射线检测设备和器材选用讲解.docx
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射线检测设备和器材选用讲解
一、X射线机
1.X射线机的分类
(1)按结构:
携带式;移动式
(2)按用途:
定向;周向;管道爬行;软射线;微焦点;脉冲。
(3)按频率:
工频50~60Hz;变频300~800Hz;恒频200Hz.在同样电流和电压条件下,恒频机穿透力强功耗小效率高,变频
次之,工频较差。
(4)按绝缘介质:
变压器油;SF6气.
2.X射线管
组成。
II.阳极
a.阳极靶:
耐高温的钨,与电子撞击产生X射线
b.阳极体:
采用导热率大的无氧铜,支承靶面,传递靶上的热量,避免钨靶烧坏。
c.阳极(铜)罩:
吸收二次电子和散乱射线。
冷却方式:
辐射散热,冲油冷却,旋转阳极自然冷却。
III.外壳
(2)X射线管的技术特性
I.阴极和阳极特性
a.阴极特性:
在阴极的工作范围内,较小的温度变化就会引起较大的电
流变化。
b.阳极特性:
在管电压较低时,管电流随管电压增加而增大,当管电压增加到一定程度后,管电流不再增大而趋于饱和,这说明某一恒定的灯丝加热电流(钨丝温度)下,阴极发射的热电子已经全部到达了阳极,再增加电压亦不可能增大管电流,也就是说,工业探伤用的X射线管工作在电流饱和区,在饱和区内要改变管电流,只有改变灯丝加热电流,X射线管的管电流和管电压在升高过程中可以相互独立进行调节。
c.管电压:
指X射线管承载的最大峰值电压(kVp)。
在电工测量中,表头指示的是有效值,对于正弦波U有效值=0.707U峰值。
d.焦点:
焦点的尺寸主要取决于灯丝的形状和大小,阴极头聚焦槽的形状及灯丝在槽内安装的位置。
此外,管电流和电压对焦点大小也有一定的影响。
阳极靶被电子撞击的部分叫做实际焦点。
焦点大,有利于散热,可承受较大的管电流;焦点小,底片清晰度好,照相灵敏度高。
d.辐射场强度:
在30°辐射角处射线强度最大,阴极侧比阳极侧射线强度高,但实际上,由于阴极侧射线中包含着较多的软射线成分,所
以对具有一定厚度的试件照相,阴极侧部位的底片并不比阳极侧
更黑,利用阴极侧射线照相也并不能缩短多少时间。
e.真空度:
X射线管必须在高真空度(10-6~10-7mmHg)才能正常工作。
过热时阳极金属会释放气体,严重时将导致X射线管被击穿;高温工作下的X射线管,灯丝金属也会吸收一部分气体。
这两个过程达到平衡时就决定了此时的真空度。
f.寿命:
指灯丝发射能力逐渐降低,射线管的辐射计量率降为初始值的80%的累计工作时限。
玻璃管一般不少于400h,金属陶瓷管不少于500h。
保证X射线管使用寿命的措施主要有:
(a)送高压前,灯丝必须提前预热和活化。
(b)符合应控制在最高管电压的90%以内。
(c)保证阳极冷却,例如将工作和间息时间设为1:
1。
(d)严格按使用说明书要求进行训机.
