Что ограничивает применение импульсных рентгеновских аппаратов

Принцип действия импульсных рентгеновских аппаратов

Принципиальная схема. В основе работы импульсного аппарат лежит принцип накопления энергии за сравнительно долгий промежуток времени и последующей ее реализации за существенно более короткий промежуток вре­мени.

Все импульсные аппараты выполнены по одной принципиальной схеме (рис. 3.2):

Что ограничивает применение импульсных рентгеновских аппаратов. Смотреть фото Что ограничивает применение импульсных рентгеновских аппаратов. Смотреть картинку Что ограничивает применение импульсных рентгеновских аппаратов. Картинка про Что ограничивает применение импульсных рентгеновских аппаратов. Фото Что ограничивает применение импульсных рентгеновских аппаратов

Рисунок 3.2 – Принципиальная схема импульсных аппаратов (серии АРИНА)

При замыкании ключа К предварительно заряженный накопительный конденсатор С1 разряжается через первичную обмотку трансформатора Тр. При этом во вторичной его обмотке возникает импульс высокого напряжения длительностью порядка 10-6с, заряжающий выходную емкость С2 до напряже­ния 100-200 кВ в зависимости от типа аппарата.

Разрядник-обостритель Р преобразует энергию, накопленную в емкости С2, в импульс высокого напряжения длительностью 10-8с, который приклады­вается к электродам рентгеновской трубки Т.

В аппаратах АРИНА используется не обычная рентгеновская трубка с на-кальным катодом, а так называемая трубка с взрывной электронной эмиссией.

В качестве катода в такой трубке используется вольфрамовая фольга тол­щиной в несколько микрон.

Под действием импульса высокого напряжения очень короткой длитель­ности (который обеспечивается разрядником – обострителем) кромка вольфра­мового катода взрывается, образуется облако плазмы, которая является источ­ником электронов. Далее процесс ускорения электронов и возбуждения рентге­новского излучения протекает так же, как и в классических рентгеновских трубках с накальным катодом.

Итак, вместо термоэмиссии – плазменная эмиссия, вместо накаливаемого катода – холодный катод.

При этом необходимым и главным условием образования электронной плазмы является короткий импульс высокого напряжения.

Импульсный трансформатор, разрядник-обостритель и рентгеновская трубка располагаются в металлическом цилиндре, заполненном трансформа­торным маслом. Этот цилиндр, в дальнейшем будем называть его высоко­вольтным блоком, является сердцем всего аппарата. Он определяет ресурс работы прибора, его габаритно-весовые и рентгеновские характеристики.

Рентгеновская трубка

В настоящее время отечественной промышленностью выпускаются 2 ти­па импульсных рентгеновских трубок.

На рис. 3.3 изображен схематический разрез так называемой игольчатой трубки типа ИМА 5-320 Д, которая применяется в аппаратах АРИНА-3, АРИНА-5 и АРИНА-7.

Что ограничивает применение импульсных рентгеновских аппаратов. Смотреть фото Что ограничивает применение импульсных рентгеновских аппаратов. Смотреть картинку Что ограничивает применение импульсных рентгеновских аппаратов. Картинка про Что ограничивает применение импульсных рентгеновских аппаратов. Фото Что ограничивает применение импульсных рентгеновских аппаратов

Рисунок 3.3 – Конструкция импульсной рентгеновской трубки ИМА 5-320 Д

Максимальное рабочее напряжение ее составляет 320 кВ. Лезвийный ка­тод 3 в виде шайбы изготовлен из вольфрамовой фольги толщиной 20 мкм. Внутренняя кромка шайбы и является взрывной кромкой, эмитирующей плаз­му.

Анод 2 выполнен из вольфрамового прутка диаметром 4 мм, заточенного на конус. Конец этого прутка является фокусным пятном трубки. Диаметр его примерно равен 2 мм.

Стальной экран 6, на котором непосредственно укреплен катод, жестко соединен с большим фланцем с помощью кольца 5. Основное назначение экра­на препятствовать осаждению на стеклянный изолятор 8 паров вольфрама, об­разующихся при плазменном разряде.

Штенгель 10 служит для вакуумной откачки объема трубки при ее изго­товлении.

