射線的種類很多,其中易于穿透物質(zhì)的有X射線、γ射線、中子射線三種。這三種射線都被用于無(wú)損檢測(cè),其中X射線和γ射線廣泛用于鍋爐壓力容器焊縫和其他工業(yè)產(chǎn)品、結(jié)構(gòu)材料的缺陷檢測(cè),而中子射線僅用于一些特殊場(chǎng)合。射線檢測(cè)最主要的應(yīng)用是探側(cè)試件內(nèi)部的宏觀幾何缺陷(探傷)。按照不同特征(例如使用的射線種類、記錄的器材、工藝和技術(shù)特點(diǎn)等)可將射線檢測(cè)分為許多種不同的方法。
X射線機(jī)最基本原理
X射線的本質(zhì)是一種波長(zhǎng)極短,能量很大的電磁波。它的波長(zhǎng)比可見光的波長(zhǎng)更短(約在0.011~100um,醫(yī)學(xué)上應(yīng)用的X射線波長(zhǎng)約在0.001~0.1um之間),它的光子能量比可見光的光子能量大幾萬(wàn)至幾十萬(wàn)倍。X射線能穿透一般可見光不能透過(guò)的物質(zhì)。可見光因其波長(zhǎng)較長(zhǎng),光子其有的能量很小,當(dāng)射到物體上時(shí),一部分被反射,大部分為物質(zhì)所吸收,不能透過(guò)物體;二X射線則不然,因其波長(zhǎng)短,能量大,照在物質(zhì)上時(shí),近一部分被物質(zhì)所吸收,大部分由原子間隙而透過(guò),表現(xiàn)出很強(qiáng)的穿透能力。X射線穿透物質(zhì)的能力與X射線光子的能量有光,X射線的波長(zhǎng)越短,光子的能量越大,穿透力越強(qiáng)。X射線的穿透力也與物質(zhì)密度有關(guān),密度大的物質(zhì),對(duì)X射線的吸收多,透過(guò)少;密度小者,吸收少,透過(guò)多。利用差別吸收這種性質(zhì)可以把密度不同的骨骼、肌肉、脂肪等軟組織區(qū)分開來(lái)。這正是X射線透視和攝影的物理基礎(chǔ)。
x射線管
X射線機(jī)的核心是一對(duì)電極------位于真空玻璃管的一個(gè)陰極和一個(gè)陽(yáng)極。陰極是個(gè)燈絲,電流流過(guò)燈絲為其加熱。熱使燈絲表面發(fā)射電子。帶正電的陽(yáng)極是鎢制的平盤,它吸引電子穿過(guò)真空管。
陰極和陽(yáng)極間電勢(shì)差非常大,因此電子以極高的能量穿越真空管。高速電子撞擊鎢原子躍遷到高能級(jí),另一個(gè)高能級(jí)電子馬上降至低能級(jí),并以光子形式釋放能量。由于能級(jí)差很大,光子能量很高----這就是X射線光子。
一個(gè)陰極一個(gè)陽(yáng)極的真空二極管,在高壓下產(chǎn)生電子的發(fā)射,陽(yáng)極端的金屬板受到電子的擊打,產(chǎn)生X射線。通過(guò)束光器等等的作用,產(chǎn)生幾乎平行的X射線。
射線照相法是指用X射線或γ射線穿透試件,以膠片作為記錄信息的器材的無(wú)損的檢測(cè)方法。該方法是最基本的,應(yīng)用最廣泛的一種射線檢測(cè)方法。
X射線是從X射線管中產(chǎn)生的,X射線管是一種兩極電子管。將陰極燈絲通電使之白熾電子就在真空中放出,如果兩極之間加幾十千伏以至兒百千伏的電壓(叫做管電壓)時(shí),電子就從陰極向陽(yáng)極方向加速飛行、獲得很大的動(dòng)能,當(dāng)這些高速電子撞擊陽(yáng)極時(shí)。與陽(yáng)極金屬原子的核外庫(kù)侖場(chǎng)作用,放出X射線。電子的動(dòng)能部分轉(zhuǎn)變?yōu)閄射線能,其中大部分都轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮堋k娮邮菑年帢O移向陽(yáng)極的,而電流則相反,是從陽(yáng)極向陰極流動(dòng)的,這個(gè)電流叫做管電流,要調(diào)節(jié)管電流,只要調(diào)節(jié)燈絲加熱電流即可,管電壓的調(diào)節(jié)是靠調(diào)整X射線裝置主變壓器的初級(jí)電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
利用射線透過(guò)物體時(shí),會(huì)發(fā)生吸收和散射這一特性,通過(guò)測(cè)量材料中因缺陷存在影響射線的吸收來(lái)探測(cè)缺陷的。X射線和γ射線通過(guò)物質(zhì)時(shí),其強(qiáng)度逐漸減弱。射線還有個(gè)重要性質(zhì),就是能使膠片感光,當(dāng)X射線或γ射線照射膠片時(shí),與普通光線一樣,能使膠片乳劑層中的鹵化銀產(chǎn)生潛象中心,經(jīng)過(guò)顯影和定影后就黑化,接收射線越多的部位黑化程度越高,這個(gè)作用叫做射線的照相作用。
把這種曝過(guò)光的膠片在暗室中經(jīng)過(guò)顯影、定影、水洗和干燥,再將干燥的底片放在觀片燈上觀察,根據(jù)底片上有缺陷部位與無(wú)缺陷部位的黑度圖象不一樣,就可判斷出缺陷的種類、數(shù)量、大小等,這就是射線照相探傷的原理。