二、γ射线探伤机
1.γ射线源的主要特征参数放射性活度:
γ射线源在单位时间内发生的衰变数。
单位贝可,符号为Bq,1Bq表示为1秒的时间内有一个原子核发生衰变。
1Ci=3.7×10Bq。
10
放射性比活度:
单位质量放射源的放射性活度。
单位为Bq/g。
对于同一种γ射线源,放射性活度越大,放出γ射线(γ光子)越多。
对于不同种γ射线源,不能进行类似比较。
2.γ射线探伤设备的特点
(1)射线探伤设备的优点
a.探测厚度大,穿透能力强。
对钢工件而言,400kVX光机最
大穿透厚度仅为100mm左右,而Co60射线探伤机最大穿透厚度可达200mm。
b.体积小,质量轻,不用水、电、,特别适用于野外作业和在用设备的检测。
c.效率高.,对环和球罐可进行周向曝光和全景曝光。
同X射
线机相比大大提高效率。
d.可以连续进行,且不受温度、压力、磁场等外界条件影响。
e.设备故障率低,无易损部件。
f.与同等穿透率的X射线机相比,价格低
(2)射线探伤设备的缺点
a.射线源都有一定的半衰期,有些半衰期较短的射源,如
Ir192更换频率,给使用带来不便。
b.辐射能量固定,无法根据试件厚度进行调节,当源穿透厚度与能量不适配时,灵敏度下降严重。
c.放射强度随时间减弱,无法进行调节,当源强度较小时,曝光时间过长会感到不方便。
d.固有不清晰度比X射线大,用同样的器材及透照技术条件,期灵敏度低于X射线机。
e.对安全防护要求高,管理严格。
3.γ射线探伤设备的分类与结构
(1)γ射线探伤设备分类
按所装放射同位素不同,可分为Co60γ射线探伤机、Cs137γ射线探伤机、Ir192γ射线探伤机、Se75γ射线探伤机、Tm170γ射线探伤机、Yb169γ射线探伤机。
按机体结构可分为直通道形式和“S”通道形式。
按使用方式可分便携式、移动式、固定式、管道爬行器。
(2)γ射线探伤设备的结构γ射线探伤设备大体可分为五个部分:
源组建、探伤机机体、驱动机构、输源管和附件。
三、射线照相胶片
1.射线照相胶片的构造与特点:
射线胶片在胶片片基的两面均涂布感光乳剂层(一般感光胶
片单面),目的是增加卤化银含量以吸收较多的穿透能力很强的射线,从而提高胶片的感光速度,增加黑度。
(1)片基:
是感光乳剂层的支持体,起骨架作用,厚度约
为0.175~0.20mm,大多采用醋酸纤维或聚酯材料.聚酯片基较薄,韧性好,强度高。
通常采用淡蓝色。
(2)结合层:
由明胶、水、表面活性剂(润湿剂)、树酯(防静电剂)组成.其作用是使感光剂层和片基牢固地粘结在一起,防止感光剂层在冲洗时脱落。
(3)感光乳剂层:
由溴化银微粒在明胶中的混合体构成.加
入少量(不大于5%)碘化银,可改善感光性能.此外,还加入防灰剂、稳定剂和坚膜剂。
(4)保护层:
防止感光剂层受到污损和摩擦,其主要成分是明胶、坚膜剂、防腐剂和防静电剂。
2.潜影
(1)概念:
胶片受到照射时,在感光乳剂层中会产生眼睛看不到的影像。
(2)形成过程:
是银离子接受电子还原成银的过程。
Br-+hγ→Br+e
Ag++e→Ag
(3)潜影衰退:
潜影形成后,如相隔很长时间才显影,得到的影像比及时冲洗的淡。
实际上是银又被空气氧化而变成银离子的逆变过程.胶片所处的环境温度越高,湿度越大,则氧化作用越加剧,潜影的衰退越厉害。
3.黑度D
黑度D定义为照射光强L0与穿过底片的透射光强L之比
的常用对数值。
DlgL0
L
4.射线胶片的特性
(1)胶片特性曲线
I.增感型胶片特性曲线
a.本底灰雾度区D0。
b.曝光迟钝区AB,B称为阈值。
c.曝光不足区BC。
d.曝光正常区CD。
e.曝光过度区DE。
f.反转区EF,也称负感区。
II.非增感型胶片的特性曲线:
无明显的负感区,在常用的黑度范围内成“J型”。
(2)射线胶片特性参数
I.感光度(S)
