X射線探傷簡(jiǎn)介（一）

      射線探傷是利用射線可以穿透物質(zhì)和在物質(zhì)中有衰減的特性來(lái)發(fā)現(xiàn)其中缺陷的一種無(wú)損探傷方法。它可以檢查金屬和非金屬材料及其制品的內(nèi)部缺陷，如焊縫中的氣孔、夾渣、未焊透等體積性缺陷。這種無(wú)損探傷方法有獨(dú)特的優(yōu)越性，即檢驗(yàn)缺陷的直觀性、準(zhǔn)確性和可靠性，而且，得到的射線底片可用于缺陷的分析和作為質(zhì)量憑證存檔。但此法也存在著設(shè)備較復(fù)雜、成本較高的缺點(diǎn)，并需要對(duì)射線進(jìn)行防護(hù)。

X射線的產(chǎn)生

      用來(lái)產(chǎn)生X射線的裝置是X射線管。它由陰極、陽(yáng)極和真空玻璃（或金屬陶瓷）外殼組成，其簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)和工作原理如圖1所示。陰極通以電流加熱至白熾狀態(tài)時(shí)，其陽(yáng)極周圍形成電子云，當(dāng)在陽(yáng)極與陰極間施加高壓時(shí)，電子加速穿過(guò)真空空間，高速運(yùn)動(dòng)的電子束集中轟擊陽(yáng)極靶子的一個(gè)面積（幾平方毫米左右、稱實(shí)際焦點(diǎn)），電子被阻擋減速和吸收，其部分動(dòng)能（約1%）轉(zhuǎn)換為X射線,其余99%以上的能量變成熱能。

圖1  X射線的產(chǎn)生示意圖

X射線的主要性質(zhì)

      ?不可見，以光速直線傳播。

      ?具有可穿透可見光不能穿透的物質(zhì)如骨骼、金屬等的能力，并且在物質(zhì)中有衰減的特性。

      ?可以使物質(zhì)電離，能使膠片感光，亦能使某些物質(zhì)產(chǎn)生熒光。

γ射線的產(chǎn)生及性質(zhì)

      γ射線是由放射性物質(zhì)（60Co、192Ir等）內(nèi)部原子核的衰變過(guò)程產(chǎn)生的。

      γ射線的性質(zhì)與X射線相似，由于其波長(zhǎng)比X射線短，因而射線能量高，具有更大的穿透力。例如，目前廣泛使用的γ射線源60Co，它可以檢查250mm厚的銅質(zhì)工件、350mm厚的鋁制工件和300mm厚的鋼制工件。

射線與物質(zhì)的相互作用

      當(dāng)射線穿透物質(zhì)時(shí)，由于物質(zhì)對(duì)射線有吸收和散射作用，從而引起射線能量的衰減。

      射線在物質(zhì)中的衰減是呈負(fù)指數(shù)規(guī)律變化的，以強(qiáng)度為I0的一束平行射線束穿過(guò)厚度為δ的物質(zhì)為例，穿過(guò)物質(zhì)后的射線強(qiáng)度為：

I=I0e－μδ

      式中：

      I：射線透過(guò)厚度δ的物質(zhì)的射線強(qiáng)度；

      I0：射線的初始強(qiáng)度；

      e：自然對(duì)數(shù)的底；

      δ：透過(guò)物質(zhì)的厚度；

      μ：衰減系數(shù)（㎝-1）

射線照相法

      射線照相法是根據(jù)被檢工件與其內(nèi)部缺陷介質(zhì)對(duì)射線能量衰減程度的不同，使得射線透過(guò)工件后的強(qiáng)度不同，使缺陷能在射線底片上顯示出來(lái)的方法。如圖2所示，從X射線機(jī)發(fā)射出來(lái)的X射線透過(guò)工件時(shí)，由于缺陷內(nèi)部介質(zhì)對(duì)射線的吸收能力和周圍完好部位不一樣，因而透過(guò)缺陷部位的射線強(qiáng)度不同于周圍完好部位。把膠片放在工件適當(dāng)位置，在感光膠片上，有缺陷部位和無(wú)缺陷部位將接受不同的射線曝光。再經(jīng)過(guò)暗室處理后，得到底片。然后把底片放在觀片燈上*可以明顯觀察到缺陷處和無(wú)缺陷處具有不同的黑度。評(píng)片人員據(jù)此*可以判斷缺陷的情況。

圖2射線照相法原理

射線熒光屏觀察法

      熒光屏觀察法是將透過(guò)被檢物體后的不同強(qiáng)度的射線，投射在涂有熒光物質(zhì)的熒光屏上，激發(fā)出不同強(qiáng)度的熒光而得到物體內(nèi)部的影象的方法。

