное замещен<strong>и</strong>е раков<strong>и</strong>нного вещества.<br />
3. Замещен<strong>и</strong>е породы контрастным м<strong>и</strong>нералом. Полож<strong>и</strong>тельный результат<br />
может быть связан <strong>и</strong> с <strong>и</strong>зменен<strong>и</strong>ем состава породы (р<strong>и</strong>с. 1а).
36 <strong>Рентгеноскоп<strong>и</strong>я</strong> <strong>и</strong> <strong>компьютерная</strong> томограф<strong>и</strong>я<br />
4. Нал<strong>и</strong>ч<strong>и</strong>е терр<strong>и</strong>генной составляющей во внутренней породе.<br />
По шкале контрастност<strong>и</strong> м<strong>и</strong>нералов <strong>и</strong> горных пород [1] кварц <strong>и</strong> гл<strong>и</strong>ны хорошо<br />
контрастны с кальц<strong>и</strong>том. Нал<strong>и</strong>ч<strong>и</strong>е внутр<strong>и</strong> раков<strong>и</strong>ны песка, песчан<strong>и</strong>ка<br />
<strong>и</strong>л<strong>и</strong> пр<strong>и</strong>мес<strong>и</strong> гл<strong>и</strong>н улучшает в<strong>и</strong>зуал<strong>и</strong>зац<strong>и</strong>ю внутренн<strong>и</strong>х структур.<br />
5. Растворен<strong>и</strong>е внутренней породы. Пр<strong>и</strong> растворен<strong>и</strong><strong>и</strong> породы могут<br />
образовываться полост<strong>и</strong> (р<strong>и</strong>с. 1а), отделяющ<strong>и</strong>е внутренн<strong>и</strong>е структуры<br />
от оставшейся породы. Это ранее было оп<strong>и</strong>сано в тез<strong>и</strong>сах [2] .<br />
6. Особенност<strong>и</strong> распределен<strong>и</strong>я осадка внутр<strong>и</strong> раков<strong>и</strong>ны. Неполное<br />
заполнен<strong>и</strong>е раков<strong>и</strong>ны осадком, его отделен<strong>и</strong>е от поверхност<strong>и</strong> раков<strong>и</strong>ны<br />
до фосс<strong>и</strong>л<strong>и</strong>зац<strong>и</strong><strong>и</strong> хорошо разгран<strong>и</strong>ч<strong>и</strong>вает структуры <strong>и</strong> породу.<br />
7. Образован<strong>и</strong>е поверхностной пленк<strong>и</strong> на поверхност<strong>и</strong> раков<strong>и</strong>нных<br />
структур. На внутренней поверхност<strong>и</strong> раков<strong>и</strong>н <strong>и</strong>ногда возн<strong>и</strong>кает тонкая<br />
пленка контрастного м<strong>и</strong>нерала, разделяющая породу <strong>и</strong> раков<strong>и</strong>ну.<br />
8. Обрастан<strong>и</strong>е, «оплыван<strong>и</strong>е» раков<strong>и</strong>нных структур контрастным<strong>и</strong><br />
м<strong>и</strong>нералам<strong>и</strong>. Вокруг объемных структур в полост<strong>и</strong> раков<strong>и</strong>ны, напр<strong>и</strong>мер<br />
вокруг ручного аппарата, форм<strong>и</strong>руется чехол <strong>и</strong>з контрастного м<strong>и</strong>нерала.<br />
9. Образован<strong>и</strong>е трещ<strong>и</strong>н в зав<strong>и</strong>с<strong>и</strong>мост<strong>и</strong> от расположен<strong>и</strong>я раков<strong>и</strong>нных<br />
структур. По некоторым рад<strong>и</strong>ально расположенным внутренн<strong>и</strong>м структурам<br />
в раков<strong>и</strong>не образуются трещ<strong>и</strong>ны, что помогает выявлять особенност<strong>и</strong><br />
строен<strong>и</strong>я некоторых раков<strong>и</strong>н.<br />
10. Замещен<strong>и</strong>е отдельных слоев раков<strong>и</strong>ны контрастным м<strong>и</strong>нералом.<br />
Процесс способствует выявлен<strong>и</strong>ю слоев раков<strong>и</strong>нного вещества, <strong>и</strong>х<br />
Р<strong>и</strong>с. 1. Пр<strong>и</strong>меры разл<strong>и</strong>чной сохранност<strong>и</strong> раков<strong>и</strong>н брах<strong>и</strong>опод (поперечные<br />
в<strong>и</strong>ртуальные срезы): а — Plectorhynchella uralica Nalivkin, верхн<strong>и</strong>й<br />
девон, Урал, р. Ряузяк, б — Orophomesorhynchus zadonicus (Nalivkin),<br />
верхн<strong>и</strong>й девон, Л<strong>и</strong>пецкая область; условные обозначен<strong>и</strong>я: квр —<br />
высококонтрастный м<strong>и</strong>нерал, замещающ<strong>и</strong>й вещество раков<strong>и</strong>ны,<br />
кк — кр<strong>и</strong>сталлы кальц<strong>и</strong>та, ок — окремненная порода, р — разрушен<strong>и</strong>е<br />
вероятно окремненной породы, рв — расслоен<strong>и</strong>е раков<strong>и</strong>нного вещества<br />
<strong>и</strong> част<strong>и</strong>чное замещен<strong>и</strong>е высококонтрастным м<strong>и</strong>нералом, кв —<br />
включен<strong>и</strong>е высококонтрастного м<strong>и</strong>нерала. Черта — 5 мм
Сборн<strong>и</strong>к тез<strong>и</strong>сов докладов<br />
37<br />
положен<strong>и</strong>я в раков<strong>и</strong>нных структурах (р<strong>и</strong>с. 1б). Он же пр<strong>и</strong>вод<strong>и</strong>т к разрушен<strong>и</strong>ю<br />
раков<strong>и</strong>ны.<br />
Так<strong>и</strong>м образом, выявлены основные особенност<strong>и</strong> сохранност<strong>и</strong> <strong>и</strong>скопаемого<br />
матер<strong>и</strong>ала (на пр<strong>и</strong>мере раков<strong>и</strong>н брах<strong>и</strong>опод), которые увел<strong>и</strong>ч<strong>и</strong>вают<br />
результат<strong>и</strong>вность м<strong>и</strong>кротомограф<strong>и</strong>ческ<strong>и</strong>х <strong>и</strong>сследован<strong>и</strong>й. Работа<br />
поддержана грантом РФФИ № 13-04-0933а.<br />
Б<strong>и</strong>бл<strong>и</strong>ограф<strong>и</strong>ческ<strong>и</strong>й сп<strong>и</strong>сок<br />
1. Пахнев<strong>и</strong>ч А. В. / Современная палеонтолог<strong>и</strong>я. Класс<strong>и</strong>ческ<strong>и</strong>е <strong>и</strong> новейш<strong>и</strong>е<br />
методы, 2009, с. 127.<br />
2. Angiolini L., Barberini V., Fusi N., Villa A. // 6th International Brachiopod Congress,<br />
Melbourne, Australia, February 2010, Geological Society of Australia,<br />
Abstracts. No. 95, р. 7.