В аппарате АРИНА-1 используется трубка прострельного типа ИМА 2-150 Д (рис. 3.4) с максимальным напряжением 150 кВ.

Что ограничивает применение импульсных рентгеновских аппаратов. Смотреть фото Что ограничивает применение импульсных рентгеновских аппаратов. Смотреть картинку Что ограничивает применение импульсных рентгеновских аппаратов. Картинка про Что ограничивает применение импульсных рентгеновских аппаратов. Фото Что ограничивает применение импульсных рентгеновских аппаратов

Рисунок 3.4 – Конструкция импульсной рентгеновской трубки PIMA 2-150 Д

Здесь катод 3 выполнен из вольфрамовой трубки диаметром 2 мм с тол­щиной стенки 0,2 мм, который установлен на грибовидный электрод 4. Данный электрод защищает стеклянный конический изолятор 6 от конденсации паров металла.

К металлическому цилиндрическому корпусу 5 припаяно выходное плос­кое окно 1 из ковара толщиной 0,2 мм.

Прострельный вольфрамовый анод 2 приварен непосредственно к вы­ходному окну. Штенгель 7 предназначен для вакуумной откачки трубки.

В данной трубке электроны из плазмы, образующейся на кончике цилин­дрического катода, бомбардируют плоский заземленный анод, а рентгеновские фотоны проходят сквозь него и выходное окно. Достоинством такой конструк­ции является возможность размещения исследуемого объекта вплотную у вы­ходного окна трубки. Недостатком же является менее четкое фокусное пятно. К тому же оно имеет большие размеры по сравнению с игольчатой трубкой.

Как та, так и другая описанные рентгеновские трубки имеют существен­но меньшие габариты по сравнению с классическими накальными трубками. Объясняется это тем, что при столь коротких воздействиях высокого напряже­ния (10-8 с) длина стеклянного изолятора сокращается в несколько раз по срав­нению с изоляторами в трубках с постоянным напряжением. Длина же изоля­тора и определяет геометрические размеры любой трубки.

Разрядник-обостритель

Основным элементом высоковольтного блока, его «ахиллесовой пятой», определяющей срок службы аппарата является разрядник-обостритель. На рис. 3.5 изображен разрез разрядника-обострителя Р-43.

Именно он вырабатывает чрезвычайно короткий импульс высокого на­пряжения, обеспечивающий образование электронной плазмы в районе катода рентгеновской трубки.

Что ограничивает применение импульсных рентгеновских аппаратов. Смотреть фото Что ограничивает применение импульсных рентгеновских аппаратов. Смотреть картинку Что ограничивает применение импульсных рентгеновских аппаратов. Картинка про Что ограничивает применение импульсных рентгеновских аппаратов. Фото Что ограничивает применение импульсных рентгеновских аппаратов

Рисунок 3.5 – Разрядник-обостритель

Напряжение срабатывания разрядника-обострителя является рабочим на­пряжением рентгеновской трубки. Поэтому для данного конкретного разряд­ника оно всегда одно и то же и не может регулироваться.

Разрядник имеет два резьбовых вывода, с помощью которых он с одной стороны соединяется с импульсным трансформатором, а с другой – с рентге­новской трубкой.

Металлический корпус разрядника совместно с корпусом высоковольт­ного блока образуют конструктивную выходную емкость С2 (см. рис. в первой статье главы), которая разряжается через рентгеновскую трубку. Именно вели­чина этой емкости определяет амплитуду импульса тока в трубке, а, следова­тельно, и интенсивность рентгеновской вспышки.

Многих потребителей вводит в заблуждение величина напряжения на трубке, указанная в ее паспорте. Следует иметь в виду, что это величина мак­симально допустимая для данного типа трубки.

Реальное же рабочее напряже­ние всегда определяется величиной напряжения срабатывания разрядника-обострителя. Так, например, в аппарате АРИНА-3 используется трубка ИМ А 5-320 Д с максимальным напряжением 320 кВ.

3.3. Особенности рентгенографического контроля импульсными ап­паратами

Рентгенографический контроль импульсными аппаратами, в целом, ана­логичен контролю, выполняющемуся с помощью других видов источников рентгеновского излучения. Вместе с тем, имеется и ряд характерных особенно­стей, обусловленных спецификой этого рода устройств.

