Каневский. И. Н. Каневский Е. Н. Сальникова
 Скачать 3.53 Mb.
|
|
, отличающихся диапазоном габаритов контролируемых деталей. Дополнительно может быть поставлен набор искусственных образ- цов дефектов поверхности. Для анализа результат представляется на экране в виде раз- вертки поверхности, на которой цветом выделены различные типы дефектов, а для интересующего сечения даны подробные графики сигналов. Частота вращения гнезда с деталью – до 3 об/с. Сканирующий механизм позволяет контролировать наруж- ные и внутренние поверхности детали, контролировать различные Рис. 4. Внешний вид прибора PVK-K2 Рис. 5. Внешний вид ферритометра магнитоиндукционного МФ-51НЦ 226 227 Приложение И Ионизирующие излучения В РК используются следующие виды ионизирующих излучений: - рентгеновское тормозное; - тормозное излучение ускорителей электронов; - рентгеновское характеристическое; - г-излучение; - немоноэнергетическое в-излучение радиоактивных изотопов; - моноэнергетическое в-излучение (выводимое из ускорителей); - б-излучение; - поток протонов; - поток позитронов. По своим свойствам излучения можно разделить на фотон- ное и корпускулярное. Рентгеновское, г-излучение и тормозное излучение ускорителей электронов – по своей природе высоко- частотные электромагнитные волны, распространяющиеся в ваку- уме со скоростью 2,998·10 8 м/с (скорость света); б-излучение – поток ядер гелия; в-излучение – поток нейтронов или позитронов, нейтронное (протонное) излучение – потоки нейтронов (протонов), возникающих при ядерных реакциях. Ионизирующее электромагнитное излучение называют фотонным, а излучение в виде потока заряженных частиц или нейт- ронов – корпускулярным. Некоторые свойства ионизирующих излучений. 1. Фотон- ное излучение, потоки заряженных частиц и нейтронов при взаимо- действии с веществом ионизируют его атомы и молекулы, т.е. под действием этих излучений в веществе образуются положительные и отрицательные ионы и свободные электроны. Эти излучения называют ионизирующими (ГОСТ 15484). Ионизирующие излуче- ния широко применяются в дозиметрических приборах и радио- метрических дефектоскопах. Ионизирующие излучения оказы- Технические характеристики Параметр Единицы измерения Значение Диапазон измерения % 0,1 -60 Погрешность измерения % 5 Габариты электронного блока мм 45/100/180 Масса электронного блока кг 0,3 228 229 Энергетический спектр характеристического излучения имеет дискретный характер, т.е. состоит из так называемых К, L и т.д. линий, соответствующих переходу электронов с внешней обо- лочки на К, L и т.д. уровни оболочки (рис. 1). Каждому химическому элементу свойственно своё харак- теристическое излучение. Энергия этого излучения возрастает при возрастании атомного номера элемента Z. В основе рентгено- спектрального анализа материалов лежит учет этого явления. Тормозное излучение возникает при прохождении электрона через поле атома или ядра, которым он тормозится. Чтобы электрон мог пройти вблизи ядра материала мишени, его энергия должна быть не менее 10 5 эВ. Движущийся с ускорением (замедлением) электрон в соот- ветствии с законами электродинамики испускает кванты излучения различной энергии, при этом возникает непрерывный энергетичес- кий спектр. Кванты рентгеновского излучения имеют свойства частиц (фотоэффект, рассеяние) и волновые свойства (преломление, интер- ференция, дифракция). Длина волны любого электромагнитного излучения связана с частотой ν λ c = , поэтому можно записать λ hc E = вают биологическое действие, т.е. ионизируют вещества, из кото- рых состоят клетки живых организмов. Это действие приблизи- тельно равно поглощённой дозе излучения. При значительной дозе облучения всего человека может наступить различной степени лучевое заболевание. Существуют различные способы защиты от облучения, позволяющие длительно работать с источниками иони- зирующих излучений без вреда для здоровья. 2. Благодаря очень высокой энергии ионизирующие излу- чения способны проникать через слои веществ различной тол- щины. Наибольшей проникающей способностью обладают нейт- роны, рентгеновское и г-излучение; наименьшей – б-частицы. 3. Ионизирующие излучения вызывают люминесценцию некоторых веществ (так называемых люминофоров, или сцин- цилляторов). На этом свойстве основано действие люминесцент- ных детекторов излучений для обнаружения и измерения интенсив- ности излучений. 