第二章射线检测设备及器材

第二章射线检测设备及器材黄新超河南省锅炉压力容器安全检测研究院2010年8月第一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射线机的分类和发展•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•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（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0.34～0.5MpaSF6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）•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•3、高能X射线机的分类•（1）电子感应加速器•（2）电子直线加速器•（3）电子回旋加速器•二、X射线管•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――园焦点（盘香形）；线焦点（螺管形）阴极罩：作用――聚集电子材料――铜定向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（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：辐射散热加强制风冷：――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：园焦点――直径；长方焦点――长×宽X射线管的焦点：（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ICMX光管的寿命达8000小时以上。时间（小时）寿命TE080%E0辐射剂量率延长X射线管使用寿命的有效措施：（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•三、X射线机的电器原理射线发生器操作箱~220v接地低压电缆线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•10芯航空插头的线号：1、2－高压初级2－空4、5－机头风机6－温度继电器7－与5号线－射线指示红灯8－mA取样线9－地线10-空•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射线机型号输出电压(kV)焦点尺寸(mm)辐射角度最大穿透A3钢(mm)机头重量(kg)发生器尺寸mmXXQ-100550～1000.8x0.840°811.1190x190x530XXQ-160560～1600.8x0.840°1915.2225x225x585XXQ-2005100～2001.5x1.540°3023285x285x665XXQ-2505150～2502.0x2.040°4035320x320x730XXQ-3005170～3002.3x2.340°5045.5345x345x830XXQ-3205180～3202.5x2.340°5545.5345x345x830XXQ-3505180～3502.8x3.040°6047345x345x830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射线机型号输出电压(kV)焦点尺寸(mm)辐射角度最大穿透A3钢(mm)机头重量(kg)机头尺寸(mm)XXG-160560～1600.8x0.840°1914.5225x225x550XXG-2005100～2002.0x2.040°3018285x285x615XXG-2505150～2502.0x2.040°4030.5320x320x640XXG-3005170～3002.5x2.540°5036.5345x345x670XXG-3505180～3802.5x2.540°6038345x345x670常用X射线探伤机型号及主要技术参数国产周向X射线机型号焦点尺寸(mm)辐射角度最大穿透A3钢(mm)发生器重量(kg)发生器尺寸(mm)锥靶平靶锥靶平靶XXH-10051.0x3.5±12°25°4611.1190x190x530XXH-16051.0x3.5±12°25°121515225x225x585XXH-20051.0x3.5±12°25°242721.5285x285x665XXH-25051.0x2.4±12°25°343733.5320x320x730XXH-30051.0x2.3±12°25°444740345x345x830XXH-32051.0x5.0±12°25°455040345x345x830XXH-35051.0x5.0±12°25°525542.6345x345x800比利时ICM公司SITE-X系列定向X射线机型号辐射角度最大穿透能力（钢）（700mm,20min,D=1.5）机头重量机头外形尺寸XS-D200440°×60°39mm19kgΦ305×716mmXS-D225440°×60°45mm19kgΦ305×716mmXS-D250440°×60°52mm19kgΦ305×716mmD300640°×60°63mm31kgΦ346×831mmD320640°×60°69mm31kgΦ346×831mmD360540°×60°82mm46kgΦ400×930mm比利时ICM公司SITE-X系列周向X射线机型号辐射角度最大穿透能力（钢）（700mm,20min,D=1.5）机头重量机头外形尺寸XS-C200440°×360°35mm19kgΦ305×716mmXS-C225440°×360°40mm19kgΦ305×716mmXS-C250440°×360°48mm19kgΦ305×716mmC300540°×360°60mm32kgΦ346×831mmC320540°×360°65mm32kgΦ346×831mmC360540°×360°76mm46kgΦ400×930mm管桶真空(P)5barsSF6高压包X-射线管钨靶e-e-e-e-e-e-NDT无损检测产品系列•SITEX工业X光射线机•SITEXS工业超小型X光射线机SITEX工业X光射线机•定向设备:•SITEXD1802•SITEXD2008•SITEXD2258•SITEXD2506•SITEXD3006•SITEXD3206•SITEXD3605SITEX工业X光射线机•周向设备用于标准应用:•SITEXC1802S•SITEXC2007•SITEXC2257•SITEXC2506•SITEXC3005•SITEXC3205•SITEXC3605独特的X射线管设计•所有的ICM射线机都装有这样的管子•半导体涂层-ICM的专利技术•寿命8000h•自2003年以来没有一个击穿•是至今最好的管子良好的散射设计•烈日兹大学开发•阳极散热达到最佳•适应温度-25～70℃；环境气温40℃以下，设备暂载率达100%；高压可连续曝光,不用1：1休息；周向均匀度可以调节周向均匀度控制带来许多优点:•不受时间上的影响•不会受机械冲击的影响•均匀度EMR0%=非常均匀的黑度EMR均匀度调整设备•一条有18个光敏传感器的圈带•射线机上有3个传感器其目的是使传感器与X射线剂量相同，可以进行均匀度调整SITE-XS超小型定向工业X光射线机•SITEXSD2004•SITEXSD2254•SITEXSD2504SITE-XS超小型周向工业X光射线机•SITEXSC2004•SITEXSC2254•SITEXSC2504•四、X射线机的使用注意事项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、机头内是否有异常声音。3、使用之前一定要按照说明书进行训机4、设备上配置的保险管损坏，一定要按照同规格更换，切勿用金属丝替代；若频繁烧保险，应立即停止使用，切忌再开高