В то время как излучение рентгеновских аппаратов с постоянным или пульсирующим напряжением на рентгеновской трубке представляет собой не­прерывный поток рентгеновских фотонов, в той или иной степени лишь слегка промодулированный формой тока и напряжения на трубке, излучение им­пульсных рентгеновских аппаратов имеет вид пачек рентгеновских фотонов, с огромной плотностью фотонов в пачке. Это обусловлено тем, что, как указано в статье, вся накопленная энергия выделяется в виде излучения в течение 10-20 нс.

Поскольку в таком импульсе излучается порядка 1010 рентгеновских фото­нов, то плотность потока составляет порядка 1018 фотонов/с.

Вместе с тем, время накопления энергии для следующего импульса дос­таточно велико, порядка 0,1с, поэтому суммарная или интегральная доза излу­чения за какое-то время достаточно мала.

Более того, она в несколько десятков раз меньше, чем у непрерывно излучающих аппаратов при том же напряжении.

Благодаря тому, что рентгеновская пленка имеет свойство накапливать изменения, происходящие в ней под действием излучения, результат его воз­действия не зависит от того, попадает ли излучение на пленку в виде непрерывного потока фотонов или импульсов, несущих сразу большое их количест­во. В первом случае плотность потемнения пленки линейно растет во времени, тогда как в последнем это изменение происходит «ступеньками». Другими сло­вами, если для непрерывно излучающих аппаратов справедлива формула:

Что ограничивает применение импульсных рентгеновских аппаратов. Смотреть фото Что ограничивает применение импульсных рентгеновских аппаратов. Смотреть картинку Что ограничивает применение импульсных рентгеновских аппаратов. Картинка про Что ограничивает применение импульсных рентгеновских аппаратов. Фото Что ограничивает применение импульсных рентгеновских аппаратов(3.1)

где: Что ограничивает применение импульсных рентгеновских аппаратов. Смотреть фото Что ограничивает применение импульсных рентгеновских аппаратов. Смотреть картинку Что ограничивает применение импульсных рентгеновских аппаратов. Картинка про Что ограничивает применение импульсных рентгеновских аппаратов. Фото Что ограничивает применение импульсных рентгеновских аппаратов– доза излучения, накопленная за время t;

Р – мощность дозы излучения,

то для импульсных рентгеновских аппаратов:

Что ограничивает применение импульсных рентгеновских аппаратов. Смотреть фото Что ограничивает применение импульсных рентгеновских аппаратов. Смотреть картинку Что ограничивает применение импульсных рентгеновских аппаратов. Картинка про Что ограничивает применение импульсных рентгеновских аппаратов. Фото Что ограничивает применение импульсных рентгеновских аппаратов(3.3)

где D1 – доза, полученная пленкой за один импульс,

N – число импульсов излучения за время t

f – частота следования импульсов.

Таким образом D1f является средней мощностью дозы излучения для импульс­ных аппаратов.

Другая существенная особенность рассматриваемых аппаратов заключа­ется в спектре их излучения, т.е. относительном содержании в составе излуче­ния фотонов тех или иных энергий или длин волн.

Вследствие того, что излучение в импульсных аппаратах происходит при разряде источника высокого напряжения через рентгеновскую трубку, спектр излучения отличается от «классического», соответствующего постоянному на­пряжению на трубке и имеет вид:

Что ограничивает применение импульсных рентгеновских аппаратов. Смотреть фото Что ограничивает применение импульсных рентгеновских аппаратов. Смотреть картинку Что ограничивает применение импульсных рентгеновских аппаратов. Картинка про Что ограничивает применение импульсных рентгеновских аппаратов. Фото Что ограничивает применение импульсных рентгеновских аппаратов(3.3)

где: λ0 – коротковолновая граница, определяемая напряжением на трубке. Максимум этого спектра, т.е. эффективная длина волны излучения

Что ограничивает применение импульсных рентгеновских аппаратов. Смотреть фото Что ограничивает применение импульсных рентгеновских аппаратов. Смотреть картинку Что ограничивает применение импульсных рентгеновских аппаратов. Картинка про Что ограничивает применение импульсных рентгеновских аппаратов. Фото Что ограничивает применение импульсных рентгеновских аппаратов(3.4)