38 <strong>Рентгеноскоп<strong>и</strong>я</strong> <strong>и</strong> <strong>компьютерная</strong> томограф<strong>и</strong>я<br />
ПРИМЕНЕНИЕ РКТ ПРИ ИЗУЧЕНИИ ГОЛОВОНОГИХ МОЛЛЮСКОВ<br />
И КОНОДОНТОВ<br />
Е. О. Стаценко 1 , А. М. Фазл<strong>и</strong>ахметов 2 , О. П. Ш<strong>и</strong>ловск<strong>и</strong>й 1 ,<br />
1 Казанск<strong>и</strong>й федеральный ун<strong>и</strong>верс<strong>и</strong>тет, г. Казань,<br />
2 Инст<strong>и</strong>тут геолог<strong>и</strong><strong>и</strong> Уф<strong>и</strong>мского научного центра РАН, г. Уфа<br />
E-mail: e.statsenko@yahoo.com, famrb@mail.ru<br />
Конодонты ш<strong>и</strong>роко пр<strong>и</strong>меняются для определен<strong>и</strong>я возраста отложен<strong>и</strong>й<br />
от позднего кембр<strong>и</strong>я до тр<strong>и</strong>аса включ<strong>и</strong>тельно. Чаще всего <strong>и</strong>х выделяют<br />
путем растворен<strong>и</strong>я карбонатной составляющей породы в слабом<br />
растворе муравь<strong>и</strong>ной <strong>и</strong>л<strong>и</strong> уксусной к<strong>и</strong>слоты <strong>и</strong> последующего просмотра<br />
нерастворенного осадка. Это на<strong>и</strong>более простой способ. Гораздо сложнее<br />
найт<strong>и</strong> <strong>и</strong> определ<strong>и</strong>ть конодонты в гл<strong>и</strong>н<strong>и</strong>стых <strong>и</strong> кремн<strong>и</strong>стых породах.<br />
В эт<strong>и</strong>х целях пр<strong>и</strong>бегают к растворен<strong>и</strong>ю породы в плав<strong>и</strong>ковой к<strong>и</strong>слоте,<br />
к<strong>и</strong>пячен<strong>и</strong>ю в слабом растворе щелоч<strong>и</strong>, проп<strong>и</strong>тыван<strong>и</strong>ю орган<strong>и</strong>ческ<strong>и</strong>м<br />
раствор<strong>и</strong>телем (керос<strong>и</strong>н, смесь керос<strong>и</strong>на <strong>и</strong> ацетона <strong>и</strong> др.) <strong>и</strong>л<strong>и</strong> перек<strong>и</strong>сью<br />
водорода с последующ<strong>и</strong>м к<strong>и</strong>пячен<strong>и</strong>ем, сплавлен<strong>и</strong>ю с т<strong>и</strong>осульф<strong>и</strong>том натр<strong>и</strong>я,<br />
просмотру на просвет тонк<strong>и</strong>х сколов <strong>и</strong>л<strong>и</strong> пол<strong>и</strong>рованных пласт<strong>и</strong>нок.<br />
Все переч<strong>и</strong>сленные методы трудоемк<strong>и</strong> <strong>и</strong> не гарант<strong>и</strong>руют получен<strong>и</strong>я<br />
удовлетвор<strong>и</strong>тельного результата.<br />
В ряде случаев конодонты <strong>и</strong>л<strong>и</strong> <strong>и</strong>х част<strong>и</strong>, найденные на поверхностях<br />
напластован<strong>и</strong>я, находятся под слоем породы <strong>и</strong>л<strong>и</strong> в неудобной для определен<strong>и</strong>я<br />
ор<strong>и</strong>ентац<strong>и</strong><strong>и</strong>. Данное обстоятельство не позволяет определ<strong>и</strong>ть<br />
его родовую <strong>и</strong> в<strong>и</strong>довую пр<strong>и</strong>надлежность без дл<strong>и</strong>тельного <strong>и</strong> трудоемкого<br />
препар<strong>и</strong>рован<strong>и</strong>я, но пр<strong>и</strong>менен<strong>и</strong>е метода РКТ позволяет этого <strong>и</strong>збежать.<br />
Рентгеновская <strong>компьютерная</strong> томограф<strong>и</strong>я позволяет получать <strong>и</strong>зображен<strong>и</strong>я<br />
конодонтов высокого качества в в<strong>и</strong>де плоск<strong>и</strong>х сечен<strong>и</strong>й <strong>и</strong> проекц<strong>и</strong>й<br />
ц<strong>и</strong>фрового 3D-<strong>и</strong>зображен<strong>и</strong>я <strong>и</strong>л<strong>и</strong> в формате в<strong>и</strong>део (конодонт вращается<br />
в разных плоскостях). Пр<strong>и</strong> этом все морфолог<strong>и</strong>ческ<strong>и</strong>е элементы<br />
конодонтов в<strong>и</strong>дны отчетл<strong>и</strong>во, что дало возможность О. В. Артюшковой<br />
<strong>и</strong> Т. М. Мавр<strong>и</strong>нской провест<strong>и</strong> <strong>и</strong>х д<strong>и</strong>агност<strong>и</strong>ку до в<strong>и</strong>да <strong>и</strong> уточн<strong>и</strong>ть возраст<br />
вмещающ<strong>и</strong>х отложен<strong>и</strong>й — эмсск<strong>и</strong>й ярус н<strong>и</strong>жнего девона.<br />
Проведенные <strong>и</strong>сследован<strong>и</strong>я позволяют дополн<strong>и</strong>ть <strong>и</strong>звестные подходы<br />
к <strong>и</strong>зучен<strong>и</strong>ю конодонтов в кремн<strong>и</strong>стых породах новым, представленным<br />
в следующем в<strong>и</strong>де.<br />
• В<strong>и</strong>зуальный по<strong>и</strong>ск конодонтов на плоскостях напластован<strong>и</strong>я<br />
<strong>и</strong> сколах в полевых <strong>и</strong>л<strong>и</strong> камеральных услов<strong>и</strong>ях с помощью лупы<br />
увел<strong>и</strong>чен<strong>и</strong>ем 4–10 <strong>и</strong>л<strong>и</strong> б<strong>и</strong>нокулярного м<strong>и</strong>кроскопа. Пр<strong>и</strong> нахожден<strong>и</strong><strong>и</strong><br />
конодонта в неудобной для определен<strong>и</strong>я поз<strong>и</strong>ц<strong>и</strong><strong>и</strong> он может<br />
быть <strong>и</strong>зучен с помощью РКТ.
