射线检测设备和器材选用

一、X射线机

1．X射线机的分类

(1)按结构：携带式；移动式

(2)按用途：定向；周向；管道爬行；软射线；微焦点；脉冲。

(3)按频率：工频50~60Hz；变频300~800Hz；恒频 200Hz. 在同样电流和电压条件下，恒频机穿透力强功耗小效率高，变频

次之，工频较差。

(4)按绝缘介质：变压器油；SF6气.

2．X射线管

（1）结构(玻璃和陶瓷)

I．阴极：由发射电子的钨灯丝和聚焦电子的凹面铜阴极头组成。

II．阳极

a.阳极靶：耐高温的钨，与电子撞击产生X射线

b.阳极体：采用导热率大的无氧铜，支承靶面，传递靶上的热量，避免钨靶烧坏。

c.阳极(铜)罩：吸收二次电子和散乱射线。冷却方式：辐射散热，冲油冷却，旋转阳极自然冷却。

III．外壳

（2）X射线管的技术特性

I．阴极和阳极特性

a.阴极特性：

在阴极的工作范围内，较小的温度变化就会引起较大的电

流变化。

b.阳极特性：

在管电压较低时，管电流随管电压增加而增大，当管电压增加到一定程度后，管电流不再增大而趋于饱和，这说明某一恒定的灯丝加热电流(钨丝温度)下，阴极发射的热电子已经全部到达了阳极，再增加电压亦不可能增大管电流，也就是说，工业探伤用的X射线管工作在电流饱和区，在饱和区内要改变管电流，只有改变灯丝加热电流，X射线管的管电流和管电压在升高过程中可以相互独立进行调节。

c.管电压：

指X射线管承载的最大峰值电压(kVp)。在电工测量中，表头指示的是有效值，对于正弦波U有效值=0.707U 峰值。

d.焦点：

焦点的尺寸主要取决于灯丝的形状和大小，阴极头聚焦槽的形状及灯丝在槽内安装的位置。此外，管电流和电压对焦点大小也有一定的影响。

阳极靶被电子撞击的部分叫做实际焦点。

焦点大，有利于散热，可承受较大的管电流；焦点小，底片清晰度好，照相灵敏度高。

d.辐射场强度：

在30°辐射角处射线强度最大，阴极侧比阳极侧射线强度高，但实际上，由于阴极侧射线中包含着较多的软射线成分，所

以对具有一定厚度的试件照相，阴极侧部位的底片并不比阳极侧更黑，利用阴极侧射线照相也并不能缩短多少时间。

e.真空度：

X 射线管必须在高真空度(10-6~10-7mmHg)才能正常工作。过热时阳极金属会释放气体，严重时将导致X 射线管被击穿；高温工作下的X 射线管，灯丝金属也会吸收一部分气体。这两个过程达到平衡时就决定了此时的真空度。

f.寿命：

指灯丝发射能力逐渐降低，射线管的辐射计量率降为初始值的80%的累计工作时限。玻璃管一般不少于400h，金属陶瓷管不少于500h。

保证X射线管使用寿命的措施主要有：

（a）送高压前，灯丝必须提前预热和活化。

（b）符合应控制在最高管电压的90%以内。

（c）保证阳极冷却，例如将工作和间息时间设为1：1。

（d）严格按使用说明书要求进行训机.