или соответственно эффективная энергия:

Что ограничивает применение импульсных рентгеновских аппаратов. Смотреть фото Что ограничивает применение импульсных рентгеновских аппаратов. Смотреть картинку Что ограничивает применение импульсных рентгеновских аппаратов. Картинка про Что ограничивает применение импульсных рентгеновских аппаратов. Фото Что ограничивает применение импульсных рентгеновских аппаратов(3.5)

где: Е0 — энергия, численно равная амплитуде приложенного к трубке напряже­ния.

Напомним, что для аппаратов с постоянным напряжением

Спектр излучения импульсных аппаратов и аппаратов с постоянным напряже­нием показаны на рис. 3.6.

Наглядно видно, что спектр импульсного аппарата сдвинут в сторону больших длин волн, т.е. меньших энергий, иначе говоря, соответствует мень­шей «жесткости» излучения. Интересно отметить, что соотношение выполняет­ся также для бетатронов.

Зависимость рентгенографических характеристик от формы спектра из­лучения заложена в формуле

Что ограничивает применение импульсных рентгеновских аппаратов. Смотреть фото Что ограничивает применение импульсных рентгеновских аппаратов. Смотреть картинку Что ограничивает применение импульсных рентгеновских аппаратов. Картинка про Что ограничивает применение импульсных рентгеновских аппаратов. Фото Что ограничивает применение импульсных рентгеновских аппаратов

Рисунок 3.6 – Спектр излучения импульсных аппаратов и аппаратов с постоянным напряжением

Практическим следствием большой протяженности спектра, т.е. наличию в нем фотонов с энергиями как близкими к приложенному напряжению, так и с го­раздо меньшими, является возможность контроля более широкого диапазона толщин и плотностей материала при одном напряжении на трубке.

Существенной особенностью импульсных рентгеновских аппаратов яв­ляется отсутствие регулировки тока и напряжения.

Поэтому, решение задачи контроля заданных толщин и материалов должно начинаться с подбора аппара­та с соответствующим напряжением срабатывания разрядника-обострителя.

Отсутствие регулировки тока перекрывается выбором экспозиции, т.е. количества импульсов излучения.

При определении условий рентгенографирования, т.е. при выборе пле­нок, экранов, фокусных расстояний и т.д. следует иметь в виду, что средняя мощность излучения импульсных аппаратов невелика и поэтому следует ста­раться (насколько это позволяют требования к выявляемое™ дефектов и каче­ству снимков в каждом конкретном случае) выбирать:

— съемку с флуоресцентными или флуорометаллическими экранами;

— съемку на пленку с наибольшей возможной чувствительностью. Приме­нение высококонтрастных пленок оправдано лишь при контроле незначитель­ных толщин или легких материалов;

— съемку при минимально допустимых фокусных расстояниях, поскольку экспозиция возрастает как квадрат фокусного расстояния;

— применение методов съемки, позволяющих сократить просвечиваемую толщину и/или фокусное расстояние. Например, панорамное просвечивание предпочтительнее направленного, т.к. просвечивается только одна стенка вме­сто двух и с фокусного расстояния равного радиусу вместо диаметра.

Выполнение этих рекомендаций не только повышает эффективность ис­пользования аппарата, но и экономит его ограниченный ресурс.

Применение флуоресцентных экранов желательно, т.к. существенно (в десятки раз) уменьшает необходимую экспозицию. Наибольшее усиление из выпускаемых в настоящее время имеют экраны серии ВП. Они, в то же время, имеют и наибольший размер зерна, т.е. обеспечивают только удовлетворитель­ную контрастную чувствительность.

Применение флуорометалиических экранов в любом случае желательно, т.к. они обеспечивают достаточно высокое качество контроля при экспозициях не превышающих нескольких минут.