Сборн<strong>и</strong>к тез<strong>и</strong>сов докладов<br />
39<br />
• Сокращен<strong>и</strong>е объема образца (обрезка) до размеров его сечен<strong>и</strong>я<br />
около 5 5 мм. Пр<strong>и</strong> увел<strong>и</strong>чен<strong>и</strong><strong>и</strong> геометр<strong>и</strong>ческ<strong>и</strong>х размеров образца<br />
сн<strong>и</strong>жается детальность съемк<strong>и</strong>, что может стать пр<strong>и</strong>ч<strong>и</strong>ной<br />
плохого качества <strong>и</strong>зображен<strong>и</strong>я конодонта.<br />
• Съемка образца методом РКТ, обработка томограф<strong>и</strong>ческ<strong>и</strong>х данных<br />
с последующ<strong>и</strong>м представлен<strong>и</strong>ем граф<strong>и</strong>ческ<strong>и</strong>х матер<strong>и</strong>алов<br />
<strong>и</strong> палеонтолог<strong>и</strong>ческ<strong>и</strong>м определен<strong>и</strong>ем конодонта.<br />
Предложенная метод<strong>и</strong>ка позволяет существенно сократ<strong>и</strong>ть трудозатраты<br />
спец<strong>и</strong>ал<strong>и</strong>ста-палеонтолога, замен<strong>и</strong>ть многочасовое <strong>и</strong>л<strong>и</strong> многодневное<br />
препар<strong>и</strong>рован<strong>и</strong>е <strong>и</strong> определен<strong>и</strong>е конодонтов уменьшен<strong>и</strong>ем объема<br />
образца, РКТ-съемкой <strong>и</strong> просмотром полученных в<strong>и</strong>деофайлов.<br />
Пр<strong>и</strong> <strong>и</strong>зучен<strong>и</strong><strong>и</strong> головоног<strong>и</strong>х моллюсков получен<strong>и</strong>е сведен<strong>и</strong>й о внутреннем<br />
строен<strong>и</strong><strong>и</strong> часто затруднено неудовлетвор<strong>и</strong>тельной сохранностью<br />
<strong>и</strong>скопаемого матер<strong>и</strong>ала. Мы провел<strong>и</strong> предвар<strong>и</strong>тельные <strong>и</strong>сследован<strong>и</strong>я<br />
некоторых с<strong>и</strong>стемат<strong>и</strong>ческ<strong>и</strong>х пр<strong>и</strong>знаков внешней <strong>и</strong> внутренней<br />
Р<strong>и</strong>с. 1. Объемное <strong>и</strong>зображен<strong>и</strong>е конодонта, определенного О. В. Артюшковой как<br />
Polygnatus excavatus (Carls et Jandle)<br />
Р<strong>и</strong>с. 2. Объемное <strong>и</strong>зображен<strong>и</strong>е конодонта, определенного Т. М. Мавр<strong>и</strong>нской как<br />
Pandorinellina steinhornensis (Ziegler)
40 <strong>Рентгеноскоп<strong>и</strong>я</strong> <strong>и</strong> <strong>компьютерная</strong> томограф<strong>и</strong>я<br />
морфолог<strong>и</strong><strong>и</strong> цефалопод с помощью метода рентгеновской компьютерной<br />
томограф<strong>и</strong><strong>и</strong>. Матер<strong>и</strong>алом для <strong>и</strong>сследован<strong>и</strong>я послуж<strong>и</strong>л<strong>и</strong> цефалоподы<br />
казанского яруса Волго-Уральского рег<strong>и</strong>она. Был<strong>и</strong> <strong>и</strong>спользованы<br />
полностью <strong>и</strong>л<strong>и</strong> част<strong>и</strong>чно отпрепар<strong>и</strong>рованные, а также скрытые в породе<br />
экземпляры цефалопод.<br />
Пр<strong>и</strong> трад<strong>и</strong>ц<strong>и</strong>онных методах <strong>и</strong>зучен<strong>и</strong>я самых начальных стад<strong>и</strong>й<br />
онтогенеза раков<strong>и</strong>ны моллюска обычно требуется разруш<strong>и</strong>ть образец<br />
для получен<strong>и</strong>я зар<strong>и</strong>совок <strong>и</strong> фотограф<strong>и</strong>й внутренн<strong>и</strong>х структур <strong>и</strong> <strong>и</strong>х <strong>и</strong>змерен<strong>и</strong>й.<br />
Рентгеновская томограф<strong>и</strong>я дает возможность получать <strong>и</strong>зображен<strong>и</strong>я<br />
внутренней структуры непрозрачных объектов с высок<strong>и</strong>м<br />
пространственным разрешен<strong>и</strong>ем без разрушен<strong>и</strong>я сам<strong>и</strong>х объектов.<br />
На полученных с помощью томографа трехмерных <strong>и</strong>зображен<strong>и</strong>ях ювен<strong>и</strong>льных<br />
раков<strong>и</strong>н наут<strong>и</strong>ло<strong>и</strong>дей хорошо в<strong>и</strong>дны особенност<strong>и</strong> скульптуры,<br />
образующей сетчатый р<strong>и</strong>сунок, характерный для самых ранн<strong>и</strong>х стад<strong>и</strong>й<br />
онтогенеза.<br />
Р<strong>и</strong>с. 3. Структуры ювен<strong>и</strong>льной раков<strong>и</strong>ны Peipetocerassp,<br />
образующ<strong>и</strong>е сетчатый р<strong>и</strong>сунок<br />
Предвар<strong>и</strong>тельные результаты <strong>и</strong>сследован<strong>и</strong>я цефалопод методом<br />
рентгеновской компьютерной томограф<strong>и</strong><strong>и</strong> показал<strong>и</strong>, что пр<strong>и</strong>менен<strong>и</strong>е<br />
данного метода в некоторых случаях позволяет получ<strong>и</strong>ть более детальные<br />
сведен<strong>и</strong>я о строен<strong>и</strong><strong>и</strong> <strong>и</strong> морфометр<strong>и</strong><strong>и</strong> раков<strong>и</strong>н наут<strong>и</strong>ло<strong>и</strong>дей. Пр<strong>и</strong>менен<strong>и</strong>е<br />
метода расш<strong>и</strong>ряет рамк<strong>и</strong> <strong>и</strong>зучен<strong>и</strong>я недоступных прямому<br />
наблюден<strong>и</strong>ю особенностей внутренней морфолог<strong>и</strong><strong>и</strong> без разрушен<strong>и</strong>я<br />
объектов.
Сборн<strong>и</strong>к тез<strong>и</strong>сов докладов<br />
41<br />
Р<strong>и</strong>с. 4. Внутреннее строен<strong>и</strong>е раков<strong>и</strong>ны Peipetocerassp:<br />
а — расположен<strong>и</strong>е с<strong>и</strong>фона, б — с<strong>и</strong>фон в разрезе,<br />
в — степень вогнутост<strong>и</strong> перегородок<br />
Исследован<strong>и</strong>я выполнены пр<strong>и</strong> поддержке РФФИ (грант № 14-05031271<br />
мол_а), а также за счет субс<strong>и</strong>д<strong>и</strong><strong>и</strong>, выделенной Казанскому федеральному<br />
ун<strong>и</strong>верс<strong>и</strong>тету для выполнен<strong>и</strong>я государственного задан<strong>и</strong>я в сфере научной<br />
деятельност<strong>и</strong>.
