射线检测设备及器材RT-II.ppt
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1、第二章 射线检测设备及器材,黄新超河南省锅炉压力容器安全检测研究院2009年10月,第一章 射线检测设备及器材,第一节 X射线机第二节 射线机第三节 射线胶片第四节 射线照相的辅助器材,第一节 X射线机,一、X射线机的分类和发展二、X射线管三、X射线机的电器原理四、X射线机的使用注意事项,第一节 X射线机 一、X射线机的分类和发展X射线按能量高低分为:普通X射线机管电压500KV;高能X射线机能量1Mev,1、普通X射线机的分类:(1)按结构分 携带式X射线机:管电压300KV 电流5mA 结构简单,体积小、重量轻、适用高空和野外作业。移动式X射线机:管电压可达500KV 电流较大可达数十mA
2、 结构复杂,体积和重量大、适用固定或半固定使用,(2)按辐射场分 定向X射线机:40左右圆锥角定向辐射、适用定向单张拍片。周向X射线机:(平靶、锥靶)360 周向辐射、适用环焊缝周向曝光。,定向玻璃,定向陶瓷,周向X射线机,周向平靶,周向锥靶,(3)按绝缘介质分 油绝缘主要在移动X射线机采用(一般用25号或45号(指凝结温度25度)变压器油,2.5mm标准间隙测试,耐 压50KV 气绝缘主要在携带式X射线机采用(用高纯度、压力在0.340.5Mpa SF6气体),(4)按工作频率分 工频(5060Hz)油绝缘X机 变频(170400 Hz)气绝缘X机 恒频(约200 Hz)气绝缘X机 高频(1
3、100KHZ)比利时ICM 恒压 比利时ICM 德国依克斯朗 穿透能力:恒压 高频 变频、恒频工频(同管电压、管电流),2、携带式X射线机的历史和发展方向 历史:发展方向:(1)机头小型化、轻量化(2)向高频、恒压方向发展,3、高能X射线机的分类(1)电子感应加速器(2)电子直线加速器(3)电子回旋加速器,二、X射线管 1、X射线管的分类:(1)按外壳材料分:玻璃管和陶瓷管;(2)按射线辐射场分:定向管(定向玻璃管、定向陶瓷管)周向管(锥靶和平靶)平靶散热效果好,拍片时焊缝投影倾斜,纵向裂纹可能漏检。(3)按特殊使用性能分为微焦点管、棒阳极管、软X射线管、脉冲X射线管、旋转阳极X射线管。,2、
4、X射线管的结构(1)阴极:由灯丝和阴极罩组成 灯丝:作用发射电子 材料钨丝(发射效率高,不易损坏)形状园焦点(盘香形);线焦点(螺管形)阴极罩:作用聚集电子 材料铜,定向X射线管的结构,阴极,电子束,阳极,靶,X射线,X射线管结构示意图,外壳,周向锥靶X射线管的结构,阴极,电子束,阳极,靶,X射线,X射线管结构示意图,外壳,周向平靶X射线管的结构,阴极,电子束,阳极,靶,X射线,X射线管结构示意图,外壳,(2)阳极:由阳极靶、阳极体和阳极罩组成 阳极靶:作用接受高速电子的轰击,动能约1转换为X射线(产生效率=KiZV),99转化为热能。材料钨 熔点高(3387 C)原子序数大(Z=74)转换效
5、率高,钼熔点(2600 C)原子序数(Z=42)标识谱软X射线(利用的是它的标识谱)阳极体:作用支撑靶面、传送靶上的热量。材料无氧铜(导热率高)阳极罩:作用吸收散乱射线和二次电子(轰击阳极靶产生)材料通常用钢、钨(提高吸收散乱射线效率),安装铍窗口(可透过更多的软X射线),(3)阳极的冷却方式:辐射散热:用于携带式X射线机 冲油冷却:用于移动式X射线机 旋转阳极冷却用于大电流医疗用X射线机(4)外壳 作用保持真空度 材料 耐高温的石英玻璃或陶瓷,4、X射线管的技术性能(1)阴极特性:定义:灯丝温度与管电流(饱和电流密度)的关系 特点:管电流随灯丝温度升高(发射电子的数量增多)而增大。,灯丝温度