4. Ионизирующее излучение оказывает действие на галоге- нидное серебро эмульсии рентгеновской плёнки, проявляющееся в почернении её после химической обработки. Степень почернения зависит от интенсивности излучения. 5. Ионизирующие излучения не воспринимаются ни глазом, ни другими органами чувств человека. Немного о терминах. Характеристическое излучение испус- кается возбуждёнными атомами при их переходе в основное или менее возбуждённое состояние. Если в атоме из внутренних оболо- чек выбиты электроны при бомбардировке атома заряженными частицами, электроны с внешних оболочек переходят на освобо- дившиеся внутренние; при этом освобождается порция электромаг- нитной энергии (h ν ), называемой квантом или фотоном: E 1 – E 2 = E = ν h , где E 1 , E 2 – уровни энергий электронных оболочек, н – частотаа излучений, h = 6,62·10 -34 Дж · с – константа Планка. Чем больше разница Е 1 – Е 2 , тем больше частота излучения и его энергия. Рис.1. Характеристическое излучение 230 231 При альфа-распаде ядра изотопов испускают ядра гелия. б – распад характерен для естественных изотопов с большим значе- нием Z (Ra – радий, Po – полоний, U – уран и т.п.). При в-распаде один из нейтронов ядра превращается в протон, при этом испускаются две новые частицы – электрон и антинейтрино. При этом может возникать рентгеновское тормозное излучение вследствие торможения быстрых в-частиц в материале изотопа. в-распад характерен для многих естественных и искус- ственных изотопов. Дочерние радиоактивные ядра, образующиеся при б- и в- распадах, могут находиться в возбуждённом состоянии; при их переходе в основное состояние испускаются один или несколько г-квантов. Например, при в-распаде ядер изотопов 60 Со испус- кается два г-кванта с энергией 1,17 и 1,33 МэВ. Позитронный распад наблюдается у некоторых искусствен- ных радиоактивных изотопов. Один протон превращается в нейт- рон, причём испускается один позитрон и нейтрино. Позитрон недолговечен, он соединяется с электроном окружающего вещества, при этом образуются два кванта энергии (это так называемая анни- гиляция). Спектр энергии позитронов непрерывный. Электронный захват – поглощение ядром орбитального электрона из ближайшей к ядру К-оболочки (К-захват). При этом один из протонов ядра превращается в нейтрон, и заряд ядра уменьшается на единицу. На место электрона, поглощённого ядром, переходят электроны с более удалённых орбит, при этом возникает характеристическое рентгеновское излучение (дискретный спектр). Нейтронное излучение – поток нейтральных частиц (нейт- ронов), обладающих большой проникающей способностью. В зависимости от энергии нейтроны подразделяют на тепловые (медленные) и быстрые. Тепловые нейтроны хорошо поглощаются такими веществами, как бор и кадмий. Быстрые нейтроны замедляются водородом и водородосодержащими веществами. Ионизирующие излучения описываются с помощью единой системы понятий, используемых в НМК. Энергетический спектр излучения представляет собой рас- пределение фотонов по энергии. Спектр может быть дискретным На рис. 2 приведена номограмма определения энергии электромагнитного излучения по частоте (длине волны). Из рисунка видно, что имеется некоторое перекрытие интервалов длин волн различных видов излучения. б, в, г-излучения возникают при радиоактивном распаде естественных или искусственных изотопов. Рис. 2. Шкала электромагнитных излучений и номограмма определения энергии излучения по его частоте (длине волны) 232 233 (считается, что N монотонно возрастает с увеличением толщины просвечиваемого материала). Узкие пучки в основном используют в радиометрии, а широ- кие – в радиографии. Применение узкого пучка в радиографии позволяет повысить качество радиографического изображения. (г-излучение) и непрерывным (тормозное рентгеновское излуче- ние, б и в-частицы, нейтроны). Прохождение излучения в материале обычно рассматри- вается отдельно для узкого и широкого пучков. Понятие узкого и широкого пучка определяется в зависимости от соотношения между прямым и рассеянным потоками излучения. В узком пучке рассеян- ные фотоны не регистрируются детектором. Для реализации узкого пучка необходимо коллимировать источник и детектор. При этом число фотонов, регистрируемых за время ф, ) exp( N ) exp( N N n m 1 1 n ρ µ − = µ − = l , где N 1 – плотность потока фотонов, прошедшего контролируемое изделие, 0 1 ЭN ф S N = , S – площадь входного окна детектора, Э – эффек- тивность регистрации, N 0 – плотность потока фотонов, падающего на детектор