Металлические усиливающие экраны могут использоваться с соответст­вующими типами пленок. Следует, однако, иметь в виду, что толщины приме­няемых свинцовых экранов должна быть в пределах 20-50 мкм. В этом случае их коэффициент усиления, т.е. сокращение экспозиции при их применении со­ставляет 1,2-1,5. Применение свинцовых экранов с толщиной 100 мкм и более категорически недопустимо, т.к. их фильтрующее (ослабляющее) действие пре­высит эффект усиления и вместо сокращения экспозиции приведет к ее увели­чению.

Источник

Что ограничивает применение импульсных рентгеновских аппаратов

ТЕХНИКА РЕНТГЕНОГРАФИРОВАНИЯ ИМПУЛЬСНЫМИ АППАРАТАМИ СЕРИИ АРИНА

В последнее время появилось большое количество рентгенографиче­ских аксессуаров (рентгеновских плёнок, усиливающих экранов, другой тех­ники регистрации), как и большое количество фирм-изготовителей импульс­ных аппаратов. Это изобилие зачастую вызывает у потребителей проблемы, как с выбором аппарата, так и с выбором регистрирующих устройств.

Что ограничивает применение импульсных рентгеновских аппаратов. Смотреть фото Что ограничивает применение импульсных рентгеновских аппаратов. Смотреть картинку Что ограничивает применение импульсных рентгеновских аппаратов. Картинка про Что ограничивает применение импульсных рентгеновских аппаратов. Фото Что ограничивает применение импульсных рентгеновских аппаратов

Рис.1 Принцип рентгенографического контроля

Формирование изображения объекта на плёнке подчиняется всем зако­нам геометрической оптики, а также зависит от энергии излучателя и пара­метров плёнки. Качество полученной рентгенограммы оценивается рентгено­графической чувствительностью

Что ограничивает применение импульсных рентгеновских аппаратов. Смотреть фото Что ограничивает применение импульсных рентгеновских аппаратов. Смотреть картинку Что ограничивает применение импульсных рентгеновских аппаратов. Картинка про Что ограничивает применение импульсных рентгеновских аппаратов. Фото Что ограничивает применение импульсных рентгеновских аппаратов

Чувствительность, равная 1% обозначает, что на толщине материала в 10 мм можно рассмотреть дефект размером 0,1 мм.

Рентгенографическая чувствительность зависит от множества факто­ров, которые условно можно разделить на две группы:

Аппаратные факторы

а. Энергия излучателя, от которой напрямую зависит так называемая рентгенографическая контрастность.

Что ограничивает применение импульсных рентгеновских аппаратов. Смотреть фото Что ограничивает применение импульсных рентгеновских аппаратов. Смотреть картинку Что ограничивает применение импульсных рентгеновских аппаратов. Картинка про Что ограничивает применение импульсных рентгеновских аппаратов. Фото Что ограничивает применение импульсных рентгеновских аппаратов

Что ограничивает применение импульсных рентгеновских аппаратов. Смотреть фото Что ограничивает применение импульсных рентгеновских аппаратов. Смотреть картинку Что ограничивает применение импульсных рентгеновских аппаратов. Картинка про Что ограничивает применение импульсных рентгеновских аппаратов. Фото Что ограничивает применение импульсных рентгеновских аппаратов

Рис. 2 Фокусное пятно

Факторы техники контроля (регистрация изображения)

К этим факторам прежде всего относятся рентгеновская плёнка и уси­ливающие экраны. Важнейшим свойством плёнки является зависимость ме­жду степенью потемнения и полученной дозой излучения (экспозицией). Эта зависимость достаточно сложна, но для всех плёнок существует участок, который называется областью нормальных экспозиций, где степень потемнения приблизительно пропорциональна логарифму экс­позиции.

Что ограничивает применение импульсных рентгеновских аппаратов. Смотреть фото Что ограничивает применение импульсных рентгеновских аппаратов. Смотреть картинку Что ограничивает применение импульсных рентгеновских аппаратов. Картинка про Что ограничивает применение импульсных рентгеновских аппаратов. Фото Что ограничивает применение импульсных рентгеновских аппаратов

Коэффициент у называется коэффициентом контрастности плёнки. Он как правило, в зависимости от типа плёнки колеблется в пределах от 2 до 5 единиц. В соответствии с величиной этого коэффициента рентгеновские плёнки делятся на два класса.