42 <strong>Рентгеноскоп<strong>и</strong>я</strong> <strong>и</strong> <strong>компьютерная</strong> томограф<strong>и</strong>я<br />
ИССЛЕДОВАНИЯ КАРБОНАТНЫХ ПОРОД НА РАЗНЫХ<br />
МАСШТАБАХ МЕТОДОМ РЕНТГЕНОВСКОЙ КОМПЬЮТЕРНОЙ<br />
ТОМОГРАФИИ<br />
Д. Р. Г<strong>и</strong>лязетд<strong>и</strong>нова 1 , К. М. Герке 2 , Р. А. Хам<strong>и</strong>дулл<strong>и</strong>н 1 , Д. В. Корост 1 ,<br />
М. В. Карсан<strong>и</strong>на 3 , И. О. Баюк 4 ,<br />
1 МГУ <strong>и</strong>м. М. В. Ломоносова, г. Москва, 2 CSIRO Land and Water, Australia,<br />
3 Инст<strong>и</strong>тут д<strong>и</strong>нам<strong>и</strong>к<strong>и</strong> геосфер РАН, г. Москва,<br />
4 Инст<strong>и</strong>тут ф<strong>и</strong>з<strong>и</strong>к<strong>и</strong> Земл<strong>и</strong> РАН, г. Москва<br />
E-mail: gilyazetdinova_91@mail.ru<br />
Введен<strong>и</strong>е<br />
Карбонатные породы представляют большой <strong>и</strong>нтерес для нефтегазовой<br />
промышленност<strong>и</strong>. Резервуарные свойства карбонатных пород<br />
в основном зав<strong>и</strong>сят от <strong>и</strong>х генез<strong>и</strong>са <strong>и</strong> контрол<strong>и</strong>руются втор<strong>и</strong>чным<strong>и</strong> преобразован<strong>и</strong>ям<strong>и</strong><br />
в процессе д<strong>и</strong>а- <strong>и</strong> катагенеза. Такого рода <strong>и</strong>зменен<strong>и</strong>я<br />
могут как ухудшать, так <strong>и</strong> улучшать ф<strong>и</strong>льтрац<strong>и</strong>онные свойства пород.<br />
Ф<strong>и</strong>кс<strong>и</strong>ровать преобразован<strong>и</strong>я <strong>и</strong> <strong>и</strong>сследовать внутреннее строен<strong>и</strong>е <strong>и</strong> состав<br />
карбонатов, безусловно, позволяют опт<strong>и</strong>ческ<strong>и</strong>е методы (оп<strong>и</strong>сан<strong>и</strong>е<br />
петрограф<strong>и</strong>ческ<strong>и</strong>х шл<strong>и</strong>фов <strong>и</strong> т. д.), но пр<strong>и</strong> этом возн<strong>и</strong>кает ряд затруднен<strong>и</strong>й,<br />
выраженных в пон<strong>и</strong>ман<strong>и</strong><strong>и</strong> ор<strong>и</strong>ентац<strong>и</strong><strong>и</strong> основных компонентов пород<br />
<strong>и</strong> <strong>и</strong>х вза<strong>и</strong>моотношен<strong>и</strong>я в объеме, также текстурно-структурные пр<strong>и</strong>знак<strong>и</strong><br />
породы зачастую могут <strong>и</strong>скажаться пробоподготовкой. Для того<br />
чтобы <strong>и</strong>збежать такого рода упущен<strong>и</strong>я, в работе пр<strong>и</strong>менялся метод рентгеновской<br />
компьютерной томограф<strong>и</strong><strong>и</strong>.<br />
Исследован<strong>и</strong>я карбонатных пород с помощью метода компьютерной<br />
томограф<strong>и</strong><strong>и</strong> на сегодняшн<strong>и</strong>й день весьма актуальны. Основным<strong>и</strong> задачам<strong>и</strong>,<br />
с которым<strong>и</strong> сталк<strong>и</strong>вается рентгеновская томограф<strong>и</strong>я, являются<br />
пространственное <strong>и</strong> плотностное разрешен<strong>и</strong>е съемк<strong>и</strong>. Карбонатные породы,<br />
в отл<strong>и</strong>ч<strong>и</strong>е от терр<strong>и</strong>генных, чаще всего моном<strong>и</strong>неральны по составу,<br />
что упрощает работу с плотностным разрешен<strong>и</strong>ем. В с<strong>и</strong>лу объемной<br />
плотност<strong>и</strong> <strong>и</strong> однородност<strong>и</strong> по составу карбонатного матр<strong>и</strong>кса его <strong>и</strong>дент<strong>и</strong>ф<strong>и</strong>кац<strong>и</strong>я<br />
не составляет особого труда в пределах породы. Когда, как<br />
в терр<strong>и</strong>генных породах, одн<strong>и</strong> <strong>и</strong> те же м<strong>и</strong>неральные компоненты часто<br />
характер<strong>и</strong>зуются од<strong>и</strong>наковым рентгеновск<strong>и</strong>м поглощен<strong>и</strong>ем, <strong>и</strong>х отл<strong>и</strong>ч<strong>и</strong>е<br />
друг от друга во многом с<strong>и</strong>льно осложняется. Так<strong>и</strong>м образом, <strong>и</strong>сследован<strong>и</strong>е<br />
карбонатных пород свод<strong>и</strong>тся к преодолен<strong>и</strong>ю пространственного<br />
разрешен<strong>и</strong>я. В связ<strong>и</strong> с чем особенно важно <strong>и</strong>сследовать внутреннее<br />
строен<strong>и</strong>е карбонатов на разных масштабах.
