Методы радиационной дефектоскопии
В зависимости от вида применяемого детектора различают три основных метода радиационного контроля: радиографический, радиоскопический и радиометрический.
Рис.7.9. Классификация методов радиационного контроля.
Радиационная интроскопия – метод радиационного неразрушающего контроля, основанный на преобразовании радиационного изображения контролируемого объекта в световое изображение на выходной экране радиационно-оптического преобразователя, причем анализ полученного изображения проводится в процессе контроля.
Чувствительность этого метода несколько меньше, чем радиографии, но его преимуществами являются повышенная достоверность получаемых результатов благодаря возможности стереоскопического видения дефектов и рассмотрения изделий под разными углами, «экспрессность» и непрерывность контроля.
Радиометрическая дефектоскопия – метод получения информации о внутреннем состоянии контролируемого изделия, просвечиваемого ионизирующим излучением, в виде электрических сигналов (различной величины, длительности или количества).
Этот метод обеспечивает наибольшие возможности автоматизации процесса контроля и осуществления автоматической обратной связи контроля и технологического процесса изготовления изделия. Преимуществом метода является возможность проведения непрерывного высокопроизводительного контроля качества изделия, обусловленная высоким быстродействием применения аппаратуры. По чувствительности этот метод не уступает радиографии.
При радиографическом методе, который является основным (~ 90%) радиационной дефектоскопии в качестве детектора используется радиографическая пленка.
Основой радиографической пленки служит гибкая прозрачная подложка 4 толщиной 100-200 мкм из негорючей пластмассы – ацетатцеллюлозы (рис. 7.10).
Рис.7.10. Схема строения радиографической пленки:
1- желатин; 2-эмульсия; 3-спецклей; 4-подложка.
Чтобы зафиксировать полученное изображение, т.е. сделать его нечувствительным к свету, пленку обрабатывают в растворе закрепителя.
Ксерография. Этот метод контроля представляет собой процесс получения изображения на поверхности пластины, электрические свойства которой изменяются в соответствии с энергией воспринятого рентгеновского или гамма-излучения.
Радиоскопия. Этот метод контроля основан на просвечивании контролируемых объектов рентгеновским излучением с последующим преобразованием радиационного изображения объекта в светотеневое или электронное и передачей этого изображения на расстояние с помощью оптики или телевизионной техники для визуального анализа на выходных экранах. Назначение радиоскопического метода в основном то же, что и радиография. Целесообразность этого метода определяется с учетом того, что по сравнению с радиографией чувствительность радиоскопического метода к дефектам примерно в 2 раза ниже, а производительность в 3-5 раз выше. Этот метод позволяет просматривать внутреннюю структуру контролируемого изделия в процессе его перемещения относительно входного экрана со скоростью от 0,3 до 1,5 м/мин в зависимости от типа преобразователя и толщины изделия. В качестве преобразователей теневого радиационного изображения в светотеневое или электронное применяют флуороскопический экран, сцинтилляционный кристалл, электронно-оптическое устройство и реже электролюминесцентный экран. Особое положение занимает рентген-видикон, преобразующий рентгеновское изображение объекта непосредственно в видеосигнал без потери информации.
Рентген-видиконы сочетают в себе световую передающую телевизионную камеру (видикон) с чувствительным к рентгеновскому излучению фотопроводящим слоем на основе оксида цинка, оксида свинца, аморфного селена, сернистой сурьмы и других соединений, нанесенного на алюминиевый диск (рис. 7.11). Под действием ионизирующего излучения с фотопроводящего слоя испускаются фотоэлектроны, которые ускоряются электрическим полем и регистрируются катодом трубки. Далее полученный сигнал передается через телевизионный блок связи на приемную трубку, где происходит преобразование электронного изображения в световое. Увеличение рентген-видикона составляет 2-50х, разрушающая способность 30-50 линий/мм.
Рис. 7.11. Блок-схема рентген-видикона:
1 – излучение, 2 – сварное соединение, 3 – рентген-видикон, 4 – блок связи, 5 – информационная телевизионная система.
Недостатками рентген-видикона являются значительная инерционность и низкий динамический диапазон. Малая толщина (не более 0,3 мм) входного экрана не позволяет применять рентген-видиконы для регистрации фотонов в диапазоне высоких энергий.
Радиометрический метод. Он основан на просвечивании изделий ионизирующим излучением с преобразованием плотности потока или спектрального состава прошедшего излучения в пропорциональный электрический сигнал. Любая система радиометрического контроля содержит источник излучения, детектор, схему обработки и регистрации информации (рис.7.12). В качестве источников излучения применяют в основном гамма-изотопы, ускорители и реже рентгеновские аппараты. Детекторами излучения являются в основном сцинтилляционные кристаллы с фотоэлектронными умножителями (ФЭУ), реже ионизационные камеры и газоразрядные счетчики.
Рис. 7.12. Схема радиометрического метода контроля:1 – источник излучения, 2 – коллиматоры, 3 – контролируемый объект, 4 – направления перемещения, 5 – сцинтилляционный кристалл, 6 – фотоэлектронный умножитель, 7 – усилитель, 8– регистрирующий прибор.
Узкий (коллимированный) пучок ионизирующего излучения (рис.2.12) перемещается по контролируемому объекту, последовательно просвечивая все его участки. Излучение, прошедшее через объект, регистрируется счетчиком, на выходе которого образуется электрический сигнал с величиной, пропорциональной интенсивности поступающего излучения. Электрический сигнал, прошедший усилитель, регистрируется устройством, которым может быть самописец, осциллограф, миллиамперметр и т.д. При наличии дефекта в шве регистрируется увеличение интенсивности.