6、,管电流,阴极特性曲线,(2)阳极特性:定义:管电压与管电流的关系 特点:由于X射线管工作在饱和区,因此要改变管电流只有改变灯丝的加热电流(即灯丝温度或灯丝两端的电压)结论:X射线管的管电压和管电流可以独立进行调节,管电压KV,管电流mA,3A灯丝电流,5A灯丝电流,阳极特性曲线,(3)X射线管的管电压 定义指峰值电压(KVp)表示 特点穿透能力与管电压有近似直线关系(4)X射线管的焦点 实际焦点阳极靶被电子轰击的部分(焦点大,散热好;焦点小,几何不清析度高。)有效焦点实际焦点垂直于管轴线上的正投影 说明书描述的是有效焦点。表示方法:园焦点直径;长方焦点长宽,X射线管的焦点:,(5)辐射场强度
7、的分布 阴极侧强度比阳极侧强,30 辐射角最强。阴极侧软射线成分多,照相黑度和阳极侧差不多。,(6)X射线管的真空度 训机目的:提高X管真空度,稳定工作。训机方法:低mA;从低KV逐渐升到高KV.为什么训机能提高真空度?X射线管工作时管内存在吸气和放气两个过程,一是,高速运动的电子与X光管内的空气分子碰撞,使其电离,电离形成的正、负离子在加速电场中分别向阴阳极移动而被吸收,称为吸气过程;另一过程是,随着温度的提高,管子内壁吸附的气体被逐步地释放出来,称为放气过程。吸气过程使真空度提高,放气过程使真空度降低,当两个过程达到平衡时,就决定了X管的真空度。,(7)X射线管的寿命 定义:X射线管辐射剂
8、量率降为初始值的80的时限(由于灯丝发射电子的能力降低)。玻璃管 寿命400小时 陶瓷管 寿命1000小时 比利时ICMX光管的寿命达8000小时以上。,时间(小时),寿命T,E0,80%E0,辐射剂量率,延长X射线管使用寿命的有效措施:(1)、送高压前灯丝预热活化(2)、尽量避免长时间满负荷使用,最高管电压控制在90以内(3)、使用中保证阳极及时冷却,如采用1:1工作方式等(4)、严格按照说明书进行训机,三、X射线机的电器原理,X射线,变频充气X射线探伤机结构原理图,整流调压,逆变/斩波,触发、计时、保护等控制单元,滤波,1,2,8,6,4,5,7,9,10,3,220v,KV取样,mA取样
9、,T,20A,2A,高压包,X光管,控制箱,9芯快速插头的线号:3、5高压初级1、4机头风机8mA取样线6温度继电器9地线7与1或4号线指示红灯2空,常用X射线探伤机型号及主要技术参数国产定向玻璃管X射线机,常用X射线探伤机型号及主要技术参数国产定向陶瓷管X射线机,常用X射线探伤机型号及主要技术参数国产周向X射线机,比利时ICM 公司SITE-X系列 定向X射线机,比利时ICM 公司SITE-X系列 周向X射线机,四、X射线机的使用注意事项1、X射线机给电源之前应检查:(1)电源及其配置是否正确;(2)机头真空压力表的气压是否正常;(3)电源线、电缆线插接是否正确;(4)控制箱和机头是否匹配。
