X射線探傷(X-ray Inspection)是利用X射線(也可以是γ射線或其他高能射線)能夠穿透金屬材料,并由于材料對射線的吸收和散射作用的不�,從而使膠片感光不一樣,于是在底片上形成黑度不同的影�,據(jù)此來判斷材料�(nèi)部缺陷情況的一種檢驗方��
1895年德國物理學家倫琴(W.C.RÖntgen)在研究陰極射線管中氣體放電現(xiàn)象時,用一只嵌有兩個金屬電�(一個叫做陽�,一個叫做陰�)的密封玻璃管,在電極兩端加上幾萬伏的高壓�,用抽氣機從玻璃管內(nèi)抽出空氣。為了遮住高壓放電時的光�(一種弧�)外泄,在玻璃管外面套上一層黑色紙�。他在暗室中進行這項實驗�,偶然發(fā)�(xiàn)距離玻璃管兩米遠的地�,一塊用鉑氰化鋇溶液浸洗過的紙板�(fā)出明亮的熒光。再進一步試�,用紙板、木�、衣服及厚約兩千頁的書,都遮擋不住這種熒光。更令人驚奇的是,當用手去拿這塊�(fā)熒光的紙板時,競在紙板上看到了手骨的影像。當時倫琴認定:這是一種人眼看不見、但能穿透物體的射線。因無法解釋它的原理,不明它的性質(zhì),故借用了數(shù)學中代表未知�(shù)的“X”作為代�,稱為“X”射�(或稱X射線或簡稱X�)。這就是X射線的發(fā)�(xiàn)與名稱的由來。此名一直延用至今。后人為紀念倫琴的這一偉大�(fā)�(xiàn),又把它命名為倫琴射線�
X射線的發(fā)�(xiàn)在人類歷史上具有極其重要的意�,它為自然科學和�(yī)學開辟了一條嶄新的道路,為�1901年倫琴榮獲物理學個諾貝爾獎金??茖W總是在不斷發(fā)展的,經(jīng)倫琴及各國科學家的反復實踐和研究,逐漸揭示了X射線的本�(zhì),證實它是一種波長極�,能量很大的電磁�。它的波長比可見光的波長更短(約在0�001�100nm,醫(yī)學上�(yīng)用的X射線波長約在0�001?�?�1nm之間),它的光子能量比可見光的光子能量大幾萬至幾十萬�。因此,X射線除具有可見光的一般性質(zhì)�,還具有自身的特��
(一)射線照相法 射線照相法是根據(jù)被檢工件與其�(nèi)部缺陷介�(zhì)對射線能量衰減程度的不同,使得射線透過工件后的強度不同,使缺陷能在射線底片上顯示出來的方法。如�1所�,從X射線機發(fā)射出來的X射線透過工件�,由于缺陷內(nèi)部介�(zhì)對射線的吸收能力和周圍完好部位不一樣,因而透過缺陷部位的射線強度不同于周圍完好部位。把膠片放在工件適當位置,在感光膠片�,有缺陷部位和無缺陷部位將接受不同的射線曝光。再�(jīng)過暗室處理后,得到底片。然后把底片放在觀片燈上就可以明顯觀察到缺陷處和無缺陷處具有不同的黑�。評片人員據(jù)此就可以判斷缺陷的情�� �1 射線照相法原� ?。ǘ┥渚€熒光屏觀察法 熒光屏觀察法是將透過被檢物體后的不同強度的射�,再投射在涂有熒光物�(zhì)的熒光屏�,激�(fā)出不同強度的熒光而得到物體內(nèi)部的影象的方�� 此法所用設(shè)備主要由X射線�(fā)生器及其控制�(shè)備﹑熒光屏﹑觀察和記錄用的輔助�(shè)備﹑防護及傳送工件的裝置等幾部分組成。檢驗時,把工件送至觀察箱上,X射線管發(fā)出的射線透過被檢工件,落到與之緊挨著的熒光屏上,顯示的缺陷影象經(jīng)平面鏡反射后,通過平行于鏡子的鉛玻璃觀察� 熒光屏觀察法只能檢查較薄且結(jié)�(gòu)簡單的工�,同時靈敏度較差,靈敏度�2%�3%,大量檢驗時,靈敏度只達4%�7%,對于微小裂紋是無法�(fā)�(xiàn)�� (三)射線實時成象檢� 射線實時成象檢驗是工�(yè)射線探傷很有�(fā)展前途的一種新技�(shù),與傳統(tǒng)的射線照相法相比具有實時,高�、不用射線膠�、可記錄和勞動條件好等顯著優(yōu)�。由于它采用X射線�,常稱為X射線實時成象檢驗。國�(nèi)外將它主要用于鋼�、壓力容器殼體焊縫檢�;微電子器件和集成電路檢�;食品包裝夾雜物檢查及海�(guān)安全檢查�� 這種方法是利用小焦點或微焦點X射線源透照工件,利用一定的器件將X射線圖象�(zhuǎn)換為可見光圖�,再通過電視攝象機攝象后,將圖象直接或通過計算機處理后再顯示在電視�(jiān)視屏�,以此來評定工件�(nèi)部的�(zhì)�。通常所說的工業(yè)X射線電視探傷,是指X光圖象增強電視成象法,該法在國內(nèi)外應(yīng)用最為廣泛,是當今射線實時成象檢驗的主流�(shè)�,其探傷靈敏度已高于2%,并可與射線照相法相媲美。該法探傷系�(tǒng)基本組成如圖2所�� �2 X光電增強-電視成法探傷系統(tǒng) 1- 射線� 2�5-電動光闌 3-X射線� 4-工件 6-圖象增強� 7-耦合透鏡� 8--電視攝象� 9-控制� 10--圖象處理� 11-�(jiān)視器 12-防護�(shè)� ?。