Как правило, они используются без усиливающих экранов или в ком­бинации со свинцовыми экранами.

Обладая большим коэффициентом контрастности, данные плёнки име­ют сравнительно низкую чувствительность. Чувствительность плёнок приня­то оценивать обратной величиной дозы излучения, необходимой для превы­шения оптической плотности почернения плёнки на 0,85 единиц над плотно­стью неэкспонированной плёнки (вуали).

Например, чувствительность плёнки в 100 единиц обозначает, что для превышения её плотности почернения над вуалью на 0,85 единиц необходи­ма доза излучения 10 мР.

На сегодняшний день наибольшее распространение получили высоко­контрастные плёнки

— отечественные: РТ-5, РТ-4М

— фирмы AGFA-GEVERT (Бельгия): Д5, Д7

— фирмы FUJI (Япония): FUJI 100

Все они имеют коэффициент контрастности порядка 5, а чувствитель­ность от 2 до 12 обратных рентген.

Применяются такие плёнки, как правило, для контроля наиболее ответ­ственных изделий в атомной энергетике, судостроении, машиностроении, при работе с мощными рентгеновскими аппаратами и острофокусными рент­геновскими трубками.

Использование маломощных аппаратов и, в частности, импульсных с данными плёнками возможно только при контроле лёгких металлов или стальных изделий небольшой толщины. Применять высококонтрастные плёнки с усиливающими экранами можно, но нецелесообразно, так как выиг­рыш в экспозиции при этом хотя и имеется, но незначительный, а рентгено­графическая чувствительность из-за наличия экранов ухудшается.

Наиболее известны высокочувствительные плёнки

— отечественные РТ-1 РТ-2

— фирмы AGFA-GEVERT (Бельгия) D8

Их чувствительность сама по себе составляет порядка 30 обратных рентген, а в комбинации с флуоресцентными экранами может достичь значе­ний до 1000 обратных рентген и более. То есть их чувствительность в этом случае превышает чувствительность безэкранных высококонтрастных плё­нок в 100 и боле раз. Это обстоятельство является решающим при работе с маломощными рентгеновскими аппаратами.

Флуоресцентные усиливающие экраны:

— отечественные УПВ-1, УПВ-2

— японские Куокко Super

— бельгийские NDT 1200

Все они имеют коэффициент усиления порядка 50-60. Естественно флуоресцентные усиливающие экраны ухудшают качество снимка. Так, если на безэкранной плёнке можно получить рентгенографическую чувствитель­ность снимка порядка 1%, то на экранной плёнке она вряд ли может быть лучше 2%. В связи с этим, фирмы Японии и Бельгии разработали специаль­ные флуорометаллические экраны, сочетающие слой свинцовой фольги с тонким слоем люминофора. Коэффициент усиления этих экранов ниже, чем чисто флуоресцентных экранов, но зато они почти не ухудшают качества снимка.

Рассмотрим особенности рентгенографического контроля с помощью импульсных аппаратов и, в частности, аппаратов типа АРИНА.

Главное отличие импульсных аппаратов от аппаратов непрерывного действия заключается в том, что их излучение имеет вид сгустков или пачек рентгеновских фотонов с огромной плотностью фотонов в пачке в течение 20 нсек. и сравнительно большим интервалом между пачками порядка 100 мсек. (рис. 3). Это определяется физическим принципом работы им­пульсного аппарата.

Что ограничивает применение импульсных рентгеновских аппаратов. Смотреть фото Что ограничивает применение импульсных рентгеновских аппаратов. Смотреть картинку Что ограничивает применение импульсных рентгеновских аппаратов. Картинка про Что ограничивает применение импульсных рентгеновских аппаратов. Фото Что ограничивает применение импульсных рентгеновских аппаратов

Эти обстоятельства и предъявляют те специфические требования к рентгенографическому контролю при помощи импульсных приборов, которые обеспечивают, с одной стороны, нужное качество контроля, а с другой стороны, максимальный ресурс их работы.

Невозможность регулирования напряжения на трубке означает, что наибольшая контрастность снимка может быть получена только на одной конкретной толщине материала. В этом отношении импульсный аппарат, естественно, проигрывает классическому накальному моноблоку, где напряжение выбирается, исходя из толщины материала.