10、2、送上电源,开高压之前应检查(1)机头风机工作是否正常;(2)控制箱、机头内是否有异常声音。,3、使用之前一定要按照说明书进行训机4、设备上配置的保险管损坏,一定要按照同规格更换,切勿用金属丝替代;若频繁烧保险,应立即停止使用,切忌再开高压,以免故障扩大化。5、设备出现故障,应交专业部门维修。6、定期进行校验。,五、射线机常见的故障及排除方法,1、送不上电源(送上电源,功率开关跳闸)电源不对,有可能接到两根火线上了。射线机正确的电源:220V 单相交流电。控制箱内整流调压单元有元件穿了,造成短路而跳闸。控制箱内逆变斩波单元有故障控制箱内其它部分有短路现象,2、功率开关能送上,电源指示灯不亮,
11、轴流风机不工作电源没有接好 控制箱上2A保险烧断电源开关(功率开关)坏控制箱内其它线路有故障,3、电源指示灯亮,但机头内轴流见机不工作先检查控制箱十芯出线中“4#、5#”线是否有220V交流输出。若没有,说明控制箱内部故障。若有输出,可能是以下原因。十芯电缆没有接好或有断线轴流风机本身坏,风叶受阻或损坏机头内线路有故障,4、送不上高压准备灯不亮,准备时间不到.十芯电缆线未接好或”6#、9#”线有断线温度过高,温度继电器保护.控制箱内有故障.,5、能送上高压,但是几秒后高压掉控制箱上20A保险烧断低压电缆线未接好或有断线(mA取样线或高压初级2线,8#、1#、2#)控制箱内有故障机头内高压包击穿
12、或X射线管灯丝烧断,6、能送上高压,但功率开关迅速跳闸高压包击穿X射线管漏气或击穿功率开关坏控制箱内有故障,7、能送上高压,但是MA灯不亮MA灯坏控制箱内指示回路有问题MA低,但能维持.升高压可能就好了控制箱内MA保护回路有问题,8、射线弱控制箱内参数失调X射线管老化9、能送上高压,但是高压灯不亮高压灯坏或灯泡松动接触不良高压灯指示回路有故障.,10、频繁烧20A保险保险管本身质量有问题 20A保险座绝缘不好或内部有积碳接触不良高压包击穿X射线管击穿或漏气控制箱内有故障,第二节 射线机,一、常用源二、探伤设备的特点三、探伤设备的分类和结构四、射线机的操作,第二节 射线机,一、常用源,几个重要概
13、念:活度、比活度,活 度单位时间内发生的衰变数。比活度单位质量放射源的放射性活度。能表示活度、还能表示纯度。同种源活度大则辐射强度大;非同种源则不一定。源不是每个核的衰变都放出光子,如Tm170 只有总数的8。,工业用源的要求:1、半衰期长;2、比活度高(源尺寸可做小);3、能量适宜;4、价格便宜;常用的源:Co60、Ir192、Se75 使用较少的源Cs137、Tm170、Yb169,二、探伤设备的特点(与普通X机相比)主要优点1、探测厚度大Co60可达200mm2、适用野外和高空作业体积小、重量轻(如:Ir192主机20Kg);不用电、水;3、效率高球罐全景曝光4、可连续操作没有冷却的要求
14、5、故障少结构较简单且没有电控部分(但违规操作风险大),主要缺点为:1、可靠性和防护方面的要求高。2、射线能量不可调节,无法按透照厚度选择能量。3、射线强度随时间减弱,曝光时间有时较长。4、固有不清晰度较大,对比度较小,通常灵敏度低于X射线。,三、探伤设备的分类和结构(1)探伤设备的分类按源的种类:Co60、Ir192、Se75、Cs137、Tm170、Yb169按机体输源通道:S通道、直通道按使用场所:便携式、移动式、固定式、管道爬行器,S通道、直通道的主要区别:,(2)、探伤设备的结构(五部分)1、源组件源、包壳(双层:不锈钢和铝)、源鞭(不锈钢)2、机体不锈钢外壳+贫化铀(铀238)内衬
