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1、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 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500
2、KV 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0.340.5Mpa SF6气体),（4）按工作频率分 工频（5060Hz） 油绝缘X机 变频（170400 Hz） 气绝缘X机 恒频（约
3、200 Hz） 气绝缘X机 高频 （1100KHZ） 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
4、、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=KiZV），99转化为
5、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,4、X射线管的技术性能 （1）阴极特性： 定义：灯丝
6、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mA,3A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
7、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。,（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
8、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。,（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T,E0,80%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,X射线,变频充气X射线探伤机结
9、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,1,2,8,6,4,5,7,9,10,3,220v,KV取样,mA取样,T,20A,2A,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 8mA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 8mA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,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,常用X射线探伤机型号及主要技术参数国产周向
10、X射线机,比利时ICM 公司SITE-X系列 定向X射线机,比利时ICM 公司SITE-X系列 周向X射线机,管桶,真空(P),5 bars SF6,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: SITEX D1802 SITEX D2008 SITEX D2258 SITEX D2506 SITEX D3006 SITEX D3206 SITEX D3605,SITEX工业X光射线机,周向设备用于标准应用: SITEX C1802S SITEX C200
11、7 SITEX C2257 SITEX C2506 SITEX C3005 SITEX C3205 SITEX C3605,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-2570；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
12、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,SITEXS D2004 SITEXS D2254 SITEXS D2504,SITE-XS超小型周向工业X光射线机,SITEXS C2004 SITEXS C2254 SITEXS C2504,四、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
13、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，切忌再开高压，以免故障扩大化。 5、设备出现故障，应交专业部门维修。 6、定期进行校验。,五、射线机常见的故障及排除方法,1、送不上电源 (送上电源,功率开关跳闸) 电源不对，有可能接到两根火线上了。射线机正确的电源：220V 单相交流电。 控制箱内整流调压单元有元件穿了，造成短路而跳闸。 控制箱内逆变斩波单元有故障 控制箱内其它部分有短路现象,2、功率开关能送上，电源指示灯不亮，轴流风机不工作 电源没有接好 控制箱上2A保险烧断 电源开关（功
14、率开关）坏 控制箱内其它线路有故障,3、电源指示灯亮，但机头内轴流见机不工作 先检查控制箱十芯出线中“4#、5#”线是否有220V交流输出 。若没有，说明控制箱内部故障。若有输出，可能是以下原因。 十芯电缆没有接好或有断线 轴流风机本身坏，风叶受阻或损坏 机头内线路有故障,4、送不上高压 准备灯不亮,准备时间不到. 十芯电缆线未接好或”6#、9#”线有断线 温度过高,温度继电器保护. 控制箱内有故障.,5、能送上高压,但是几秒后高压掉 控制箱上20A保险烧断 低压电缆线未接好或有断线（mA取样线或高压初级2线，8#、1#、2#） 控制箱内有故障 机头内高压包击穿或X射线管灯丝烧断,6、能送上高
15、压,但功率开关迅速跳闸 高压包击穿 X射线管漏气或击穿 功率开关坏 控制箱内有故障,7、能送上高压,但是MA灯不亮 MA灯坏 控制箱内指示回路有问题 MA低,但能维持.升高压可能就好了 控制箱内MA保护回路有问题,8、射线弱 控制箱内参数失调 X射线管老化 9、能送上高压,但是高压灯不亮 高压灯坏或灯泡松动接触不良 高压灯指示回路有故障.,10、频繁烧20A保险 保险管本身质量有问题 20A保险座绝缘不好或内部有积碳接触不良 高压包击穿 X射线管击穿或漏气 控制箱内有故障,第二节 射线机,一、常用源 二、探伤设备的特点 三、探伤设备的分类和结构 四、射线机的操作,第二节 射线机,一、常用源,几个重要概念：活度、比活度,活 度单位时间内发生的衰变数。 比活度单位质量放射源的放射性活度。能表 示活度、还能表示纯度。 同种源活度大则辐射强度大；非同种源则不一定。 源不是每个核的衰变都放出光子，如Tm170 只有总数的8。,工业用源的要求： 1、半衰期长； 2、比活度高(源尺寸可做小)； 3、能量适宜； 4、价格便宜； 常用的源：Co60、Ir192、Se75 使用较少的源Cs137、Tm170、Yb169,二、探伤设备的特点（与普通X机相比） 主要优点 1、探测厚度大