      此法所用設(shè)備主要由X射線發(fā)生器及其控制設(shè)備﹑熒光屏﹑觀察和記錄用的輔助設(shè)備﹑防護(hù)及傳送工件的裝置等幾部分組成。檢驗(yàn)時(shí)，把工件送至觀察箱上，X射線管發(fā)出的射線透過(guò)被檢工件，落到與之緊挨著的熒光屏上，顯示的缺陷影象經(jīng)平面鏡反射后，通過(guò)平行于鏡子的鉛玻璃觀察。

      熒光屏觀察法只能檢查較薄且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的工件，同時(shí)靈敏度較差，*高靈敏度在2%～3%，大量檢驗(yàn)時(shí)，靈敏度*高只達(dá)4%～7%，對(duì)于微小裂紋是無(wú)法發(fā)現(xiàn)的。

射線實(shí)時(shí)成象檢驗(yàn)

      射線實(shí)時(shí)成象檢驗(yàn)是工業(yè)射線探傷很有發(fā)展前途的一種新技術(shù)，與傳統(tǒng)的射線照相法相比具有實(shí)時(shí)、高效、不用射線膠片、可記錄和勞動(dòng)條件好等顯著優(yōu)點(diǎn)。由于它采用X射線源，常稱為X射線實(shí)時(shí)成象檢驗(yàn)。國(guó)內(nèi)外將它主要用于鋼管、壓力容器殼體焊縫檢查；微電子器件和集成電路檢查；食品包裝夾雜物檢查及海關(guān)安全檢查等。

      這種方法是利用小焦點(diǎn)或微焦點(diǎn)X射線源透照工件，利用一定的器件將X射線圖象轉(zhuǎn)換為可見光圖象，再通過(guò)電視攝象機(jī)攝象后，將圖象直接或通過(guò)計(jì)算機(jī)處理后再顯示在電視監(jiān)視屏上，以此來(lái)評(píng)定工件內(nèi)部的質(zhì)量。通常所說(shuō)的工業(yè)X射線電視探傷，是指X光圖象增強(qiáng)電視成象法，該法在國(guó)內(nèi)外應(yīng)用*為廣泛，是當(dāng)今射線實(shí)時(shí)成象檢驗(yàn)的主流設(shè)備，其探傷靈敏度已高于2%，并可與射線照相法相*。該法探傷系統(tǒng)基本組成如圖3所示。

圖3 X光電增強(qiáng)—電視成法探傷系統(tǒng)

      1：射線源；
      2、5：電動(dòng)光闌；
      3：X射線束；
      4：工件；

      6：圖象增強(qiáng)器：
      7：耦合透鏡組；
      8：電視攝象機(jī)；

      9：控制器；
      10：圖象處理器；
      11：監(jiān)視器；
      12：防護(hù)設(shè)施。

射線計(jì)算機(jī)斷層掃描技術(shù)

      計(jì)算機(jī)斷層掃描技術(shù)，簡(jiǎn)稱CT（Computertomography）。它是根據(jù)物體橫斷面的一組投影數(shù)據(jù)，經(jīng)計(jì)算機(jī)處理后，得到物體橫斷面的圖象。其裝置結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖4射線工業(yè)CT系統(tǒng)組成框圖

      1：射線源；
      2：工件；
      3：檢測(cè)器；
      4：數(shù)據(jù)采集部；

      5：高速運(yùn)算器；
      6：計(jì)算機(jī)CPU；
      7：控制器；

      8：顯示器；
      9：攝影單元；
      10：磁盤；
      11：防護(hù)設(shè)施；

      12：機(jī)械控制單元；
      13：射線控制單元；

      14：應(yīng)用軟件；
      15：圖象處理器。

      射線源發(fā)出扇形束射線，被工件衰減后的射線強(qiáng)度投影數(shù)據(jù)經(jīng)接收檢測(cè)器（300個(gè)左右，能覆蓋整個(gè)扇形掃描區(qū)域）采集，并進(jìn)行從模擬量到數(shù)字量的高速A/D轉(zhuǎn)換，形成數(shù)字信息。在一次掃描結(jié)束后，工作轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度再進(jìn)行下一次掃描，如此反復(fù)下去，即可采集到若干組數(shù)據(jù)。這些數(shù)字信息在高速運(yùn)算器中進(jìn)行修正﹑圖象重建處理和暫存，在計(jì)算機(jī)CPU的統(tǒng)一管理及應(yīng)用軟件支持下，便可獲得被檢物體某一斷面的真實(shí)圖象，顯示于監(jiān)視器上。