Сборн<strong>и</strong>к тез<strong>и</strong>сов докладов<br />
43<br />
Целью данного <strong>и</strong>сследован<strong>и</strong>я является <strong>и</strong>зучен<strong>и</strong>е карбонатных пород,<br />
разного генез<strong>и</strong>са <strong>и</strong> строен<strong>и</strong>я на разных масштабах с помощью компьютерной<br />
томограф<strong>и</strong><strong>и</strong>.<br />
Основные методы <strong>и</strong>сследован<strong>и</strong>я<br />
Для выполнен<strong>и</strong>я поставленных целей в ходе работы было выполнено<br />
петрограф<strong>и</strong>ческое оп<strong>и</strong>сан<strong>и</strong>е шл<strong>и</strong>фов, <strong>и</strong>сследовано внутреннее строен<strong>и</strong>е<br />
пород с помощью растрового электронного м<strong>и</strong>кроскопа (РЭМ). Определен<strong>и</strong>е<br />
состава пород провод<strong>и</strong>лось методом рентгено-фазового анал<strong>и</strong>за<br />
(РФА). Для <strong>и</strong>зучен<strong>и</strong>я м<strong>и</strong>кростроен<strong>и</strong>я карбонатных пород пр<strong>и</strong>менялся<br />
современный не<strong>и</strong>нваз<strong>и</strong>вный метод рентгеновской компьютерной томограф<strong>и</strong><strong>и</strong>.<br />
Благодаря этому методу удалось про<strong>и</strong>звест<strong>и</strong> точный <strong>и</strong> прав<strong>и</strong>льный<br />
пробоотбор образцов для дальнейш<strong>и</strong>х <strong>и</strong>сследован<strong>и</strong>й, а также<br />
постро<strong>и</strong>ть стереолог<strong>и</strong>ческ<strong>и</strong>е модел<strong>и</strong> основных рентгеноконтрастных<br />
фаз, позвол<strong>и</strong>вш<strong>и</strong>е в объеме породы оцен<strong>и</strong>ть ее структурные <strong>и</strong> текстурные<br />
особенност<strong>и</strong>. Пом<strong>и</strong>мо вышеоп<strong>и</strong>санных <strong>и</strong>сследован<strong>и</strong>й на образцах<br />
мер<strong>и</strong>л<strong>и</strong>сь ф<strong>и</strong>льтрац<strong>и</strong>онно-емкостные свойства газоволюметр<strong>и</strong>ческ<strong>и</strong>м<br />
методом.<br />
Томограф<strong>и</strong>ческ<strong>и</strong>е <strong>и</strong>сследован<strong>и</strong>я был<strong>и</strong> проведены на четырех разных<br />
масштабах пород (р<strong>и</strong>с. 1). На каждом этапе томограф<strong>и</strong>ческой съемк<strong>и</strong><br />
был<strong>и</strong> получены наборы рентгеноконтрастных карт<strong>и</strong>нок <strong>и</strong> построены<br />
3D-модел<strong>и</strong> основных рентгеноконтрастных фаз <strong>и</strong>зучаемых пород.<br />
Р<strong>и</strong>с. 1. Изучаемые масштабы карбонатных пород<br />
(100 мм, 30 мм, 10 мм, 3 мм)
44 <strong>Рентгеноскоп<strong>и</strong>я</strong> <strong>и</strong> <strong>компьютерная</strong> томограф<strong>и</strong>я<br />
Выводы<br />
Так<strong>и</strong>м образом, <strong>и</strong>зуч<strong>и</strong>в отобранную коллекц<strong>и</strong>ю образцов путем <strong>и</strong>х<br />
детального оп<strong>и</strong>сан<strong>и</strong>я, выдел<strong>и</strong>л<strong>и</strong> основные т<strong>и</strong>пы пород, характер<strong>и</strong>зующ<strong>и</strong>еся<br />
разл<strong>и</strong>чным строен<strong>и</strong>ем <strong>и</strong> генез<strong>и</strong>сом. Также удалось установ<strong>и</strong>ть<br />
связь между ф<strong>и</strong>льтрац<strong>и</strong>онно-емкостным<strong>и</strong> свойствам<strong>и</strong> <strong>и</strong> строен<strong>и</strong>ем пустотного<br />
пространства образцов, что, безусловно, контрол<strong>и</strong>руется д<strong>и</strong>а<strong>и</strong><br />
катагенет<strong>и</strong>ческ<strong>и</strong>м<strong>и</strong> преобразован<strong>и</strong>ям<strong>и</strong>. Исследован<strong>и</strong>е пород на разных<br />
масштабах позвол<strong>и</strong>ло более детально углуб<strong>и</strong>ться во внутреннее<br />
м<strong>и</strong>кростроен<strong>и</strong>е образцов. Работа выполнена пр<strong>и</strong> ф<strong>и</strong>нансовой поддержке<br />
гранта Росс<strong>и</strong>йского научного фонда № 14-17-00658.
Сборн<strong>и</strong>к тез<strong>и</strong>сов докладов<br />
45<br />
ВЫБОР ОПТИМАЛЬНОГО ШАГА РАСЧЕТА ПУСТОТНЫХ<br />
ХАРАКТЕРИСТИК (КАВЕРЗНОСТИ) КАРБОНАТНЫХ ПОРОД<br />
МЕТОДАМИ РЕНТГЕНОВСКОЙ КОМПЬЮТЕРНОЙ ТОМОГРАФИИ<br />
С. Ю. Ф<strong>и</strong>л<strong>и</strong>монов, М. В. Шалдыб<strong>и</strong>н, Ю. М. Лопушняк,<br />
ОАО «ТомскНИПИнефть», г. Томск<br />
E-mail: FilimonovSY@nipineft.tomsk.ru<br />
В настоящее время рентгеновская <strong>компьютерная</strong> томограф<strong>и</strong>я (РКТ)<br />
нашла свое пр<strong>и</strong>менен<strong>и</strong>е главным образом для <strong>и</strong>зучен<strong>и</strong>я внутренней<br />
структуры разл<strong>и</strong>чных объектов, в том ч<strong>и</strong>сле она акт<strong>и</strong>вно <strong>и</strong>спользуется<br />
для <strong>и</strong>сследован<strong>и</strong>я нефтегазоносного керна. Одн<strong>и</strong>м <strong>и</strong>з основных пре<strong>и</strong>муществ<br />
метода РКТ является возможность проведен<strong>и</strong>я <strong>и</strong>сследован<strong>и</strong>й без<br />
разрушен<strong>и</strong>я <strong>и</strong>зучаемого образца. Пр<strong>и</strong> пр<strong>и</strong>менен<strong>и</strong><strong>и</strong> метода РКТ определен<strong>и</strong>е<br />
общей пустотност<strong>и</strong> образца основано на подсчете <strong>и</strong>нтегрального<br />
объема векселей (трехмерных элементов объема), отнесенных к пустотам<br />
в соответств<strong>и</strong><strong>и</strong> с заданным<strong>и</strong> плотностным<strong>и</strong> <strong>и</strong>нтервалам<strong>и</strong> 1 .<br />
На<strong>и</strong>более ш<strong>и</strong>рокое пр<strong>и</strong>менен<strong>и</strong>е метод РКТ пр<strong>и</strong>обрел пр<strong>и</strong> анал<strong>и</strong>зе<br />
керна карбонатных пород, пустотное пространство которых может<br />
включать разл<strong>и</strong>чные пустотные составляющ<strong>и</strong>е — поры <strong>и</strong> мелк<strong>и</strong>е каверны<br />
(размером до 1 мм), крупные каверны (размером более 1 мм), а также<br />
трещ<strong>и</strong>ны — все он<strong>и</strong> могут вмещать объемы полезного компонента<br />
(углеводороды). В работе про<strong>и</strong>звод<strong>и</strong>лся расчет главным образом кавернозной<br />
пустотност<strong>и</strong> с разрешен<strong>и</strong>ем томографа РКТ-180 0,4 мм, что в целом<br />
позвол<strong>и</strong>ло адекватно оцен<strong>и</strong>ть емкостные параметры кавернозного<br />
коллектора <strong>и</strong> про<strong>и</strong>звест<strong>и</strong> расчет всего порового пространства. Объект<br />
<strong>и</strong>зучен<strong>и</strong>я — древн<strong>и</strong>е р<strong>и</strong>фейск<strong>и</strong>е кавернозно-трещ<strong>и</strong>новатые коллектора<br />
одного <strong>и</strong>з нефтяных месторожден<strong>и</strong>й в пределах С<strong>и</strong>б<strong>и</strong>рской платформы.<br />
Целью данной работы был анал<strong>и</strong>з томограмм с расчетом пустотного<br />
пространства полноразмерного керна с шагом осреднен<strong>и</strong>я 2,5 <strong>и</strong> 5 см,<br />
с последующ<strong>и</strong>м сравнен<strong>и</strong>ем полученных результатов с результатам<strong>и</strong><br />
расчета пустотного пространства в ц<strong>и</strong>л<strong>и</strong>ндр<strong>и</strong>ческ<strong>и</strong>х стандартных образцах,<br />
выбуренных <strong>и</strong>з этого же керна. В работе <strong>и</strong>спользовался керн<br />
карбонатных пород д<strong>и</strong>аметром 100 мм. Размеры ц<strong>и</strong>л<strong>и</strong>ндр<strong>и</strong>ческ<strong>и</strong>х образцов<br />
составлял<strong>и</strong>: 70 мм д<strong>и</strong>аметр, 45 мм высота.<br />
Скан<strong>и</strong>рован<strong>и</strong>е кернового матер<strong>и</strong>ала было выполнено на установке<br />
РКТ-180, в реж<strong>и</strong>ме 3 мА, 170 кВ. Обработка томограмм провод<strong>и</strong>лась<br />
с <strong>и</strong>спользован<strong>и</strong>ем программно-анал<strong>и</strong>т<strong>и</strong>ческого модуля рентгеновского<br />
томографа ПО TomoCore©, который позволяет в полуавтомат<strong>и</strong>ческом<br />
реж<strong>и</strong>ме распознавать плотностные неоднородност<strong>и</strong> образцов керна<br />
(трещ<strong>и</strong>ны, каверны, включен<strong>и</strong>я, просло<strong>и</strong> <strong>и</strong> пр.) <strong>и</strong> на кол<strong>и</strong>чественном<br />
уровне выполнять <strong>и</strong>нтерпретац<strong>и</strong>ю томограмм.