при отсутствии КО; l – толщина материала, m µ – массовый коэффициент ослабления, n ρ – единица поверхностной плотности, l ρ = ρ n Коэффициенты ослабления зависят от вида излучения и энергии фотонов. Линейный коэффициент ослабления определяет число событий на единицу длины, приводящих к уменьшению энергии пучка на один фотон. Величина м -1 называется длиной свободного пробега. Массовый коэффициент ослабления опреде- ляет среднее число событий на пути l , приводящих к уменьшению количества фотонов в пучке, и характеризуется дифференциаль- ным уравнением l d N dN n µ = Широким пучком излучения называется такой, при котором рассеянные фотоны регистрируются детектором вместе с пучком прямого излучения. Тогда число фотонов, регистрируемое за время ф, , B ) exp( N N N N 1 p n l µ − = + = где N p – число рассеянных фотонов, регистрируемых за время ф; В – фактор накопления, описывающий вклад рассеянных фотонов при регистрации излучения, прошедшего через КО, n p N / N 1 B + = 234 235 Частота следования импульсов 8 Гц. Питание – от сети переменного тока: напряжение 220 В, частота 50 Гц (АРИНА-01 и АРИНА-02); от аккумуляторной батареи напряжением 24 В (АРИНА-02). Мощ- ность, потребляемая от сети переменного тока, 200 Вт. Габариты: рентгеновского блока – 460х125х180 мм; пульта управления – 300х225х120 мм. Масса каждого блока соответственно по 6 кг. Вероятность безотказной работы в течение 1200 ч не менее 0,9. Условия эксплуатации: температура окружающей среды – 40...+50°С, относительная влажность 100%. Рентгенотелевизионная флуроскопическая система типа “ШМЕЛЬ-МОБИЛ”. Назначение: рентгеновский контроль круп- ногабаритных объектов в нестационарных условиях. Описание: представляет собой простую в эксплуатации и обслуживании сис- тему. В основе системы лежат последние технологические и научные достижения в области высоковольтной импульсной тех- ники, компьютерных технологий, средств улучшения изображений и регистрации оптических изображений. Оригинальные конструк- тивные и технические решения обеспечивают работоспособность системы в широком диапазоне температур. Разворачивание сис- темы в рабочее положение занимает не более минуты. Автономное питание обеспечивает непрерывную работу системы в течение часа. При работе от внешнего источника питания (сеть 220 В или аккуму- лятор 12 В) время не ограничено. Возможность запоминания изо- бражений позволяет создавать базы данных для дальнейшего использования. Система обеспечивает запоминание более 1000 изображений. Управляющий контроллер системы соединяется с компьютерной сетью, что дает возможность проводить при необхо- димости дальнейшую обработку изображений, включение их в отчет, распечатку и т.п. Рентгенотелевизионная система состоит из модуля управления и обработки рентгеновских изображений, приемного устройства и рентгеновского аппарата. Технические характеристики Блок управления. Экран 9’. Разрешающая способность 800х600. Время получения изображения 4 с. Увеличение масштаба девять зон с двухкратным увеличением. Запоминание более 1000 изобра- жений. Возможность работы в компьютерной сети. Питание от сети Приложение К Описание и технические характеристики некоторых современных приборов радиационного контроля Аппарат рентгеновский импульсный наносекундный автономный типа АРИНА. Назначение: служит для рентгено- скопии деталей, узлов и конструкций в труднодоступных местах. Удобен для работы в полевых условиях. Используется для контроля сварных соединений труб газо- и нефтепроводов, на трубосвароч- ных базах, строительных площадках, стапелях и в цехах промыш- ленных предприятий. Аппарат не требует предварительного прогрева и готов к работе немедленно после включения. Работает в любых климатических условиях. Широкая диаграмма направлен- ности излучения обеспечивает возможность как направленного, так и панорамного просвечивания. Описание: АРИНА включает в себя портативный импульс- ный генератор высокого напряжения и взрывоэмиссионную рент- геновскую трубку. Конструктивно аппарат выполнен в виде двух портативных блоков, которые легко транспортируются силами одного оператора. Блоки соединяются высоковольтным кабелем, длина которого (20 м) достаточна для обеспечения радиационной безопасности оператора в полевых условиях без применения средств защиты. Принцип действия аппарата основан на получении импульсов рентгеновского излучения под действием высоковольт- ных наносекундных импульсов. Аппарат