Радиационный контроль
Физические основы
Радиационная дефектоскопия является наиболее распространенным методом, неразрушающего контроля. Она предназначена для выявления внутренних дефектов в различных по массе и размерам и сложности изделий из любых сплавов. Радиационный контроль основан на просвечивании изделий ионизирующим излучением при прохождении излучения через контролируемое изделие происходит процесс поглощения и рассеивания излучения материалов и изделий.
1. – источник ионизирующего излучения; 2. – дефект; 3. – изделие; 4. – детектор, индикатор; Iо – начальная интенсивность излучения на бездефектном участке; Ixд – интенсивность излучения на участке с дефектом
На выходе из изделия интенсивность излучения уменьшается.
где μ – линейный коэффициент ослабления =0,017ρλ³z³
ρ – плотность материала изделия;
λ – длина волны излучения;
z – порядковый номер элемента основы сплава.
Для различных металлов и их сплавов коэффициент ослабления может колебаться в очень широких пределах.
λ=0,15 Нм
W, Мо μ=1700-3200 см-1
Fe, Ni μ=570-900 см-1
Для выявления дефектов радиационными методами необходимо получить достаточную радиационную контрастность т.е. разницу интенсивности Ix и Ixg в зависимости от типа дефектов распределения интенсивности просвечивающего излучения на выходе из изделия имеет различный характер.
Дефекты Интенсивность |
а – раковины, пористость; б – трещины; в – неметаллические включения или ликвационная неоднородность
Методы радиационного контроля классифицируют в зависимости от вида ионизирующего излучения и способа регистрации дифектоскопической информации.
Основные виды излучения:
- тормозное х;
- гамма γ;
нейтронное n.
Источники излучения:
- рентгеновские аппараты;
- ускорители;
- радиоактивные источники β- излучения с мишенью;
- ядерные реакторы.
Фотопленка – используется фотохимический эффект взаимодействия излучения с веществом
Ксеропластина – используется электрический эффект при взаимодействии излучения.
Изображение появляется при проведении следующей операции. Перед ионизацией фотослой пластины заряжается до напряжения 0,6-1кВ. затем ее размещают относительно объекта слоем силена к объекту. Во время экспозиции ионизирующие излучение от контролируемого объекта попадает на материал фотослоем пластины частично разряжая его тем больше, чем больше интенсивность излучения. В результате на пластине образуется электростатический рельеф. Изображение четко видно при нанесении на этот рельеф дисперсного порошка.
Усиливающие металлические и флюоресцентные экраны применяют для сокращения времени просвечивания. Усиливающее действие экранов характеризуется коэффициентом усиления, определяемым отношением времен просвечивания без экрана и с экраном.
Усиливающее действие металлических экранов, используемых при контроле методом прямой экспозиции, определяется вторичными электронами, образующимися в экране при прохождении через него ионизирующего излучения. Экраны изготовляют из фольги тяжелых металлов (свинец, вольфрам, олово и др.), так как она обеспечивает высокие коэффициенты усиления. Для каждого источника ионизирующего излучения материал экрана следует выбирать в зависимости от его энергии, в частности, для рентгеновского излучения целесообразно использовать олово, вольфрам, свинец, для -γ-излучения —вольфрам, свинец. Толщина экрана должна быть равна максимальной длине пробега вторичных электронов в экране.
Усиливающее действие флюоресцентных экранов определяется действием фотонов видимой, сине-фиолетовой, ультрафиолетовой и инфракрасной областей спектра, высвечиваемых из люминофоров при прохождении через них ионизирующего излучения. В качестве люминофоров используют ZnS, CdS, BaSO4, PbSO4 CaWО4и др.
Флюоресцентные экраны изготовляют в виде пластмассовых или картонных подложек, на которые наносят слой люминофора. Эти экраны рекомендуется использовать с экранными радиографическими пленками, поскольку спектральная чувствительность эмульсии пленки и спектр свечения экранов хорошо согласуются.
При радиографии применяют флюорометаллические усиливающие экраны в виде свинцовой подложки с нанесенным па нее слоем люминофора. Они имеют больший коэффициент усиления, чем металлические, и обеспечивают лучшую чувствительность, чем флюоресцентные экраны.
Усиливающие экраны используют в виде заднего и переднего экранов, между которыми размещены радиографические пленки. При этом увеличивается коэффициент усиления и уменьшается влияние рассеянного излучения на пленку. Толщину металлических экранов, а также материал люминофора и его количество в составе флюоресцентпых экранов выбирают в зависимости от типа источника излучения.
Рис. Схема рентгеновской трубки: 1 — катод; 2 — фокусирующие пластины;
З — нить накала; 4 — анод
Электрические свойства рентгеновской трубки характеризуются ускоряющим напряжением U, анодным током і и током накала ія.І
Оптические свойства рентгеновской трубки определяются формой и размерами оптического фокуса трубки. В настоящее время применяют трубки с круглым или прямоугольным (линейным) фокусом. Импульсные рентгеновские трубки предназначены для исследования быстропротекающих процессов. Длительность импульсов ~20 нс. В этих трубках за короткий промежуток времени создается ток 103—105 А. Анод в таких трубках выполняется в виде вольфрамовой иглы, а катод — в виде кольца или диска. Трубки работают при разряжении 10-5—10-6 мм рт. ст.
Дата добавления: 2016-01-20; просмотров: 1441;