射线检测设备及器材

第二章射线检测的设备和器材射线检测第二章射线检测设备及器材•第一节X射线机•第二节γ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、特点及发展•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0.34～0.5MpaSF6气体)（4）按工作频率分•工频（50－60Hz）――油绝缘X机•变频（170－400Hz）――气绝缘X机•恒频（约200Hz）――气绝缘X机•高频（1～100KHZ）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、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――圆焦点（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η=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金属陶瓷管的优点：抗震性强，不易破碎；真空度高，电性能好，管子寿命长；容易焊接铍窗口；对250Kv以上的管子，尺寸可以比玻璃管小得多。mmHg7610~10•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mA3A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：圆焦点――直径；长方焦点――长×宽X射线管的焦点：（5）辐射场强度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。30°角度相对强度40°20°10°0°951041008031不同角度上X射线的强度分布（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。mmHg7610~10（7）X射线管的寿命定义:X射线管辐射剂量率降为初始值的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TE080%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射线机的电器原理射线发生器操作箱~220v接地电缆线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12864579103～220vKV取样mA取样T20A2A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8－mA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•X射线机的基本结构•高压部分：X射线管、高压发生器（高压变压器、灯丝变压器、高压整流管和高压电容）、高压电缆。•冷却部分：油冷、气冷。•保护部分：独立电路的短路过流、阳极冷却、射线管的过载（过压过流）、零位保护、接地保护、其他保护。•控制部分：管电压调节、管电流调节、操作指示部分。•X射线机的主要技术条件•电气性能的一般要求•使用性能的一般要求•1、穿透力•2、透照灵敏度•3、辐射场和辐射角度偏差•4、允许漏射线剂量率常用X射线探伤机型号及主要技术参数国产定向玻璃管X射线机型号辐射角度：40°最大穿透能力（钢）射线发生器外形尺寸XXQ-100510mmXXQ-160518mmΦ225×580mmXXQ-200528mmΦ270×665mmXXQ-250538mmΦ320×710mmXXQ-300548mmΦ340×820mm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射线机型号辐射角度：40°最大穿透能力（钢）射线发生器外形尺寸XXＧ-200530mmΦ280×610mmXXＧ-250540mmΦ320×620mmXXＧ-300550mmΦ340×650mm常用X射线探伤机型号及主要技术参数国产周向X射线机型号有效辐射角度最大穿透能力（钢）射线发生器外形尺寸XXH-1005平靶22×360°8mm锥靶±12×360°7mmXXH-1605平靶22×360°17mm锥靶±12×360°14mmΦ225×580mmXXH-2005平靶22×360°27mm锥靶±12×360°24mmΦ270×665mmXXH-2505平靶22×360°36mm锥靶±12×360°34mmΦ320×710mmXXH-3005平靶22×360°46mm锥靶±12×360°44mmΦ340×820mm比利时ICM公司SITE-X系列定向X射线机型号有效辐射角度40°×60°最大穿透能力（钢）（700mm,20min,D=1.5）机头外形尺寸及重量D200439mmΦ305×716mm,19.5kgD225445mmΦ305×716mm,19.5kgD250452mmΦ305×716mm,19.5kgD300663mmΦ346×831mm,31kgD320669mmΦ346×831mm,31kgD360582mmΦ400×930mm,46kg比利时ICM公司SITE-X系列周向X射线机型号有效辐射角度40°×360°最大穿透能力（钢）（700mm,20min,D=1.5）机头外形尺寸及重量C200435mmΦ305×716mm,19.5kgC225440mmΦ305×716mm,19.5kgC250448mmΦ305×716mm,19.5kgC300560mmΦ346×831mm,32kgC320565mmΦ346×831mm,32kgC360576mmΦ400×930mm,46kg•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。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)①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。②控制箱内整流调压单元有元件穿了，造成短路而跳闸。③控制箱内逆变斩波单元有故障④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，轴流风机不工作①电源没有接好②控制箱上2A保险烧断③电源开关（功率开关）坏④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①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。②十芯电缆没有接好或有断线③轴流风机本身坏，风叶受阻或损坏④机头内线路有故障4、送不上高压①准备灯不亮,准备时间不到.②十芯电缆线未接好或”6#、9#”线有断线③温度过高,温度继电器保护.④控制箱内有故障.5、能送上高压,但是几秒后高压掉①控制箱上20A保险烧断②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#）③控制箱内有故障④机头内高压包击穿或X射线管灯丝烧断6、能送上高压,但功率开关迅速跳闸①高压包击穿②X射线管漏气或击穿③功率开关坏④控制箱内有故障7、能送上高压,但是MA灯不亮①MA灯坏②控制箱内指示回路有问题③MA低,但能维持.升高压可能就好了④控制箱内MA保护回路有问题8、射线弱①控制箱内参数失调②X射线管老化9、能送上高压,但是高压灯不亮①高压灯坏或灯泡松动接触不良②高压灯指示回路有故障.10、频繁烧20A保险①保险管本身质量有问题②20A保险座绝缘不好或内部有积碳接触不良③高压包击穿④X射线管击穿或漏气⑤控制箱内有故障第二节γ射线机•一、常用γ源•二、γ探伤设备的特点•三、γ探伤设备的分类和结构•四、γ射线机的操作第二节γ射线机一、常用γ源重要概念：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γ强度大；非同种源则不一定。γ源不是每个核的衰变都放出γ光子，如Tm170只有总数的8％。工业用γ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γ源：―Co60、Ir192、Se75使用较少的γ源