ㄋ模┥渚€計算機斷層掃描技�(shù) 計算機斷層掃描技�(shù),簡稱CT(Computertomography)。它是根�(jù)物體橫斷面的一組投影數(shù)�(jù),經(jīng)計算機處理后,得到物體橫斷面的圖�。其裝置�(jié)�(gòu)如圖3所�� �3射線工業(yè)CT系統(tǒng)組成框圖 1--射線� 2-工件 3-檢測� 4-�(shù)�(jù)采集� 5-高速運算器 6-計算機CPU 7-控制� 8-顯示� 9-攝影單元 10-磁盤 11-防護�(shè)� 12機械控制單元 13-射線控制單元 14-�(yīng)用軟� 15-圖象處理� 射線源發(fā)出扇形束射線,被工件衰減后的射線強度投影�(shù)�(jù)�(jīng)接收檢測器(300個左�,能覆蓋整個扇形掃描區(qū)域)被數(shù)�(jù)采集部采�,并進行從模擬量到數(shù)字量的高速A/D�(zhuǎn)�,形成數(shù)字信�。在一次掃描結(jié)束后,工作轉(zhuǎn)動一個角度再進行下一次掃�,如此反復下�,即可采集到若干組數(shù)�(jù)。這些�(shù)字信息在高速運算器中進行修正﹑圖象重建處理和暫存,在計算機CPU的統(tǒng)一管理及應(yīng)用軟件支持下,便可獲得被檢物體某一斷面的真實圖�,顯示于�(jiān)視器��
1.穿透作用:穿透作用是指X射線通過物質(zhì)時不被吸收的能力。X射線能穿透一般可見光所不能透過的物�(zhì)??梢姽庖蚱洳ㄩL較長,光子其有的能量很小,當射到物體上時,一部分被反�,大部分為物�(zhì)所吸收,不能透過物體;而X射線則不�,咽其波長短,能量大,照在物�(zhì)上時,僅一部分被物�(zhì)所吸收,大部分�(jīng)由原子間隙而透過,表�(xiàn)出很強的穿透能�。X射線穿透物�(zhì)的能力與X射線光子的能量有�(guān),X射線的波長越短,光子的能量越�,穿透力越強。X射線的穿透力也與物質(zhì)密度有關(guān),密度大的物�(zhì),對X射線的吸收多,透過�;密度小�,吸收少,透過�。利用差別吸收這種性質(zhì)可以把密度不同的骨骼、肌�、脂肪等軟組織區(qū)分開�。這正是X射線透視和攝影的物理基礎(chǔ)�
2.電離作用:物質(zhì)受X射線照射�,使核外電子脫離原子軌道,這種作用叫電離作�。在光電效應(yīng)和散射過程中,出�(xiàn)光電子和反沖電子脫離其原子的過程叫一次電�,這些光電子或反沖電子在行進中又和其它原子碰撞,使被擊原子逸出電子叫二次電�。在固體和液體中。電離后的正、負離子將很快復�,不易收�。但在氣體中的忘離電荷卻很容易收集起來,利用電離電荷的多少可測定X射線的照射量:X射線測量儀器正是根�(jù)這個原理制成的。由于電離作用,使氣體能�?qū)щ?;某些物�(zhì)可以�(fā)生化學反�(yīng);在有機體內(nèi)可以誘發(fā)各種生物效應(yīng)。電離作用是X射線損傷和治療的基礎(chǔ)�
3.熒光作用:由于X射線波長很短,因此是不可見的。但它照射到某些化合物如�、鉑氰化�、硫化鋅�、鎢酸鈣等時,由于電離或激�(fā)使原子處于激�(fā)狀�(tài),原子回到基�(tài)過程中,由于價電子的能級躍遷而輻射出可見光或紫外�,這就是熒�。X射線使物�(zhì)�(fā)生熒光的作用叫熒光作�。熒光強弱與X射線量成正比。這種作用是X射線�(yīng)用于透視的基�(chǔ)。在X射線診斷工作中利用這種熒光作用可制成熒光屏,增感屏,影像增強器中的輸入屏等。熒光屏用作透視時觀察X射線通過人體組織的影�,增感屏用作攝影時增強膠片的感光��
4.熱作用:物質(zhì)所吸收的X射線�,大部分被轉(zhuǎn)變成熱能,使物體溫度升高,這就是熱作用�
5.感光作用�同可見光一�,X射線能使膠片感光。當X射線照射到膠片上的溴化銀�,能使銀粒子.沉淀而使膠片�(chǎn)生“感光作用�。膠片感光的強弱與X射線量成正比。當X射線通過人體�,囡人體各組織的密度不同,對X射線量的吸收不同,致綻膠片上所獲得的感光度不同,從而獲得X射線的影像。這就是應(yīng)用X射線作攝片檢查的基礎(chǔ)�
6.著色作用�某些物質(zhì)如鉑氰化�、鉛玻璃、水晶等,經(jīng)X射線長期照射�,其�(jié)晶體脫水而改變顏色,這就叫做著色作用�
X射線探傷是現(xiàn)代工�(yè)生產(chǎn)中質(zhì)量檢測、質(zhì)量控�、質(zhì)量保證的重要手段,一般用于金�,非金屬等材料制成的零部�,鑄造及焊接部件進行無損檢測,以確定其內(nèi)部缺陷,如夾�,裂�,氣�,未焊�,未融合�。在機械、石油、化�、航�、造船、國防軍工等部門,特別是在鍋爐壓力容器焊縫的檢測中有極為廣泛的應(yīng)用