以达到净黑度(不包括D0)为2.0时所用曝光量的倒数作为该胶片的感光度,即
对同一类型胶片来说,银盐粒度越粗,其S越高
II.灰雾度(D0)
未经曝光的胶片经显影和定影处理后也会有一定的黑度,
此黑度称为灰雾度(D0)。
灰雾度小于0.30时,对射线底片影像影响不大;灰雾度过大会损害影像对比度和清晰度,降低灵敏度。
III.梯度(G)
可用胶片特性曲线上一点切线的斜率表示.又称胶片反差
系数γ。
用特性曲线上两点的连线的斜率来表示平均梯度。
以特性曲线上底片净黑度1.5和3.5两点连线的斜率作为胶片的平均梯度。
增感型胶片(适宜与荧光增感屏联用的胶片)的G值在较低的黑度范围内,随黑度的增大而增大,但当黑度超过一定数值,黑度再增大,G值反而减小。
在射线照相应用范围内,非增感型胶片的G值随黑度的增大而增大。
IV.宽容度(L)
指胶片有效密度范围相对应的曝光范围。
在胶片特性曲线上,用与黑度为许用下限值和上限值(如
1.5和3.5)相应的相对曝光量的倍数表示,即:
L10lgE2lgE1E2
E1
梯度大的胶片宽容度小。
5.工业射线胶片系统的分类
所谓胶片系统是指包括射线胶片、增感屏(材质、厚度)和冲洗条件(方式、配方、温度、时间)组合。
胶片分类所依据的成像特性,是指胶片的四个特征参数,即
D=2.0和D=4.0时的最小梯度Gmin,D=2.0时的最大颗粒度(σ0)max,及D=2.0时的最大梯度噪声比(G/σ0)max。
工业射线胶片系统的分类为T1、T2、T3、T4四个类型,T1、T2最大颗粒度较细,T3、T4最大颗粒度较细次之。
6.胶片的选用
(1)需要较高的射线照相质量,选用号数较小的胶片。
(2)需要缩短曝光时间,选用号数较大的胶片。
(3)工件厚度较小、工件材料等效系数较低或射源线质较硬时,选用号数较小的胶片。
(4)在工作环境温度较高时,宜选用抗潮性能较好的胶片,在工作环境比较干燥时,宜选用抗静电感光性能较好的胶片。
7.胶片的使用与保管
(1)不可接近氨、硫化氢、煤气、乙炔和酸等有害气体,否则会产生灰雾。
(2)裁片时不可取掉衬纸,以防划伤胶片.不要多层胶片同
时裁切,防止轧刀,擦伤胶片。
(3)装片和取片时,胶片与增感屏应避免摩擦,否则会擦伤,显影后底片上会产生黑线.还应避免胶片受压受曲受折,会在底片上出现新月形折痕。
4)开封后的胶片和装入暗袋的胶片要尽快使用,短时用不
完时,应采取干燥措施。
(5)胶片应保存在适宜的温度(10~15℃)和湿度(55~65%)环境中。
湿度高会使胶片与衬纸或增感屏粘在一起,空气过于干燥容易使胶片产生静电感光。
(6)胶片应远离热源和射线的影响,在暗室红灯下操作不宜距离过近,暴露时间不宜过长。
(7)胶片应竖放,避免受压。
四、射线照相辅助设备器材常用的射线照相辅助设备器材黑度计(光学密度计)、增感屏、像质计、暗袋、标记带(标记)、屏蔽铅板、中心指示器等。
1.增感屏
目前常用的增感屏有金属增感屏、荧光增感屏和金属荧光增感屏三种。
使用金属增感屏所得到的底片质量最好,金属荧光增感屏次之,荧光增感屏最差,但增感系数以荧光增感屏最高,金属增感屏最低。
在射线照相中,与胶片直接接触的金属增感屏有两个基本
效应:
(1)增感效应:
金属屏受到透射射线激发产生二次电子和射线,二次电子与射线能量很低,极易被胶片吸收,从而能增加对胶片的感光作用。
(2)吸收效应:
对频率较低的散射线有吸收作用,从而减少散射线引起的灰雾度,提高影像对比度。
2.像质计像质计是用来检查和定量评价底片影像质量的工具。
又称为影响质量指示器,或简称透度计。
工业射线照相用的像质计有金属丝型、孔形和槽型三种。
金属丝的型像质计分为等差数列、等比数列、等径、单丝等几种形式。
通常使用的公比为1010系列像质计。
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