二、γ射线探伤机

1. γ射线源的主要特征参数

放射性活度：γ射线源在单位时间内发生的衰变数。单位贝可，符号为Bq,1Bq表示为1秒的时间内有一个原子核发生衰变。

1Ci=3.7×10 Bq。

10

放射性比活度：单位质量放射源的放射性活度。单位为Bq/g。

对于同一种γ射线源，放射性活度越大，放出γ射线（γ光

子）越多。对于不同种γ射线源，不能进行类似比较。

2. γ射线探伤设备的特点

（1）?射线探伤设备的优点

a.探测厚度大，穿透能力强。对钢工件而言，400kVX光机最

大穿透厚度仅为100 mm左右，而Co60?射线探伤机最大穿透厚度可达200 mm。

b.体积小，质量轻，不用水、电、，特别适用于野外作业和在

用设备的检测。

c.效率高.，对环和球罐可进行周向曝光和全景曝光。同X射

线机相比大大提高效率。

d.可以连续进行，且不受温度、压力、磁场等外界条件影响。

e.设备故障率低，无易损部件。

f.与同等穿透率的X射线机相比，价格低

（2）?射线探伤设备的缺点

a.射线源都有一定的半衰期，有些半衰期较短的射源，如

Ir192更换频率，给使用带来不便。

b.辐射能量固定，无法根据试件厚度进行调节，当源穿透厚度与能量不适配时，灵敏度下降严重。

c.放射强度随时间减弱，无法进行调节，当源强度较小时，曝光时间过长会感到不方便。

d.固有不清晰度比X射线大，用同样的器材及透照技术条件，期灵敏度低于X射线机。

e.对安全防护要求高，管理严格。

3. γ射线探伤设备的分类与结构

（1）γ射线探伤设备分类

按所装放射同位素不同，可分为Co60γ射线探伤机、Cs137

γ射线探伤机、Ir192γ射线探伤机、Se75γ射线探伤机、Tm170

γ射线探伤机、Yb169γ射线探伤机。

按机体结构可分为直通道形式和“S”通道形式。

按使用方式可分便携式、移动式、固定式、管道爬行器。

（2）γ射线探伤设备的结构

γ射线探伤设备大体可分为五个部分：源组建、探伤机机体、驱动机构、输源管和附件。

三、射线照相胶片

1.射线照相胶片的构造与特点：

射线胶片在胶片片基的两面均涂布感光乳剂层(一般感光胶

片单面)，目的是增加卤化银含量以吸收较多的穿透能力很强的

射线，从而提高胶片的感光速度，增加黑度。

（1）片基：是感光乳剂层的支持体，起骨架作用，厚度约

为0.175~0.20mm，大多采用醋酸纤维或聚酯材料.聚酯片基较薄，韧性好，强度高。通常采用淡蓝色。

（2）结合层：由明胶、水、表面活性剂(润湿剂)、树酯(防

静电剂)组成.其作用是使感光剂层和片基牢固地粘结在一起，防

止感光剂层在冲洗时脱落。

（3）感光乳剂层：由溴化银微粒在明胶中的混合体构成.加入少量(不大于5%)碘化银，可改善感光性能.此外，还加入防灰剂、稳定剂和坚膜剂。

（4）保护层：防止感光剂层受到污损和摩擦，其主要成分是明胶、坚膜剂、防腐剂和防静电剂。

2.潜影

（1）概念：胶片受到照射时，在感光乳剂层中会产生眼睛看不到的影像。

（2）形成过程：是银离子接受电子还原成银的过程。

Br-+hγ→Br+e

Ag++e→Ag

（3）潜影衰退：潜影形成后，如相隔很长时间才显影，得到的影像比及时冲洗的淡。实际上是银又被空气氧化而变成银离子的逆变过程.胶片所处的环境温度越高，湿度越大，则氧化作用越加剧，潜影的衰退越厉害。

3.黑度 D

黑度D定义为照射光强L0与穿过底片的透射光强L之比的常用对数值。

D lg L 0

L

4.射线胶片的特性

（1）胶片特性曲线

I.增感型胶片特性曲线

a.本底灰雾度区D0。

b.曝光迟钝区AB，B称为阈值。

c.曝光不足区BC。

d.曝光正常区CD。

e.曝光过度区DE。

f.反转区EF，也称负感区。

II.非增感型胶片的特性曲线：无明显的负感区，在常用的黑度范围内成“J”型。

（2）射线胶片特性参数

I．感光度(S)

以达到净黑度(不包括D0)为2.0时所用曝光量的倒数作为该胶片的感光度，即

1

S

K s

对同一类型胶片来说，银盐粒度越粗，其S越高。

II．灰雾度（D0）

未经曝光的胶片经显影和定影处理后也会有一定的黑度，此黑度称为灰雾度（D0）。

灰雾度小于0.30 时，对射线底片影像影响不大；灰雾度过大会损害影像对比度和清晰度，降低灵敏度。

III．梯度(G)