Вместо настройки напряжения в одном приборе пришлось создать целую гамму аппаратов с различным напряжением на трубке, от АРИНА-1 с напряжением 150 кВ до АРИНА-7 с напряжением 250 кВ.

Каждый вид прибора рассчитан для определенного диапазона толщин контролируемых изделий.

Маленькая мощность излучения создаёт дополнительные проблемы при использовании импульсных аппаратов. Как уже отмечалось, для получения хорошей резкости снимка необходимо увеличивать фокусное расстояние. Но с увеличением фокусного расстояния интенсивность излучения падает в квадрате. Не от хорошей жизни, а по необходимости приходится работать на малых фокусных расстояниях, а, следовательно, заведомо идти на ухудшение качества снимка.

Тип плёнки и усиливаю­щих экранов

Безэкранная контрастная плёнка РТ-5, Д7, FUJI 100 плюс свинцовые экраны

Чувствительная плёнка Д8, F8, HS800, РТ-1, РТ-2 плюс флуорометалличе- ские экраны RCF, Kyokko SMP308

Чувствительная плёнка Д8, F8, HS800, РТ-1, РТ-2 плюс флуоресцентные экраны УПВ-1, УПВ-2 Kyokko Super, NDT 1200

Выявляемость дефектов улучшается в обратном порядке. Наилучшую рентгенографическую чувствительность обеспечивают высококонтрастные плёнки со свинцом. Она может достигать значения 1%. Высокочувствительные плёнки с флуорометаллическими экранами обеспечивают рентгеногра­фическую чувствительность 1,5-2%. Высокочувствительные плёнки с флуо­ресцентными экранами обеспечивают рентгенографическую чувствитель­ность контроля 2-3%.

Очень часто путают чувствительность рентгеновской плёнки и чувст­вительность рентгенографического контроля, а это взаимообратные парамет­ры. Высокую чувствительность контроля обеспечивают низкочувствитель­ные контрастные плёнки, но за большое время экспозиции или при большой мощности излучателя. Высокочувствительные плёнки сокращают время экс­позиции, позволяют работать с аппаратами малой мощности, но с худшим качеством (низкая рентгенографическая чувствительность).

Эти моменты особенно актуальны при работе с маломощными импульсными рентгеновскими аппаратами. При низких требованиях к контролю (установленная рентге­нографическая чувствительность составляет 2-3%) целесообразно применять чувствительную плёнку с флуоресцентными экранами. В этом случае вы будете работать с малыми экспозициями, без перегрева прибора, что обеспечит его большой ресурс.

Мы рассмотрели зависимость рентгенографической чувствительности от параметров рентгеновского аппарата и от характеристик рентгеновских плёнок и усиливающих экранов. Эти характеристики являются наиболее важными, но не единственными. На рентгенографическую чувствительность влияет множество косвенных факторов, как то наличие рассеянного рентге­новского излучения, качество проявителя и фиксажа, время обработки экс­понированной плёнки, наличие диафрагм, коллиматоров, защитных масок, уменьшающих рассеянное излучение и т.д. Эти факторы целиком зависят от искусства оператора и в данном докладе не рассматриваются.

Вместе с рентгенографической чувствительностью в технике контроля немаловажную роль играет выбор экспозиции просвечивания.

Что ограничивает применение импульсных рентгеновских аппаратов. Смотреть фото Что ограничивает применение импульсных рентгеновских аппаратов. Смотреть картинку Что ограничивает применение импульсных рентгеновских аппаратов. Картинка про Что ограничивает применение импульсных рентгеновских аппаратов. Фото Что ограничивает применение импульсных рентгеновских аппаратов

Рис. 4 Номограмма экспозиций

Никогда не следует изменять экспозицию на 5, 10%. То есть идти ма­лыми шагами. Человеческий глаз вряд ли способен рассмотреть изменение плотности потемнения снимка больше, чем на 0,1.

Более сложная зависимость экспозиции от толщины материала. Как уже отмечалось, она описывается экспонентой, которая помимо толщины ма­териала содержит ещё коэффициент ослабления излучения, просвечиваемым материалом. При практическом использовании этого алгоритма полезно помнить, что увеличение толщины контролируемой стали на 5 мм требует увеличения экспозиции в 2-2,5 раза. Увеличение же толщины на 10 мм тре­бует увеличения экспозиции в 4-5 раз.