46 <strong>Рентгеноскоп<strong>и</strong>я</strong> <strong>и</strong> <strong>компьютерная</strong> томограф<strong>и</strong>я<br />
Для экспер<strong>и</strong>мента было выбрано 10 ц<strong>и</strong>л<strong>и</strong>ндр<strong>и</strong>ческ<strong>и</strong>х образцов, по<br />
которым был<strong>и</strong> получены томограммы <strong>и</strong> далее проведен расчет пустотного<br />
пространства томограмм. Результаты расчета представлены в табл. 1.<br />
Столбцы «% пустот шаг 5» <strong>и</strong> «% пустот шаг 2,5» отображают результаты<br />
расчетов объема пустотного пространства в полноразмерном керне с соответствующ<strong>и</strong>м<br />
шагом. В столбцах «5» <strong>и</strong> «2,5» зап<strong>и</strong>сан модуль разн<strong>и</strong>цы<br />
между объемом пустот в ц<strong>и</strong>л<strong>и</strong>ндре <strong>и</strong> соответствующем <strong>и</strong>нтервале<br />
глуб<strong>и</strong>н полноразмерного керна. В<strong>и</strong>зуал<strong>и</strong>зац<strong>и</strong>я пустотного пространства<br />
на<strong>и</strong>более кавернозного ц<strong>и</strong>л<strong>и</strong>ндра представлена на р<strong>и</strong>с. 1.<br />
№<br />
п/п<br />
Табл<strong>и</strong>ца 1<br />
Глуб<strong>и</strong>на<br />
отбора, м<br />
% пустот<br />
ц<strong>и</strong>л<strong>и</strong>ндра<br />
% пустот<br />
шаг 5 (керн)<br />
% пустот<br />
шаг 2,5 (керн)<br />
Δ5 Δ2,5<br />
1 2Х54,16 4,95 3,68 6,66 1,27 1,71<br />
2 2Х92,52 7,38 7,26 7,65 0,11 0,27<br />
3 2Х96,96 4,00 3,76 4,63 0,24 0,63<br />
4 2Х13,7 2,01 2,07 3,41 0,07 1,40<br />
5 2Х17,28 1,93 2,86 4,78 0,92 2,84<br />
6 2Х33,01 2,87 2,34 1,25 0,52 1,62<br />
7 2Х33,90 2,80 2,45 2,28 0,35 0,52<br />
8 2Х35,90 11,52 12,36 7,14 0,85 4,38<br />
9 2Х38,30 1,68 1,28 0,82 0,4 0,87<br />
10 2Х40,30 4,75 2,76 2,18 1,99 2,57<br />
Р<strong>и</strong>с. 1. В<strong>и</strong>зуал<strong>и</strong>зац<strong>и</strong>я пустотного пространства в ц<strong>и</strong>л<strong>и</strong>ндре № 8
Сборн<strong>и</strong>к тез<strong>и</strong>сов докладов<br />
47<br />
Из расчетов следует, что кол<strong>и</strong>чественная <strong>и</strong>нтерпретац<strong>и</strong>я томограмм<br />
с шагом 5 см дает более точный результат в случае, когда необход<strong>и</strong>ма<br />
на<strong>и</strong>более пр<strong>и</strong>бл<strong>и</strong>женная к реальной оценка пустотного пространства<br />
колонк<strong>и</strong> скваж<strong>и</strong>ны без проведен<strong>и</strong>я дополн<strong>и</strong>тельных <strong>и</strong>сследован<strong>и</strong>й.<br />
Проведенные <strong>и</strong>сследован<strong>и</strong>я показал<strong>и</strong>, что оценка пустотного пространства<br />
ц<strong>и</strong>л<strong>и</strong>ндр<strong>и</strong>ческ<strong>и</strong>х образцов возможна с <strong>и</strong>спользован<strong>и</strong>ем<br />
данных, полученных на полноразмерном керне с шагом как 5 см, так<br />
<strong>и</strong> 2,5 см. Однако пр<strong>и</strong> необход<strong>и</strong>мост<strong>и</strong> более точной оценк<strong>и</strong> рекомендуется<br />
выб<strong>и</strong>рать шаг осреднен<strong>и</strong>я, более бл<strong>и</strong>зк<strong>и</strong>й к размерам выбуренного<br />
ц<strong>и</strong>л<strong>и</strong>ндра.<br />
Б<strong>и</strong>бл<strong>и</strong>ограф<strong>и</strong>ческ<strong>и</strong>й сп<strong>и</strong>сок<br />
1.<br />
Аксельрод С. М. // Неразрушающее <strong>и</strong>сследован<strong>и</strong>е образцов пород методам<strong>и</strong><br />
магн<strong>и</strong>торезонансной <strong>и</strong> рентгеновской томограф<strong>и</strong><strong>и</strong> (по матер<strong>и</strong>алам<br />
зарубежной л<strong>и</strong>тературы) // Каротажн<strong>и</strong>к, 2011, № 10 (208), с. 77–113.
48 <strong>Рентгеноскоп<strong>и</strong>я</strong> <strong>и</strong> <strong>компьютерная</strong> томограф<strong>и</strong>я<br />
IV. ЭЛЕКТРОНИКА<br />
ВОЗДЕЙСТВИЕ РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ<br />
НА ЭЛЕКТРОННЫЕ УСТРОЙСТВА И КОМПОНЕНТЫ<br />
И. А. Проказов 1 , С. И. Румянцев 2 ,<br />
1 ИОЯФ НИЦ «Курчатовск<strong>и</strong>й <strong>и</strong>нст<strong>и</strong>тут», г. Москва<br />
2 Инст<strong>и</strong>тут рад<strong>и</strong>отехн<strong>и</strong>к<strong>и</strong> <strong>и</strong> электрон<strong>и</strong>к<strong>и</strong><br />
<strong>и</strong>м. В. А. Котельн<strong>и</strong>кова РАН, г. Москва<br />
E-mail: igor.prokazov@gmail.com<br />
Метод рентгеновского контроля печатных узлов <strong>и</strong> электронных<br />
компонентов ш<strong>и</strong>роко пр<strong>и</strong>меняется на предпр<strong>и</strong>ят<strong>и</strong>ях рад<strong>и</strong>оэлектронной<br />
промышленност<strong>и</strong>. Однако вопрос о том, может л<strong>и</strong> данный метод<br />
нанест<strong>и</strong> ущерб полупроводн<strong>и</strong>ковым компонентам, до с<strong>и</strong>х пор остается<br />
открытым. В данной работе была сделана попытка ответ<strong>и</strong>ть на этот вопрос,<br />
а также был<strong>и</strong> даны практ<strong>и</strong>ческ<strong>и</strong>е рекомендац<strong>и</strong><strong>и</strong> по <strong>и</strong>спользован<strong>и</strong>ю<br />
рентген-контроля в контексте <strong>и</strong>сследован<strong>и</strong>я полупроводн<strong>и</strong>ковых<br />
<strong>и</strong>здел<strong>и</strong>й.<br />
Механ<strong>и</strong>змы поврежден<strong>и</strong>й разл<strong>и</strong>чаются от технолог<strong>и</strong><strong>и</strong> к технолог<strong>и</strong><strong>и</strong>,<br />
напр<strong>и</strong>мер, для современных м<strong>и</strong>кросхем важны рад<strong>и</strong>ац<strong>и</strong>онно<strong>и</strong>ндуц<strong>и</strong>рованные<br />
ток<strong>и</strong> утечк<strong>и</strong>, а в старых технолог<strong>и</strong>ях важную роль<br />
<strong>и</strong>грал сдв<strong>и</strong>г порогового напряжен<strong>и</strong>я транз<strong>и</strong>стора. К пр<strong>и</strong>меру, пр<strong>и</strong> прохожден<strong>и</strong><strong>и</strong><br />
рентгеновского <strong>и</strong>злучен<strong>и</strong>я через транз<strong>и</strong>стор в подзатворном<br />
д<strong>и</strong>электр<strong>и</strong>ке нач<strong>и</strong>нает накапл<strong>и</strong>ваться заряд, который будет вл<strong>и</strong>ять<br />
на работу транз<strong>и</strong>стора как дополн<strong>и</strong>тельно пр<strong>и</strong>ложенное напряжен<strong>и</strong>е<br />
(<strong>и</strong>л<strong>и</strong> как сдв<strong>и</strong>г порогового напряжен<strong>и</strong>я). В результате транз<strong>и</strong>стор будет<br />
постоянно «открыт», что, естественно, пр<strong>и</strong>ведет к потере работоспособност<strong>и</strong><br />
схемы. Также уменьшен<strong>и</strong>е порогового напряжен<strong>и</strong>я транз<strong>и</strong>стора<br />
пр<strong>и</strong>ведет к превышен<strong>и</strong>ю общего тока потреблен<strong>и</strong>я м<strong>и</strong>кросхемы <strong>и</strong>зза<br />
токов утечк<strong>и</strong>.<br />
На р<strong>и</strong>с. 1 пр<strong>и</strong>ведена вольт-амперная характер<strong>и</strong>ст<strong>и</strong>ка МОП<br />
n-канального транз<strong>и</strong>стора до <strong>и</strong> после облучен<strong>и</strong>я.<br />
Дрейф отдельных характер<strong>и</strong>ст<strong>и</strong>к м<strong>и</strong>кросхемы <strong>и</strong>, следовательно, возможный<br />
отказ обусловлены полной поглощенной дозой. М<strong>и</strong>кросхема,<br />
<strong>и</strong>спользуемая в бытовой техн<strong>и</strong>ке, после накоплен<strong>и</strong>я 50–100 Гр может<br />
перестать функц<strong>и</strong>он<strong>и</strong>ровать. Макс<strong>и</strong>мально допуст<strong>и</strong>мые дозы пр<strong>и</strong>бл<strong>и</strong>з<strong>и</strong>тельно<br />
<strong>и</strong>звестны <strong>и</strong> представлены в разл<strong>и</strong>чных <strong>и</strong>сточн<strong>и</strong>ках 1 (р<strong>и</strong>с. 2).<br />
В общем в<strong>и</strong>де зав<strong>и</strong>с<strong>и</strong>мость поглощенной дозы от параметров съемк<strong>и</strong><br />
на рентгеновской установке рассч<strong>и</strong>тывается по формуле
Сборн<strong>и</strong>к тез<strong>и</strong>сов докладов<br />
49<br />
<br />
мощность дозы A<br />
IU 2<br />
Гр с,<br />
2<br />
FOD<br />
где I — ток рентгеновской трубк<strong>и</strong>, U — ускоряющее напряжен<strong>и</strong>е, FOD —<br />
расстоян<strong>и</strong>е от объекта <strong>и</strong>сследован<strong>и</strong>я до <strong>и</strong>сточн<strong>и</strong>ка рентгеновского <strong>и</strong>злучен<strong>и</strong>я,<br />
A — нек<strong>и</strong>й параметр, зав<strong>и</strong>сящ<strong>и</strong>й, в частност<strong>и</strong>, от КПД рентгеновской<br />
трубк<strong>и</strong>, <strong>и</strong>спользуемых ф<strong>и</strong>льтров <strong>и</strong>злучен<strong>и</strong>я <strong>и</strong> матер<strong>и</strong>ала<br />
образца. Так<strong>и</strong>м образом, пр<strong>и</strong> ускоряющем напряжен<strong>и</strong><strong>и</strong> 130 кВ <strong>и</strong> токе<br />
30 мкА <strong>и</strong> расстоян<strong>и</strong><strong>и</strong> трубка-детектор 10 мм (т<strong>и</strong>п<strong>и</strong>чные параметры <strong>и</strong>нспекц<strong>и</strong><strong>и</strong><br />
м<strong>и</strong>кроэлектронных компонентов) опасная доза для больш<strong>и</strong>нства<br />
гражданск<strong>и</strong>х м<strong>и</strong>кросхем (50–100 Грей) будет получена пр<strong>и</strong>мерно<br />