15、;S通道和直通道两种;安全锁。3、驱动机构摇动手柄、控制缆索和导管4、输源管3根(包塑软管)5、附件:准直器(限制射线辐射方向,如单张拍片);定向架(固定手柄等)曝光计算尺(计算曝光时间)换源器(换源专用)射线监测仪、个人剂量笔、音响报警器(安全监测),四、射线机的操作 1、使用射线机应注意的问题使用射线机之前,必须首先详细阅读随机使用说明书。使用射线机的操作人员首先须经当地环保部门进行防护专业知识培训,持证上岗。操作射线机时,现场必须有环境剂量监测仪监测,不允许在没有剂量仪情况下工作,以免发生超剂量事故;操作人员必须随带射线剂量报警仪监测,且至少有两台以上报警仪在现场监测复核校对。严禁射线机
16、带故障操作,发现问题及时与制造厂联系,待修复正常后使用。,硒75射线探伤机,铱192射线探伤,2、射线机操作时要注意的关键点射线机安装时传输机构的控制缆要铺直(弯曲半径1M);输源管弯曲半径不能太小(直通道500mm,S通道300mm),多根连接使用时,一般不得超过三根。机体的输入端一定要确保控制缆阳接头和源辫连接牢固(暨源辫与控制缆球接头连接挂勾好后)可用手握住控 制缆套管向后拉,检查是否能拉脱。机体的输出端一定要确保与输源导管接头连接可靠,可用手握住输源导管往后拉,检查是否能拉脱。,操作人员转动控制缆摇柄(顺时针方向)时应快速轻转,严禁猛劲狠转造成传输控制缆损坏。(如摇手柄有困难,则应反向
17、摇动,将源收回机头内,查明原因后再摇)当一次曝光完毕后,摇动传输机构使射线源回位到探伤机内,并用射线剂量报警仪检查(应停止响音)。在离开拍片现场时,还应用剂量仪对现场环境再次检查,剂量是否在本底范围内,同时测量射线机侧面,确认射线源是否在容器安全位置。,3、换源 射线机换源通常可以将设备运回厂家完成;有倒源罐(换源器)的企业可以自行完成。,第三节 射线胶片,一、射线胶片的结构与特点二、感光原理和潜影的形成三、射线胶片特性四、卤化银粒度对胶片性能的影响五、胶片系统的分类六、胶片的使用和保管,第三节 射线胶片,一、射线胶片的结构与特点1、结构片基 作用胶片的骨架 厚度0.1750.2mm 材料醋酸
18、纤维、涤纶(强度高,适用自动冲洗)颜色白色、浅兰色(观察效果好)结合层 作用粘结感光乳剂层和片基 材料明胶、水、润湿剂、防静电剂,感光乳剂层 作用感光 厚度1020m 材料溴化银微粒(0.510m)明胶(使银颗粒分布均匀、略有增感作用)碘化银(改善感光性能、5)、少量防灰雾剂、稳定剂、坚膜剂 银的含量10-20 g/m2 感光速度取决于卤化银的含量,卤化银颗粒团的大小和形状,保护层 作用:防止感光乳剂层受到污损和摩擦 厚度:12m 材料:明胶、坚膜剂、防腐剂、防静电剂、毛面剂2、特点 胶片片基双面涂布感光乳剂层,提高胶片的感光速度;胶片厚度,二、感光原理和潜影的形成1、潜影 定义可见光或X/射
19、线照射胶片,感光乳剂层产生眼睛看不见的影像。形成机理在感光乳剂中,由微量的银质点集中在AgBr晶体的缺陷和位错部分,形成感光中心,在光子的作用下(经过四个阶段)形成潜影中心,由无数的潜影中心组成了潜影。,用化学方程表示:照射前 照射后 衰退机理:潜影形成后,相隔很长时间才显影,得到的影像比即时冲洗的影像淡的现象。影响因素:温度高、湿度大将加剧潜影衰退,时间越长、衰退越厉害。,2、底片黑度 定义:照射光强L0与透射光强L之比的常用对数值,JB/T4730-2005承压设备无损检测标准对观片灯提出了更高的要求。A 级:1.0D 3.5 1.5D 4.0 AB级:1.2D3.5 2.0D 4.0 B
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