可用胶片特性曲线上一点切线的斜率表示.又称胶片反差系数γ。

用特性曲线上两点的连线的斜率来表示平均梯度。以特性曲线上底片净黑度1.5和3.5两点连线的斜率作为胶片的平均梯度。

增感型胶片(适宜与荧光增感屏联用的胶片)的G值在较低的黑度范围内，随黑度的增大而增大，但当黑度超过一定数值，黑度再增大，G值反而减小。在射线照相应用范围内，非增感型胶片的G值随黑度的增大而增大。

IV．宽容度(L)

指胶片有效密度范围相对应的曝光范围。

在胶片特性曲线上，用与黑度为许用下限值和上限值(如1.5和3.5)相应的相对曝光量的倍数表示，即：

L = 10lg E2 lg E1 = E 2

E

1

梯度大的胶片宽容度小。

5.工业射线胶片系统的分类

所谓胶片系统是指包括射线胶片、增感屏（材质、厚度）和

冲洗条件（方式、配方、温度、时间）组合。

胶片分类所依据的成像特性,是指胶片的四个特征参数，即

D=2.0和D=4.0时的最小梯度G min，D=2.0时的最大颗粒度（σ0）max，及D=2.0时的最大梯度噪声比（G/σ0）max。

工业射线胶片系统的分类为T1、T2、T3、T4四个类型，T1、T2最大颗粒度较细，T3、T4最大颗粒度较细次之。

6.胶片的选用

(1) 需要较高的射线照相质量，选用号数较小的胶片。

（2）需要缩短曝光时间，选用号数较大的胶片。

（3）工件厚度较小、工件材料等效系数较低或射源线质较硬时，选用号数较小的胶片。

（4）在工作环境温度较高时，宜选用抗潮性能较好的胶片，在工作环境比较干燥时，宜选用抗静电感光性能较好的胶片。

7.胶片的使用与保管

（1）不可接近氨、硫化氢、煤气、乙炔和酸等有害气体，

否则会产生灰雾。

（2）裁片时不可取掉衬纸，以防划伤胶片.不要多层胶片同

时裁切，防止轧刀，擦伤胶片。

（3）装片和取片时，胶片与增感屏应避免摩擦，否则会擦伤，显影后底片上会产生黑线.还应避免胶片受压受曲受折，会在底

片上出现新月形折痕。

（4）开封后的胶片和装入暗袋的胶片要尽快使用，短时用不

完时，应采取干燥措施。

（5）胶片应保存在适宜的温度(10~15℃)和湿度(55~65%)环境中。湿度高会使胶片与衬纸或增感屏粘在一起，空气过于干燥容易使胶片产生静电感光。

（6）胶片应远离热源和射线的影响，在暗室红灯下操作不宜距离过近，暴露时间不宜过长。

（7）胶片应竖放，避免受压。

四、射线照相辅助设备器材

常用的射线照相辅助设备器材黑度计（光学密度计）、增感屏、像质计、暗袋、标记带（标记）、屏蔽铅板、中心指示器等。

1. 增感屏

目前常用的增感屏有金属增感屏、荧光增感屏和金属荧光

增感屏三种。使用金属增感屏所得到的底片质量最好，金属荧光增感屏次之，荧光增感屏最差，但增感系数以荧光增感屏最高，金属增感屏最低。

在射线照相中，与胶片直接接触的金属增感屏有两个基本

效应：

（1）增感效应：金属屏受到透射射线激发产生二次电子和射线，二次电子与射线能量很低，极易被胶片吸收，从而能增加对胶片的感光作用。

（2）吸收效应：对频率较低的散射线有吸收作用，从而减少散射线引起的灰雾度，提高影像对比度。

2.像质计

像质计是用来检查和定量评价底片影像质量的工具。又称为影响质量指示器，或简称透度计。工业射线照相用的像质计有金属丝型、孔形和槽型三种。

金属丝的型像质计分为等差数列、等比数列、等径、单丝等几种形式。通常使用的公比为1010系列像质计。