за 500 секунд, т. е. менее чем за 10 м<strong>и</strong>нут.<br />
Методы, позволяющ<strong>и</strong>е сн<strong>и</strong>з<strong>и</strong>ть вл<strong>и</strong>ян<strong>и</strong>е рентгеновской <strong>и</strong>нспекц<strong>и</strong><strong>и</strong><br />
на работоспособность электронных компонентов, следующ<strong>и</strong>е:<br />
1) прежде всего, это ф<strong>и</strong>льтрац<strong>и</strong>я <strong>и</strong>злучен<strong>и</strong>я трубк<strong>и</strong> (установка<br />
на трубку тонк<strong>и</strong>х металл<strong>и</strong>ческ<strong>и</strong>х пласт<strong>и</strong>нок-ф<strong>и</strong>льтров для сн<strong>и</strong>жен<strong>и</strong>я<br />
коррект<strong>и</strong>ровк<strong>и</strong> спектра <strong>и</strong>злучен<strong>и</strong>я трубк<strong>и</strong>);<br />
2) <strong>и</strong>спользован<strong>и</strong>е колл<strong>и</strong>матора <strong>и</strong>\<strong>и</strong>л<strong>и</strong> д<strong>и</strong>афрагмы <strong>и</strong>сточн<strong>и</strong>ка <strong>и</strong>злучен<strong>и</strong>я.<br />
Обрезан<strong>и</strong>е не<strong>и</strong>спользуемого облучен<strong>и</strong>я за счет колл<strong>и</strong>матора<br />
<strong>и</strong>л<strong>и</strong> д<strong>и</strong>афрагмы позволяет сократ<strong>и</strong>ть угол распространен<strong>и</strong>я<br />
рентгеновского <strong>и</strong>злучен<strong>и</strong>я. В результате облучается только та<br />
область <strong>и</strong>сследуемого образца, которая наход<strong>и</strong>тся в поле зрен<strong>и</strong>я<br />
детектора;<br />
3) программ<strong>и</strong>рован<strong>и</strong>е <strong>и</strong>нспекц<strong>и</strong><strong>и</strong>. Данная опц<strong>и</strong>я пр<strong>и</strong>сутствует<br />
практ<strong>и</strong>ческ<strong>и</strong> во всех современных с<strong>и</strong>стемах рентгеновской <strong>и</strong>нспекц<strong>и</strong><strong>и</strong><br />
<strong>и</strong> позволяет не только знач<strong>и</strong>тельно сократ<strong>и</strong>ть время<br />
<strong>и</strong>нспекц<strong>и</strong><strong>и</strong>, но <strong>и</strong> знач<strong>и</strong>тельно сн<strong>и</strong>з<strong>и</strong>ть общее время облучен<strong>и</strong>я<br />
образца.<br />
Все вышепереч<strong>и</strong>сленные методы позволяют уменьш<strong>и</strong>ть дозу в 10–<br />
100 раз.<br />
log l D<br />
После<br />
облучен<strong>и</strong>я<br />
До облучен<strong>и</strong>я<br />
Напряжен<strong>и</strong>е затвора<br />
Р<strong>и</strong>с. 1. Вольт-амперная характер<strong>и</strong>ст<strong>и</strong>ка МОП n-канального<br />
транз<strong>и</strong>стора до <strong>и</strong> после облучен<strong>и</strong>я
50 <strong>Рентгеноскоп<strong>и</strong>я</strong> <strong>и</strong> <strong>компьютерная</strong> томограф<strong>и</strong>я<br />
С<strong>и</strong>гнальные д<strong>и</strong>оды<br />
Опорные д<strong>и</strong>оды<br />
Б<strong>и</strong>полярные транз<strong>и</strong>сторы<br />
Б<strong>и</strong>полярные транз<strong>и</strong>сторы большой мощност<strong>и</strong><br />
Полевые транз<strong>и</strong>сторы с управляющ<strong>и</strong>м p-n-пер.<br />
Полевые МОП-транз<strong>и</strong>сторы<br />
Аналоговые ИС Si б<strong>и</strong>полярные<br />
Si МОП<br />
GaAs<br />
Ц<strong>и</strong>фровые ИС Si б<strong>и</strong>полярные<br />
КНД-структура (кремн<strong>и</strong>й на д<strong>и</strong>эл.)<br />
Si МОП<br />
Si КМОП<br />
GaAs<br />
Пр<strong>и</strong>боры с зарядовой связью (ПЗС)<br />
Кварцевые резонаторы<br />
Поглощенная доза <strong>и</strong>злучен<strong>и</strong>я, Гр 10 0 10 1 10 2 10 3 10 4 10 5 10 6<br />
Начальная наблюдаемая деградац<strong>и</strong>я:<br />
вероятность отказа зав<strong>и</strong>с<strong>и</strong>т от пр<strong>и</strong>менен<strong>и</strong>я<br />
Существенная деградац<strong>и</strong>я:<br />
высокая вероятность отказа<br />
Р<strong>и</strong>с. 2. Макс<strong>и</strong>мально допуст<strong>и</strong>мые дозы <strong>и</strong>злучен<strong>и</strong>я<br />
Б<strong>и</strong>бл<strong>и</strong>ограф<strong>и</strong>ческ<strong>и</strong>й сп<strong>и</strong>сок<br />
1. Ma T. P. und Dressendorfer P. V. // Ionizing Radiation Effects in MOS Devices<br />
and Circuits, 1989, 1, р. 39.
3-я Международная конференц<strong>и</strong>я по компьютерной томограф<strong>и</strong><strong>и</strong>. – 2015<br />
7–8 апреля 2015 года. Москва, Влад<strong>и</strong>м<strong>и</strong>р. Тез<strong>и</strong>сы<br />
Редактор — С. И. Румянцев<br />
Компьютерная верстка — С. С. Бегунов<br />
Корректор — Н. А. Ш<strong>и</strong>п<strong>и</strong>ль<br />
Д<strong>и</strong>зайн обложк<strong>и</strong> — Н. А. Дан<strong>и</strong>лова<br />
Подп<strong>и</strong>сано в печать 12.07.2015<br />
Гарн<strong>и</strong>тура Ньютон<br />
Формат 60 х 90/16<br />
Печ. л. 3. Т<strong>и</strong>раж 100 экз.<br />
Бумага матовая мелованная 115 г/м 2<br />
ООО «Остек-СМТ»<br />
123592, г. Москва, ул. Кулакова, д. 20, стр. 1Г<br />
Тел. (495) 788-44-44. Факс (495) 788-44-42<br />
Отпечатано в т<strong>и</strong>пограф<strong>и</strong><strong>и</strong><br />
ООО «ВЕСТА-ПРИНТ»<br />
115114, г. Москва, ул. Дербеневская, д. 20/2, стр. 19
Группа компан<strong>и</strong>й Остек<br />
ООО «Остек-СМТ»<br />
Направлен<strong>и</strong>е технолог<strong>и</strong>й контроля<br />
123592, Росс<strong>и</strong>йская Федерац<strong>и</strong>я<br />
г. Москва, ул. Кулакова, д. 20, стр. 1Г<br />
телефон: +7 (495) 788-44-44<br />
факс: +7 (495) 788-44-42<br />
e-mail: info@ostec-ct.ru<br />
www.ostec-ct.ru<br />
Узнайте больше<br />
на нашем <strong>и</strong>нтернет-сайте