имеет две модификации: АРИНА-01 (состоит из рентгеновского блока и пульта управления) и АРИНА-02 (состоит из рентгеновского блока и двух пультов управления). Технические характеристики Толщина стали, доступная для рентгенографирования, составляет 25 мм с применением флюоресцентных экранов. Амплитуда напряжения на рентгеновской трубке 150 кВ. Экспо- зиционная доза рентгеновского излучения за 100 с на расстоянии 0,5 м от анода рентгеновской трубки 600 мр. Диаметр эффектив- ного фокусного пятна 2...3 мм. Диапазон экспозиций 10...400 с. 236 237 Условия работы и преимущества: интроскопы работоспособны в стационарных условиях и на базе автомобиля с крытым кузовом в диапазоне температур -20...+40°С. Установка позволяет контроли- ровать качество изделий без применения рентгеновской пленки. Результаты контроля запоминаются в виде цифровых рентгено- грамм и документируются с помощью компьютера. Рентгенотелевизионные интроскопы РИ-61Т и РИ-82Т. Назначение: служат для оперативного рентгеновского контроля материалов и изделий ответственного назначения. Персональный компьютер, входящий в состав аппаратуры, осуществляет процес- сы накопления, обработки и сохранения результатов контроля на жестком диске или внешнем носителе. Благодаря высокому ка- честву изображения и возможности документирования результатов контроля использование интроскопа может исключить применение дорогостоящей рентгеновской пленки. Рентгенотелевизионный комплекс контроля качества промышленных изделий РТК-98-19/2. Назначение: служит для рентгеновского контроля литья, сварных швов, изделий из компо- зиционных материалов, резинотехнических изделий. Комплекс имеет две модификации: с флюороскопическим экраном высокого разрешения и с рентгенооптическим преобразователем (РЭОП). Комплекс с экраном позволяет решать индивидуальные задачи заказ- чика путем выполнения оптимального размера экрана под конкрет- ные объекты. Состав комплекса: преобразователь; монитор; уст- ройство печати с экрана монитора; память с накоплением. Устройство печати позволяет в любой момент времени полу- чить твердую копию изображения экрана. Технические характеристики РИ-61Т. Относительная чувствительност 1,5-2%. Поле конт- роля 160-200 мм. Разрешение 1,5 пар лин./мм. РИ-82Т. Относительная чувствительность 0,5-1%. Поле конт- роля 90 мм. Разрешение 5 пар лин./мм. РЭОП. Относительная чувствительность 2%. Поле контроля до 300х400 мм. Пространственное разрешение телевизионных линий не менее 600. Диапазон контролируемых толщин по стали до 12 мм. переменного тока напряжением 220 В, частотой 50 Гц. Габариты 360х275х330 мм. Масса 12,5 кг. Приемное устройство. Зона обзора 360х480 мм (возможно изменение по специальному заказу). Видеокамера – ПЗС-камера с автоматической регулировкой чувствительности. Матрица 753х582. Горизонтальная разрешающая способность 570 строк. Питание от блока управления напряжением 220 В. Рентгеновский аппарат. Импульсный рентгеновский аппа- рат “Шмель-90”. Напряжение на трубке 90 кВ. Средний ток 0,3 мА. Питание от встроенного аккумулятора с возможностью непрерыв- ной подзарядки от 220 В. Рентгеновский и бетатронный интроскопы. Назначение: служат для контроля качества сварных соединений трубопроводов, сосудов высокого давления, различных металлических и железо- бетонных конструкций в полевых и цеховых условиях. Описание: принцип действия интроскопов основан на исполь- зовании излучения бетатронов, рентгеновских аппаратов или изотопных источников для просвечивания объектов контроля и преобразования излучения в рентгенограмму с помощью сцинтил- ляционных экранов, телевизионной аппаратуры и цифровой электронной техники. Интроскоп состоит из двух частей: выносного блока-преоб- разователя, устанавливаемого по месту контроля вместе с источни- ком излучения, и блока телевизионной и цифровой аппаратуры, устанавливаемого за пределами зоны контроля. Технические характеристики Бетатронный интроскоп. Диаметр поля контроля 200 мм. Толщина контролируемых изделий (по стальному эквиваленту) до 200 мм. Чувствительность контроля 0,5-1 %. Размер выявляемых дефектов до 0,2 мм. Потребляемая мощность 100 Вт. Габариты 500x800x800, масса 20 кг. Рентгеновский интроскоп. Диаметр поля контроля 200 мм. Толщина контролируемых изделий (по стальному эквиваленту) до 35 мм. Чувствительность контроля 1-1,5 %. Размер выявляемых дефектов до 0,2 мм. Потребляемая мощность 100 Вт. Габариты: 500x800x800, масса 20 кг. |