第二章_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（理解）•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周向锥靶周向平靶9周向X射线机（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0.35～0.55MpaSF6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2便携式X射线机固定式X射线机移动式X射线机便携式周向X射线机便携带式定向X射线机爬行式X射线机波纹陶瓷管携带式X射线探伤机XXG-1605型、XXG-2005型、XXG-2505型、XXG-3005型探伤机均为波纹陶瓷管辐射探伤机，其X射线管，采用电压高、功率大、体积小、性能稳定、寿命长的波纹陶瓷管，使X射线发生器体积更小，重量更轻，使用寿命更长，抗震方面更优。XXQ-1005XXQ-1605XXQ-2005XXQ-2505XXQ-3005XXQ-3205XXQ-3505XXH-1005XXH-1605XXH-2005XXH-2505XXH-3005XXH-3205XXH-3505•二、X射线管（理解）•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X射线管的阴极定向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12二、X射线管（理解）（1）普通X射线管结构：主要由阳极(即金属靶)、阴极(即灯丝)和真空管壳构成。X射线管结构示意图是产生X射线的部位。主要由阳极体、阳极靶和阳极罩组成。阳极阳极的基本结构示意图1—阳极罩2—阳极体3—射线窗口4—阳极靶e2≈98%≈2%阳极结构（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：22（3）X射线管的焦点X射线管焦点大小直接影响照相灵敏度X射线管阴极灯丝的形状和大小阴极头聚焦槽的形状灯丝在槽内安装的位置管电压和管电流决定X射线管焦点尺寸的条件实际焦点垂直于管轴线上的正投影叫做有效焦点阳极靶被电子撞击的部分叫做实际焦点实际焦点和有效焦点探伤机说明书提供的焦点尺寸sin0SS203/0SS23焦点尺寸d计算方法：(标准附录E)焦点形状分类正方形焦点：d=a长方形、椭圆形焦点：d=（a+b）/2圆形焦点：d=d正方形椭圆形长方形圆形dbaaaab焦点不同方向的变化焦点大，有利于散热，可承受较大的管电流；焦点小，照相清晰度（几何不清晰度）好，底片灵敏度高。（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ICM的X光管的寿命达8000小时以上。时间（小时）寿命TE080%E0辐射剂量率工作负载特性曲线延长X射线管使用寿命的有效措施（掌握）（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金属陶瓷管训机规定终止使用时间训机方法1天只需自动训机到使用值勤，若使用电压较前一天高，可自动训机至前一天值后手动按10KV/min升至规定值2~7天手动训机，从最低值开始，按10KV/min升至最高值(到210KV时，需休息5min，,然后继续训机，训练完毕后，放置在使用值上。7~30天手动训机，从最低值开始，每5min升一级至最高值。每训10min休息5min30~60天手动训机，从最低值开始，每5min升一级至最高值。每升一级休息5min60天以上按上述方法进行，但需增加休息时间和训练次数。•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（理解）•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射线的产生过程：阴极灯丝被加热产生自由热电子热电子被高压电场加速高速撞击阳极靶韧致辐射辐射X射线产生热能有效散热如果不能很好的散热，阳极靶将被烧毁。陶瓷射线管•X射线机的主要技术条件（理解）•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（掌握）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