Для более точного определения экспозиции просвечивания при отсут­ствии номограмм можно пользоваться следующей методикой. С помощью любого дозиметра интегрального типа нужно измерить дозу за объектом за определённое количество импульсов n. Необходимое же число импульсов для просвечивания объекта

Что ограничивает применение импульсных рентгеновских аппаратов. Смотреть фото Что ограничивает применение импульсных рентгеновских аппаратов. Смотреть картинку Что ограничивает применение импульсных рентгеновских аппаратов. Картинка про Что ограничивает применение импульсных рентгеновских аппаратов. Фото Что ограничивает применение импульсных рентгеновских аппаратов

При этом плотность снимка будет где-то около 2.

И, наконец, зависимость экспозиции от фокусного расстояния для им­пульсного аппарата, как впрочем, и для любого другого выражается через квадрат. Увеличение расстояния в 2 раза требует увеличения экспозиции в 4 раза.

Как видно из сказанного, нигде нет линейных соотношений, любое из­менение фокусного расстояния, толщины материала, плотности почернения снимка влечёт за собой непропорциональное изменение экспозиции в суще­ственно большей степени.

В заключение немного о принципе работы импульсных аппаратов и об особенностях их конструкции.

На рис. 5 изображена принципиальная схема любого аппарата серии

Что ограничивает применение импульсных рентгеновских аппаратов. Смотреть фото Что ограничивает применение импульсных рентгеновских аппаратов. Смотреть картинку Что ограничивает применение импульсных рентгеновских аппаратов. Картинка про Что ограничивает применение импульсных рентгеновских аппаратов. Фото Что ограничивает применение импульсных рентгеновских аппаратов

Рис.5 Принцип работы импульсного рентгеновского аппарата

Она содержит рентгеновскую трубку Т, разрядник-обостритель Р, выходную ударную ёмкость С2, резонансный импульсный трансформатор Тр, первич­ный коммутатор К и первичный накопительный конденсатор С1. Собственно, это схема рентгеновского блока. В пульте управления расположены первич­ный источник питания, цепи управления и сигнализации. Выполнены они все по классическим схемам, содержат стандартный набор элементов и по­этому особого интереса для нас не представляют. Рассмотрим принцип рабо­ты рентгеновского блока.

Первое: Напряжение на рентгеновской трубке практически невозможно измерить. Поэтому в литературе и описаниях на аппарат, как правило, при­водится не напряжение на трубке, а напряжение срабатывания разрядника- обострителя. При это подразумевается, что напряжение срабатывания раз­рядника это и есть напряжение на трубке. Но это справедливо только при оп­ределённом условии, а именно фронт напряжения на трубке должен быть ко­роче времени запаздывания вакуумного пробоя. Практически этот фронт должен быть короче 1 нсек. Определяется это конструкцией разрядника-обострителя. Если разрядник-обостритель создаёт импульс напряжения ко­роче 1 нсек., то трубка практически всегда сработает при напряжении пробоя разрядника. Вот почему совершенно очевидно утверждение, что сердцем им­пульсного аппарата является не трубка, а именно разрядник-обостритель.

В последнее время появилось несколько производителей импульсной техники, которые используют разрядники собственной конструкции. Не ка­саясь достоинств или недостатков приборов данных производителей хочется обратить внимание потребителей на тот факт, что если в аппарате применя­ется разрядник-обостритель с временем срабатывания, большим, чем указано выше, то это не означает, что трубка срабатывает при том же напряжении, что и разрядник. Иными словами, прибор нужно выбирать не по напряжению на трубке, указанному в его документации, а по наибольшей толщине просвечиваемой стали. В таблице 2 указаны характеристики всех выпускаемых дефектоскопов АРИНА, в том числе напряжение на трубке и максимальная толщина просвечиваемой стали. Для всех аппаратов серии АРИНА время коммутации разрядника-обострителя заведомо меньше вре­мени запаздывания вакуумного пробоя в трубке.

Источник

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *