RT检测设备与器材

1、第二章射线检测设备与器材 1一、X 射线机（一） X 射线机的种类和特点 1、 X 射线机的种类： （1）按能量高低分 普通X射线机管电压500KV； 高能X射线机(即电子加速器：直线和回旋)能量 1Mev （2）普通X射线机按结构分 携带式X射线机： a 管电压300KV 电流5mA b 结构简单，体积小、重量轻、 适用高空和野外作业。 2 移动式X射线机： a 管电压可达500KV，电流较大可 达数十mA（通常有两个焦点， 对应大、小两个管电流） b 结构复杂，体积和重量大、适用 固定或半固定使用 固定式X射线机：结构完善、 功能强的分立射线发生器、高压发 生器、冷却系统和控制系统，射线

2、发生器与高压发生器之间采用高压 电缆连接，高压电缆的长度一般为 2m。其体积大、重量也大，不便 移动，因此固定安装在X射线机房内。 这类X射线机已形成150kV、250kV （225kV）、320kV、450kV（420kV） 等系列，其管电流可用到30mA甚至 更大的值，系统完善，工作 效率高， 它是检验实验室应优先选用的X射线机。 3（3）普通X射线机按使用性能分 定向X射线机： 400左右圆锥角定向辐射、适用定向单张拍片。 周向X射线机：（平耙、锥耙） 3600周向辐射、适用环焊缝周向曝光。 管道爬行器： 3600周向辐射、适用于长输管道环焊缝周向拍片。 工作程序：管道爬行器行进接受指令

3、源信号自动减速刹车通过摆动定位刹车发出曝光指令经延时后曝光射线管道爬行器工作方法4（4）普通X射线机按频率分 工频X射线机： 5060Hz。 变频X射线机：（平耙、锥耙） 300800Hz 。 恒频X射线机： 200Hz。 穿透能力：恒频变频工频（同管电压、管电流） （5）普通X射线机按绝缘介质种类分 变压器油绝缘主要用在移动X射线机 （一般用25号变压器油，2.5mm标准间隙测试，耐 压50KV。） SF6气绝缘主要用在携带式X射线机 5按照工作电压分类恒压X射线机脉冲X射线机按射线管照分类玻璃管X射线机陶瓷管X射线机按射线管焦点的尺寸分类常规焦点X射线机微焦点X射线机小焦点X射线机（6）普

4、通X射线机按其它方面分62、 便携式X 射线机的技术进步： （1）机头小型化、轻量化 用SF6气体代替变压器油，不仅大大减轻了绝缘介质的重量，而且由于SF6的绝缘 性能优于变压器油，使得高压元件之间的绝缘距离缩短，从而减小了机头尺寸。 提高X射线管的工作频率，可减小变压器的铁芯尺寸，使高压变压器的重量减轻，同时还提高了X射线管的输出强度。 在满足X射线机散射剂量的规定的前提下，对机头筒体、射线窗口等不同位置的屏蔽采用局部衬不同厚度的铅板的方法，亦可减轻机头重量。 缩小X射线管尺寸，用金属陶瓷管代替玻璃管，并采用阳极接地电路，整机尺寸可 相应缩小。 由于采取以上有效措施，变频和恒频气绝缘X射线机

5、的机头重量比老式的工频油绝缘X射线机的机头重量可减轻1/31/2，而穿透能力却有所提高。 （2）提高操作自动化程度和使用可靠性 将电脑技术应用于X射线机的操作,可进一步提高操作过程的自动化程度，如安装电脑操作系统，实现自动试机、间隙休息、按给定的曝光条件工作等多种功能。采用了语言报警提示，各部工作参数用中文、数字和波型显示，并能一机通用，自动识别不同型号的射线机头等功能。此外，还研制了一种曝光计时器，即用一种外形尺寸为500mml20mm80mm的软垫电离器（后面有1mm厚的铅板防止背散射的干扰），把它放在被检试件后面，紧靠暗袋，接受穿透工件后的X射线，产生相应的电信号达到规定量后，反馈到控制

6、箱切断高压，从而有效地控制胶片接受的射线剂量，保证底片的黑度达到同一性。 7（二）X射线管1、X射线管结构：主要由阳极(即金属靶) 、阴极(即灯丝)和真空度的管壳构成。X射线管结构示意图阳极玻璃外壳阴极X射线 是产生X射线的部位。主要由阳极体、阳极靶和阳极罩组成。（1）阳极结构：阳极的基本结构示意图电子入射方向X射线方向冷却油的方向阳极体多为无氧铜制做，将热量传出，避免靶面烧毁。1阳极罩 2阳极体 3射线窗口 4阳极靶8 阳极体的作用是支承靶面，传送靶上的热量，避免钨靶烧坏，因此阳极体采用导热率大的无氧铜制成。 阳极靶常选用原子序数大、耐高温的钨来制造，软X射线管则选用钼靶。 阳极罩可以吸收二

7、次电子，另一作用是吸收一部分散乱射线。 在阳极罩正对靶面的斜面处开有能使X射线通过的窗口，其上常装有几毫米厚的铍。 由于X射线管能量转换率很低，电子的能量约有99转换为热能传给阳极靶，因此X射线管工作时阳极的冷却十分重要。如冷却不及时，阳极过热会排出气体、降低管子的真空度，严重过热可使靶面熔化以至龟裂脱落，使整个管子丧失工作能力。 9阳极的冷却方式一般有以下三种：a）辐射散热式：辐射散热 冲油冷却b）冲油冷却式：c）旋转阳极自然冷却：回转阳极X射线束电子束旋转阳极X射线10（2）阴极：X射线管的阴极是发射电子和聚集电子的部件，由发射电子的灯丝（一般用钨制作）和聚集电子的凹面阴极头（用铜制作）组

8、成。阴极形状可分为圆焦点和线焦点两大类：圆焦点阴极的灯丝绕成平面螺旋形，装在井式凹槽阴极头内；线焦点阴极的灯丝绕成螺旋管形，装在阴极头的条形槽内. 灯丝X射线管的阴极112、金属陶瓷管由于用玻璃作外壳制成的X射线管对过热和机械冲击都很敏感，因此在70年代开发出性能优越的金属陶瓷管。这种射线管有很多特点：抗震性强，一般不易破碎。管内真空度高，各项电性能好，管子寿命长。容易焊装铍窗口。对250kV以上的管子，金属陶瓷管的尺寸可以做得比玻璃管小得多。（3）外壳：普通X射线管的外壳用耐高温的玻璃制成，灯丝导线从阴极端部穿过管壁引出，为了使金属和玻璃相接处不漏气，与玻璃壁接触的金属要求和玻璃有一样的膨胀

9、系数，解决这一问题的办法是采用一种特殊的称为科瓦的铁镍钴合金。 100160kV金属陶瓷X射线管12金属陶瓷X射线管：以不锈钢管代替玻璃管壳；用陶瓷材料绝缘；主要特点是结构牢固、寿命长；玻璃管寿命：400500h；陶瓷管寿命：1000h。寿命：辐射量降低到80%以下。200300kV金属陶瓷X射线管320470kV金属陶瓷X射线管133、 特殊用途的X射线管周向辐射X射线管：这种X射线管可以通过一次曝光完成大直径筒体环焊缝整个圆周的曝光，从而大大提高了工作效率。它的阳极靶有平面阳极和锥体阳极两种形式其中平面阳极制造容易，散热条件好，使用较多，但其射线束中心有一倾角，对环焊缝纵向裂纹的检测有一定

10、影响。小焦点X射线管：这种X射线管通过圆筒式聚焦栅将灯丝发射的电子束聚成很细的一束，可获得小于0.1mm微小焦点。在射线实时成像检测技术中为提高灵敏度，通常采用放大透照布置，这就需要小焦点X射线管，放大倍数的选择与X射线管焦点尺寸有关，射线源尺寸越小，可选用的放大倍数越大。棒阳极X射线管：这种X射线管的阳极制成棒状，可伸进小直径筒内对环焊缝作周向曝光。一种典型产品的尺寸：X射线管总长280mm，最大直径100mm，棒阳极外径33mm，长49mm，用水冷却，额定管电压160KV，额定管电流6mA。144、X射线管的技术性能（1）阴极特性和阳极特性阴极特性：金属热电子发射与发射体的温度关系极大。假

11、定在一定的管电压下，X射线管阴极发出的电子全部射到阳极上，则饱和电流密度与温度的关系（即X射线管的阴极特性）可用图表示。从图中可以看到，在阴极的工作温度范围内，较小的温度变化就会引起较大的电流变化。管电流与灯丝温度的关系曲线阳极特性：阳极特性即X射线管的管电压与管电流的关系，见图。在管电压较低时（10kV20kV），X射线管的管电流随管电压增加而增大，当管电压增加到一定程度后，管电流趋于饱和从而不再增加。这说明在某一恒定的灯丝加热电流下，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再增加管电流。X射线管电流与管电压关系曲线15 也就是说，工业检测用的X射线管工作在电流饱和区。由此可知

12、，对工作在饱和区的X射线管，要改变管电流，只有改变灯丝的加热电流（即改变灯丝的温度）。 通过对两个特性曲线的分析，可以得出如下结论：X射线管的管电流和管电压在工作过程中可以相互独立进行调节。（2） X射线管的管电压管电压是指X射线管承载的最大峰值电压，以符号kVp表示。必须注意的是，在修理时进行的电工测量中，表头指示的是有效值。对于正弦波，存在如下关系：U有效值=0.707U峰值。例如一额定管电压为200kVp的X射线管折算为有效值应为2000.707=141.4（kV），测试中不允许超过，否则容易击穿而损坏。管电压是X射线管的重要技术指标，管电压越高，发射的X射线的波长越短，穿透能力就越强。

13、在一定范围内，管电压与穿透能力有近似直线关系，见图。 射线穿透能力示意图16（3）X射线管的焦点焦点是X射线管重要技术指标之一，其数值大小直接影响照相灵敏度。X射线管焦点的尺寸主要取决于X射线管阴极灯丝的形状和大小、阴极头聚焦槽的形状及灯丝在槽内安装的位置。此外，管电压和管电流对焦点大小也有一定影响。阳极靶被电子撞击的部分叫做实际焦点，见图。焦点大，有利于散热，可承受较大的管电流；焦点小，照相清晰度好，底片灵敏度高。实际焦点垂直于管轴线上的正投影叫做有效焦点，探伤机说明书提供的焦点尺寸就是有效焦点。它的形状有三种：圆焦点（用直径表示）；长方形焦点用（长+宽）/2表示和正方形焦点（用边长表示）。

14、对斜靶定向X射线管，其有效焦点面积So与实际焦点面积S的关系可用下式表示：So=Ssin（2-1）式中：靶与垂直管轴线平面的夹角，一般=20o，所以有近似关系：So=S/3。17（3）X射线管的焦点焦点是X射线管重要技术指标之一，其数值大小直接影响照相灵敏度。X射线管焦点的尺寸主要取决于X射线管阴极灯丝的形状和大小、阴极头聚焦槽的形状及灯丝在槽内安装的位置。此外，管电压和管电流对焦点大小也有一定影响。阳极靶被电子撞击的部分叫做实际焦点，见图。焦点尺寸d计算方法：(标准附录E)焦点形状分类 正方形焦点：d=a 长方形、椭圆形焦点：d=（a+b）/2 圆形焦点：d=d 正方形 椭圆形 长方形 圆形

15、dbaaaab实际焦点和有效焦点18有效焦点尺寸可按照JB/T87641998工业探伤用X射线管通用技术条件规定的方法来测量。 （4）辐射场的分布定向X射线管的阳极靶与管轴线方向呈20o的倾角，因此发射的X射线束有40o左右的立体锥角，随角度不同X射线的强度有一定差异，用伦琴计测量，射线强度有图所示的分布。从图中可以看到，阴极侧比阳极侧射线强度高，在大约30辐射角处射线强度最大。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。不同角度上X射线的强度19（5）X射线管的真空度X射线管必须在高

16、真空度（10-6mmHg10-7mmHg）才能正常工作，故在使用时要特别注意不能使阳极过热。（6）X射线管的寿命X射线管的寿命是指由于灯丝发射能力逐渐降低，射线管的辐射剂量率降为初始值的80的累积工作时限。玻璃管寿命一般不少于400h，金属陶瓷管寿命不少于500h。如果使用不当，将使X射线管的寿命大大降低。保证X射线管使用寿命的措施主要有以下几条：在送高压前，灯丝必须提前预热、活化。使用负荷应控制在最高管电压的90以内。使用过程中一定要保证阳极的冷却，例如将工作和间息时间设置为1:1。严格按使用说明书要求进行训机。20(三)高压发生电路 高压发生电路是X射线管工作的基本电路。按加在X射线管两极

17、上的电压波形可分为半波整流、全波整流、倍压整流及恒直流等四种；按高压变压器地电位的接法可分为阳极接地和中间接地两种。1、半波整流电路 （1）半波自整流 中间接地半波自整流电路，这是一种最简单的结构，是便携式X射线机普遍使用的一种电路。带有逆电压降低器的半波自整流线路半波整流通过X射线管的电流波形21 近年来，在气体冷却携带式X射线机中，往往采用阳极接地方式的自整流电路。见右上图。 这种电路对高压变压器的绝缘性能要求较高，但因采用阳极接地，故阳极的冷却比较方便，可直接用水冷却或者强制风冷，冷却效率比中间接地的情形要好。（2）中间接地双管整流半波电路 中间接地双管半波整流电路见右下图。电路中两个整

18、流管和X射线管串联使用。正半周时，二级管D1、D2导通，X射线管工作；负半周时，二级管D1、D2与X射线管共同承担反向电压，X射线管约只承受原反向电压的1/3，从而避免反向电流的出现。这种电路的优点是高压部分不受逆电压的危害。22双管全波整流电路全波整流通过X射线管的电流波形2.全波整流电路（1）双管全波整流电路双管全波整流电路见右上图。该电路的特点是两个整流二极管D1、D2交替导通，使X射线管在电流正、负两个半周内都工作，大大提高了X射线管的工作效率，其输出剂量是半波整流电路的2倍。右中图通过X射线管的电流波形。（2）四管桥式整流电路四管桥式整流电路见右下图。该电路的整流方法和效果与双管全波

19、整流电路一样，其优点是由于多用了两个二极管，因此每个整流管的耐压级别可降低一半，高压变压器的线圈匝数亦可减少一半。桥式全波整流电路 233、倍压整流电路 左下图是单管脉动倍压电路。这种电路的工作原理是：下半周电源U通过二极管D对电容C充电到Umax，上半周电源U和电容C同相，叠加起来达到倍压的目的，这时X射线管两端相当于加上了2U的正高压。 右下图是这种电路施加于X射线管两端的电压波形。244、全波倍压恒直流电路 左下图是全波倍压恒直流电路。它的特点是由两个对称的倍压电路组成。每一部分的工作原理是:上半周电路U通过二极管D1（ D1）对电容C1（C1）充电到峰值，下半周通过二极管D2（ D2）

20、对电容C2（C2）充电到2U，这样C2和C2叠加起来向X射线管两端提供4U的正高压，由于电容C、C的容量足够大，因此4U相当于一个恒压源，使X射线管工作时所通过的直流波纹相当平稳，其输出电压波形如右下图所示。这种电路在400kV的大型移动式X射线机中较多采用。25（四）X射线机的基本结构 一般X射线机的结构由四部分组成：高压部分，冷却部分，保护部分和控制部分。本节以工频X射线机为例作简单介绍。1、高压部分 X射线机的高压部分包括X射线管、高压发生器（高压变压器、灯丝变压器、高压整流管和高压电容）及高压电缆等。 X射线管已在上节详细介绍，以下介绍其它高压元件。（1）高压变压器高压变压器的作用是将

21、几百伏的低电压通过变压器提升到X射线管工作所需的高电压。它的特点是功率不大（约几千伏安），但输出电压却很高，达几百千伏，因此高压变压器次级匝数多，线径细。这就要求高压变压器的绝缘性能要好、即使温升较高也不会损坏。26（2）灯丝变压器 X射线机的灯丝变压器是一个降压变压器，其作用是把工频220V电压降到X射线管灯丝所需要的十几伏电压，并提供较大的加热电流（约为十几安）。（3）高压整流管常用的高压整流管有玻璃外壳二极整流管和高压硅堆两种，其中使用高压硅堆可节省灯丝加热变压器，使高压发生器的重量和尺寸减小。 （4）高压电容这是一种金属外壳、耐高压、容量较大的纸介电容。携带式X射线机没有高压整流管和高

22、压电容，所有高压部件均在射线机头内。移动式X射线机有单独的高压发生器，内有高压变压器、灯丝变压器、高压整流管和高压电容等。27（5）高压电缆高压电缆是移动式X射线机用来连接高压发生器和X射线机头的电缆，它的构造见下图。高压电缆的构造大体可以分以下几部分：保护层：是电缆的最外层，用软塑料或黑色棉纱织物制成。金属网层：用铜、钢、锡丝多根编织，用时接地，保护人身安全。半导体层：在绝缘橡胶层外面紧贴的一层，有一定导电功能，可为感应电荷提供通道，消除橡胶层外表面和金属网层之间的电场，避免它们之间因存在空气而发生放电造成的绝缘层老化。主绝缘层：用来隔离芯线和金属接地网之间的高压。芯线：一般有两根同心芯线，

23、用来传送阳极电流或灯丝加热电流，由于芯线间电压很低，故同心芯线之间的绝缘层很薄。薄绝缘层。28（6）电缆头电缆两端的接头构造见图 2、冷却部分 冷却是保证X射线机正常工作和长期使用的关键。冷却不好，会造成X射线管阳极过热而损坏。还会导致高压变压器过热，绝缘性能变坏，耐压强度降低而被击穿。冷却不好还会影响X射线管的寿命。所以X射线机在设计制造时采取各种措施保证冷却效率。 油绝缘携带式X射线机常采用自冷方式。冷却是靠机头内部温差和搅拌油泵使油产生对流带走热量，再通过壳体把热量散出去。 移动X射线机多采用循环油外冷方式。X射线管的冷却有单独用油箱，以循环水冷却油箱内的变压器油，再用一油泵将油箱内的变

24、压器油按一定流量注入X射线管阳极空腔内冷却靶子，将热量带走，冷却效率较高，其冷却系统由七部分组成：冷却水管；冷却油管；冷却油箱；搅拌油泵；循环油泵；油泵电机；保护继电器（油压和水压开关）。 29 气体冷却X射线机用六氟化硫（SF6）气体作绝缘介质，由于采用了阳极接地电路，X射线管阳级尾部可伸到机壳外，其上装散热片，并用风扇进行强制风冷。其构造见图。阳极接地气体冷却X射线机3、保护部分 各种电气设备都有保护系统，X射线机的保护系统主要有：每一个独立电路的短路过流保护；X射线管阳极冷却的保护；X射线管的过载保护（过流或过压）；零位保护；接地保护；其他保护。（1）独立电路的短路过流保护保险丝是最常用

25、的短路过流保护元件，目前常用的气体绝缘携带式X射线机一般在主电路接一个15A20A的保险丝，在低压电路接一个2A3A的保险丝。 30（2）X射线管阳极冷却的保护X射线管阳极冷却的各种保护见图2-34。温控开关：温控开关通常用一种双金属片制成，整定值一般为605，安放位置在射线机头内和循环油箱内，当温度超过整定值后，会自动切断保护回路，使高压断开。水通，油通开关：移动式X射线机有单独的循环油（水）冷却系统，为保证该系统可靠工作，一般在水管进口处和油箱的回油管口处安有水压和油压开关，当水或者油循环不正常时，这种压力开关自动打开，切断保护回路，使高压断电。X射线机保护回路原理图31（3）过载保护 X

26、射线管的过载保护主要指X射线管的管电流超过额定值后的自动保护。一般在高压电路内安装有过流继电器，当管电流超过额定值时过流继电器动作，其常闭接点断开，切断回路，保护X射线管不受损坏。（4）零位保护 用自耦变压器调高压的X射线机，在自耦变压器的起始位置安装了一个零位接触器，它的作用是确保X射线管加高压必须从很低的电压开始，起到保护X射线管的作用。时间继电器的指针为倒计时行走，在其零点位置往往也安装一个时钟零位开关，以保证曝光结束时，自动切断高压。（5）接地保护 主要是对控制箱的外壳进行可靠接地，防止漏电和高压感应电对人体的伤害。（6）其他保护 用SF6气体作绝缘介质的X射线机，为保证气体的绝缘性能

27、满足要求，在机头内还要装一个气压开关，当SF6气体的压力低于0.34MPa时，气压开关会自动断开，切断高压。324、控制部分 控制系统是指X射线管外部工作条件的总控制部分，主要包括管电压的调节、管电流的调节以及各种操作指示。（1）管电压调节 X射线机管电压调节一般是通过调整高压变压器的初级侧并联的自耦变压器的电压来实现的，见右上图。（2）管电流调节 X射线管管电流调节是通过调节灯丝加热电流A来实现的。见右下图。在灯丝变压器的初级电路内串联一个可调电阻R1，改变该电阻值的大小，可调节灯丝的加热电流（即调节管电流）。图中R2的作用是限制X射线管的起始电流。 管电压调节电路 灯丝加热调节电路33（3

28、）操作指示部分X射线机的操作指示部分包括：控制箱上的电源开关，高压通断开关，电压、电流调节旋纽，电流、电压指示表头，计时器，各种指示灯等。（五）、X射线机的主要技术条件1电气性能的主要要求 输人电流电压波动不应超过额定值10，输出电压波动应不大于2。 计时器误差应在5之内。 温度继电器的整定值为605。 低压电路绝缘电阻应大于2M。 X射线机应有保护接地，接地电阻不大于O5。 气绝缘机机头内SF6气压低于O34 MPa(20)时高压应断开。 有过压、过流保护装置，超过规定值时，高压应断开。342.使用性能的一般要求X射线机穿透能力不低于规定值，见下表。透照灵敏度应不低于1.8（对Q235钢）。

29、产生的X射线应在辐射范围内，辐射场不允许有缺圆。周向机辐射场应均匀，中心平面内黑度差小于0.4，辐射角偏差的规定值+5o。X射线机穿透力管电压kV管电流mA穿透力(钢)mm定向机周向机15051912锥靶2005292724平靶锥靶2505393734平靶/锥靶30055047/40平靶锥靶35漏射线剂量率见下表。允许漏射线剂量率管电压,kV150150-200200距焦点1m处泄漏空气比释动能率1mGy/h2.5mGy/h5 mGy/h漏射线剂量率的测试可按下图规定的方位进行测定。漏射线剂量率测试屏蔽X射线窗口铅罩的铅当量额定管电压, kV100150200250300350400铅当量,

30、mmPb 1.42.13.66.39.311.814.0 用不小于下表规定的铅当量的铅罩屏蔽X射线窗口，把剂量计放在距管头lm处测取读数。36（六） X射线机的使用与维护 正确使用和及时维护X射线机可以延长其使用寿命。1、X射线机操作程序通常的操作程序为：（1）通电前准备可靠连接，保证插头接触良好。检查使用电源电压是否为220V。控制箱可靠接地。（2）通电后检查接通电源后，电源指示灯亮，冷却系统开始工作（气绝缘机的机头风扇转动）。（3）曝光准备气绝缘机“kV”、“时间”预置到规定位置。（4）曝光按下“高压”通开关，红灯亮，表示高压已接通。冷却系统必须可靠工作。（5）曝光结束红灯灭，高压切断，时

31、间复位。对气绝缘机，当蜂鸣器响，“kV”、“mA灯灭，高压切断，时间复位。（6）曝光过程如异常，按下“高压”断开关，切断高压，分析原因后再考虑是否继续进行操作。372、X射线机的使用注意事项（1）认真训机玻璃管管电压的增加速度与停用时间关系见下表。停用时间8h16h2天3天3天21天21天以上升压速度10kV/30s10kV/60s10kV/2.5min10kV/5min金属陶瓷管X射线机对训机的要求更加严格。 终止使用时间训 机 方 法1天只需自动训机到使用电压值，若使用电压较前一天高，可自动训机至前一天值后手动按10kV/min升至使用值2天7天 手动训机，从最低值开始，按10kV/min

32、升至最高值。（到210kV时,需休息5min，然后继续训练）训练完毕，放置在使用值上7天30天手动训机，从最低值开始，每5min升一级，至最高值。每训机10min，体息5min30天60天手动训机，从最低值开始，每5min升一及，至最高值，每升一级休息5min 60天以上按上述方法进行，但需增加休息时间和训练次数38（2）可靠接地X射线机是高电压设备，为避免漏电和感应电的影响，控制箱和高压发生器都应可靠接地。（3）检查电源波动值电源电压应符合该X射线机说明书的要求，其波动值不得超过土10的额定电压，必要时应加调压器或稳压电源，以保证X射线机正常工作。（4）提前预热X射线机送高压前，灯丝要提前预

33、热2min以上，这对延长X射线管使用寿命影响很大。（5）全过程冷却X射线机在工作过程中要可靠冷却，油绝缘机主要检查循环油泵，冷却水是否正常，气体绝缘机检查机头上的冷却风扇是否工作。（6）间息时间X射线机一般要求按1:1工作和休息，确保X射线管充分冷却，防止过热。393、X射线机的维护和保养为了减少X射线机使用故障，应做经常性的维护和保养工作。X射线机应摆放在通风干燥处，切忌潮湿、高温、腐蚀等环境，以免降低绝缘性能。运输时要采取防震措施，避免因剧烈震动而造成接头松动、高压包移位、X射线管破损等。保持清洁，防止尘土、污物造成短路和接触不良。保持电缆头接触良好，如因使用时间过长，磨损松动、接触不良，

34、则应及时更换。经常检查机头是否漏油（窗口处有气泡）、漏气（压力表示值低于0.34MPa），应注意及时予以补充，确保绝缘性能满足要求。40第二节：射线机射线与X射线机的一个重要不同： 射线源始终不断地在辐射射线；X射线机仅在开机并加上高压后才产生X射线。一、射线源的主要特性参数 在工业射线照相探伤中使用的射线源主要是人工放射性同位素： 60Co 192Ir 75Se 170Tm Kr称为照射量率常数：Rm2/(hCi) 表示活度为1Ci的源、在无滤波情况下、在距源1m处1h时间内的照射量(伦琴数值)。常用单位 放射性活度：为射线源在单位时间内发生的衰变数，单位是贝可(勒尔)，符号是Bq。41 同

35、种射源，放射性活度大，在单位时间内将辐射更多的射线。 不同种的射线源，即使放射性活度相同，也并不表示它们在单位时间内辐射的射线光量子数目相同。这是因为，不同的放射性同位素在一个核的衰变中放出的射线光量子数目可以不同。一、射线源的主要特性参数 放射性活度的国际单位：Bq 常用单位：Ci（居里）lBq表示在1s的时间内有1个原子核发生衰变。42一、射线源的主要特性参数 例如，钴60 射源的每一个核衰变放出2个能量不同的光子，而铥170衰变时，却不是每个核的衰变都放出射线光子。只有总衰变数的8产生射线。所以，放射性活度并不等于射线源的强度，但两者存在一定的关系。因此，同一种放射性同位素源，放射性活度

36、大的源其辐射的射线强度也大；但对非同种放射性同位素的源则不一定。放射性比活度：为单位质量放射源的放射性活度，单位是贝可克，符号为Bqg。 比活度：不仅表示放射源的放射性活度，而且表示了放射源的纯度。 比活度大意味着在相同活度条件下，该种放射性同位素的源尺寸可以做得更小一些。成像更清晰。43一、射线源的主要特性参数 Se75能谱和Ir192能谱Se75Ir19244一、射线源的主要特性参数 射线源60Co192Ir75Se170Tm主要能量/MeV1.17，1.330.30，0.31，0.47，0.600.13，0.260.052，0.084半衰期5.3 a74d120 d128 dKr（R m

37、2 ）（h Ci）1.300.48（0.55）0.20（0.125）0.0014C m2/（kg h Bq）9.21053.310151.410150.011015等效能量1.25MeV400keV217keV84keV适宜厚度（钢，mm）402002010010405常用射线源的主要参数 45二、 射线源的主要特性参数 对于工业射线探伤来说，在选择射线源时应考虑射线源的主要特性是能量、放射性比活度、半衰期、源尺寸。由于不同的射线源的能量是固定的，所以应按照被检工件的材料和厚度，选择适当的射线源，射线源的能量是否适当直接关系到检验的灵敏度。射线源透照厚度W，mmA级，AB级B级Se-75104

38、01440Ir-192201002090Co-604020060150JB/T4730.2表4：源透照厚度范围(钢、不锈钢、镍合金等) 46二、射线探伤设备的特点 1射线探伤设备的主要优点 (1)探测厚度大，穿透能力强。对钢工件而言，400kVX射线机最大穿透厚度为100 mm左右，而C060射线探伤机最大穿透厚度可达200 mm。 (2)体积小，重量轻，不用电，不用水，特别适用于野外作业和在用设备的探伤。 (3)效率极高，对环缝和球罐可进行周向曝光和全景曝光。同射线机相比大大地节约了人力、物力降低了成本，提高了效益。 (4)设备故障率低，无易损部件，价格低。 (5)可以连续运行，且不受温度、

39、压力、磁场等外界条件影响。对拍片条件只需通过简单计算即可确定，拍片工艺稳定，可操作性好。47二、射线探伤设备的特点 2射线探伤设备的主要缺点 (1)射线源都有一定的半衰期，有些半衰期较短的射线源如铱l92更换显的频繁。 (2)射源能量固定，无法根据试件厚度进行调节。 (3)强度随时间减弱使曝光时间受到制约。 (4)固有不清晰度一般说来比x射线机大，用同样的器材及透照技术条件，其灵敏度稍低于x射线机。 (5)对安全防护要求高，管理严格。硒-75及其危害 48三、射线探伤设备的分类和结构 1射线探伤设备分类按结构分： 直通道形式和“S”通道形式。按放射性同位素不同： Co60 射线探伤机； Csl

40、37 射线探伤机； Irl92 射线探伤机； Tml70 射线探伤机； Ybl69 射线探伤机； Se75 射线探伤机。按使用方式： 手提式(一个人可单独携带)、 移动式(能以适当专用设备移动但不是手提式的)、 固定式(固定安装或只能在特定工作区作有限移动)。49三、射线探伤设备的分类和结构 直通道形式50三、射线探伤设备的分类和结构 2射线探伤设备的结构 射线探伤设备大体可分为五个部分： (1)源组件； (2)探伤机机体； (3)驱动机构； (4)输源管； (5)附件。射线探伤设备及驱动机构示意图51源组件结构示意图 三、射线探伤设备的分类和结构 （1）源组件(源辫)：（2）射线探伤机的机体

41、：1、外壳；2、聚氨酯填料； 5、源托；3、贫化铀屏蔽层；4、源(源组件)；6、安全接插器；8、密封盒S通道射线机源容器的基本结构示意图52三、射线探伤设备的分类和结构 射线机主机采用“S型通道”装置。机体上设有安全联锁装置防止操作错误，例如：当源不在安全屏蔽中心位置时锁就锁不上，这时需要用驱动器来调节源的位置使其到达屏蔽中心。因此该装置能保证源始终处于最佳屏蔽位置。操作时如果控制缆与源辫未连接好，该装置可保证使操作者无法将源输出，避免了源失落事故的发生。该装置采用规定程序来保证操作安全可靠，过程如下： 只有专用钥匙才能打开安全锁。 只有打开安全锁才能旋动选择环。 只有选择环到“连接”位置才能

42、卸下端盖。 只有卸下端盖才能把控制缆上的阳接头与源辨上的阴接头接上。 只有阴阳接头连接无误，选择环才能转动到工作位置，源才能被驱动出来。以上任一环节未完成或操作程序不对，源就无法输出。这样就防止了意外事故的发生。 53(3)驱动机构：射线设备及驱动机构工作情况示意图 54(4)输源管：也称源导管，是一种软管。探伤曝光时要求射线源沿输源导管输送到输源管的端部，以保证与曝光焦点重合。(5)附件： 各种专用准直器。用于缩小或限制射线照射场范围，提高照相对比度，降低操作者所受剂量。 射线监测仪、个人剂量笔及音响报警器。用于确保操作人员的安全及确认放射源所在位置，防止放射事故的发生。 各种定向架。用于固

43、定输源管的照相头。定位架有多种型式，都有一定的调节范围并能固定准直器，从而保证放射源位于曝光焦点中心。 专用曝光计算尺。可以根据胶片感光度、源种类、源龄、工件厚度、源活度及焦距，快速算出最佳黑度所需的曝光时间。 换源器。三、射线探伤设备的分类和结构 55 按照国家的有关规定，使用射线机的单位必须： 申领放射性同位素使用许可证； 操作人员应经过专门的培训，并应取得放射工作人员证。四、射线探伤机的操作 1射线探伤曝光操作程序(1)准备工作检查射线机的有关部分是否完好正常。(2)主机安装在安装过程中，应随时用剂量仪进行监测。(3)组装射线机按根据检验工作的具体情况和特点设计透照布置，组装输源导管、连

44、接驱动机构、固定准直器和定向架等。输源导管应尽量平直，弯曲半径应不小于500mm。561射线探伤曝光操作程序(4)设定控制区和监督区通过监测（和理论计算），设定控制区边界和监督区边界，控制区边界处的空气比释动能率应为40Gy/h处，监督区边界处的空气比释动能率应为2.5Gy/h处，并按国家标准的规定设置警告标志。操作人员应在控制区边界外工作，公众人员不应进入监督区。需要时，应设专门的监督管理人员。(5)完成曝光过程四、射线探伤机的操作 57 GB16357-1996 工业X射线探伤放射卫生防护标准将辐射场所分为控制区和管理区。 GB18465-2001工业射线探伤放射卫生防护要求将辐射场所分为

45、控制区和监督区。 监督区2.5Gyh-1 控制区 40Gyh-1 管理区4Gyh-1 控制区 40Gyh-1 禁止进入X射线区 无关人员禁止入内 禁止进入放射性工作场所 当心，电离辐射！ 58 在使用过程中可能发生的故障主要是： 部分机件损坏，如驱动失灵、输源导管变形、源座脱开等，造成射线源不能送出或收回； 安全联锁机构失灵。 射线检测时，在手摇送源的过程中，发现摇动手柄有困难时，应立即反向摇动手柄把源收回到屏蔽容器中。 如果出现射线源不能收回到源容器贮存位置的故障，不能盲目处理，应对现场采取必要的措施，并报告有关领导和部门，请专门人员进行处理，排除故障。在使用中，应特别防范“掉源”事故，防止

46、由此造成的严重危害。 射线机使用时必须严格遵守国家、卫生、公安等部门的有关法规、规章和制度，操作人员必须经过有关培训，注意防止射线机操作失误，严格防止因射线源未收回或遗失等可能造成的辐射事故。四、射线探伤机的操作 59关于放射源分类简表根据放射源分类办法（环保总局05年62号公告） 国务院环保主管部门颁发省级环保主管部门颁发60事故处理程序61射线胶片的结构：含七层材料。核心部分是感光乳剂层，它决定了胶片的感光性能。和普通胶片区别： 双面涂布感光乳剂层； 药膜厚度大。1、片基：是感光乳剂层的支持体。起骨架作用。通常采用淡蓝色。2、感光乳剂层(又称感光药膜)主要成分是卤化银颗粒和明胶。卤化银主要

47、采用的是溴化银。3、结合层(又称粘合层或底膜)结合层是一层胶质膜。4、保护层(又称保护膜)一、射线照相胶片的构造与特点 射线胶片的结构1保护层 2感光乳剂层 3结合层 4片基第三节：射线照相胶片62二、感光原理及潜影的形成 潜影：在可见光或射线照射下，胶片感光乳剂层中可以形成眼睛看不见的潜在的影像，称为“潜影”，经过显影处理，潜影可转化为可见的影像。 根据葛尔尼(Curneg)和莫特(Mot)创立的潜影理论，在感光乳剂中由微量的银质点集中在AgBr晶体的缺陷和位错部位，形成感光中心，其电位能较之周围的AgBr要低，潜影的形成分四个阶段：步骤1.俘获2.离子移动3.俘获4.离子移动hv63潜影的

48、形成有四个阶段：(1) 在射线或可见光照射时，在光子作用下，卤化银微粒吸收光子，激发溴离子产生电子。(2) 产生的电子移动，到达感光中心。(3) 带负电荷的感光中心吸引卤化银晶格之间的银离子。(4) 银离子与电子结合产生银原子。上述过程是潜影形成的基本过程。感光中心具有一个银原子后基本过程再度重复，直至曝光结束。这样产生的银原子团称为“潜影中心”，潜影中心的总和就是潜影。实质上，潜影的产生就是银离子接受电子还原成银的过程。二、感光原理及潜影的形成 64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得到的影像较淡，也就是说潜影随着时间可以变化，通常是减弱，这称为“潜影衰退”。

49、 潜影衰退实际是构成潜影中心的银原子被空气氧化后又变成了银离子的逆变过程。 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。其化学反应为：二、感光原理及潜影的形成 65 底片黑度：又叫底片的光学密度。底片的光学密度就是底片的不透明程度，它表示了金属银使底片变黑的程度。三、底片黑度 设入射到底片的光强度为I0，透过底片的光强度为I，记光学密度为D，则光学密度定义为：光学密度定义底片光强单位：cd/m2，坎德拉/平方米 D=lgI0/I66【例】观察一张黑度在2.3D3.9的底片，按JB/T4730.2-2005标准的规定，此时观片灯的亮度应不低于63096cd/m2。( )

50、 三、底片黑度 2.0 2.5 4.0 30009487100000I0（cd/cm2 ） 30cd/cm210cd/cm2D JB/T4730.2对观片灯亮度的要求 67四、射线胶片的特性 胶片的感光特性：是指胶片曝光后(经暗室处理)得到的底片黑度与曝光量的关系。胶片的感光特性感光度(S)灰雾度(D0)梯度(G)宽容度(L)最大密度(Dmax)曝光量：在曝光期间胶片所接受的光能量。681、胶片特性曲线 胶片特性曲线是表示相对曝光量与底片黑度之间关系的曲线。(1)增感型胶片特性曲线增感型胶片的特性曲线本底灰雾度区(D0)曝光迟钝区(AB)曝光不足区(BC)曝光正常区(CD)曝光过度区(DE)反

51、转区(EF)691、胶片特性曲线 (2)非增感型胶片的特性曲线: 因其“过度曝光区”在黑度非常高的区段，大大超过一般观光灯的观察范围，故通常不再描绘在特性曲线上。非增感型胶片无明显的负感区，其特性曲线在常用的黑度范围内成“J”型。非增感型胶片曝光特性曲线工业射线胶片的感光特性曲线702、射线胶片特性参数 感光度也称为感光速度：它表示胶片感光的快慢。是在特定的曝光、冲洗加工和图像测量条件下，照相材料对透照辐射能响应的一种定量测量。一般把射线底片上产生一定黑度所用曝光量的倒数定义为感光度。ISO7004规定：以达到净黑度(不包括胶片灰雾度)为20时所用曝光量(用戈瑞作单位)的倒数作为该胶片的感光度

52、，即：射线胶片感光度与乳剂层中的含银量、明胶成分、增感剂含量以及银盐颗粒大小、形状有关，感光度的测定结果还受到射线能量、显影配方、温度、时间以及增感方式的影响。对同一类型的胶片来说，银盐粒度越粗，其感光度越高。71四、射线胶片特性参数 (2)灰雾度(Do) 它表示胶片即使不经曝光在显影后也能得到的黑度。在胶片感光特性曲线上是曲线起点对应的黑度。此黑度称为灰雾度(D。)，又称为本底灰雾度。灰雾度小于O30时，对射线底片的影像影响不大；灰雾度过大会损害影像对比度和清晰度，降低灵敏度。 灰雾度由两部分组成，即片基光学密度和胶片乳剂经化学处理后的固有光学密度。通常感光度高的胶片要比感光度低的胶片灰雾度

53、大。保存条件不当和保存时间过长也会使灰雾度增大。此外，底片所显示的灰雾不仅与胶片灰雾特性有关，而且与显影液配方、显影温度、时间等因素有关。72四、射线胶片特性参数 (3)梯度(G) 胶片特性曲线上任一点的切线的斜率称为梯度，以前常称为反差系数。胶片的梯度是指胶片对不同曝光量在底片上显示不同黑度差别的固有能力。 特性曲线上不同点的梯度是不同的，即使在正常曝光部分，由于曲线只是近似直线，因此各点的梯度也存在一些小的差别。对可见光，胶片特性曲线的正常曝光部分，梯度可以认为是常数。对非增感型射线胶片，在一定黑度范围内，梯度随着黑度的增加连续增大，为了简单化，常也近似地认为梯度近似是常数。为了表示胶片这

54、方面的特性，引入了特性曲线的平均斜率，记成。它是在特性曲线上选择两个特定的点，以这两点连线的斜率作为胶片特性曲线的平均斜率。即73四、射线胶片特性参数 (3)梯度(G)G和G的求法D1 片基加灰雾度再加1.50的黑度；D2 片基加灰雾度再加3.50的黑度；E1 产生黑度D1所需的曝光量；E2 产生黑度D2所需的曝光量。74四、射线胶片特性参数 (3)梯度(G) 射线胶片的G值与胶片的种类、型号有关。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值随着黑度的增大而增大。此

55、外，胶片G值的测定结果与显影条件有关，显影配方、时间、温度都会使特性曲线所显示G值发生改变。75四、射线胶片特性参数 (3)梯度(G) 116220326胶片G值与黑度D的关系A、B-为非增感型胶片C-为增感型胶片胶片G值与显影温度的关系76四、射线胶片特性参数 (4)宽容度(L) 指胶片有效密度范围相对应的曝光范围。定义为特性曲线上直线部分对应的曝光量对数之差。 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： 在这个范围内，由于黑度与曝光量对数近似成正比关系，因此在射线照相检验中不同厚度或厚度差将以相应的不同黑度记录在射线照片上。显然梯度大的胶

56、片其宽容度必然小。77宽容度胶片宽容度:与胶片特性和射线能量有关。工件宽容度：主要与射线能量相关。工件X2D1D2X胶片相同的D， 允许的X越大，则工件宽容度越大。四、射线胶片特性参数 (4)宽容度(L)X1相同的D， 允许的E越大，则胶片宽容度越大。78四、射线胶片特性参数 (4)胶片的谱响应特性 感光材料对不同波长（不同能量）的光或射线的敏感性不同，也就是感光度不同，因而要达到同一黑度，采用不同波长（能量）的光或射线曝光将需要不同的曝光量。胶片的谱响应灵敏度曲线79五、卤化银粒度对胶片性能的影响 卤化银粒度，即感光乳剂中卤化银晶体的平均尺寸。工业射线胶片的卤化银颗粒尺寸大致在0.510m范

57、围内。 卤化银颗粒的随机分布将使得在不同区域卤化银颗粒的密度也会不同。这些情况使得均匀的曝光过程也会产生感光的不均匀性。 粒度对胶片的感光特性具有重要的影响。如果其他条件不变，单纯考虑粒度变化的影响，则感光特性有以下变化：随着粒度的增大，胶片的感光度将提高。梯度降低，灰雾度也会增大。 粒度对胶片的使用性能也具有重要影响，卤化银粒度直接影响着显影后的底片颗粒度，从而影响分辨率和信噪比。也就是说，感光材料的粒度限制了胶片所能记录的细节最小尺寸。80对比度和对比灵敏度是两个概念。 对比灵敏度(GB12604.2-90)：射线透照底片上，由于被检物体厚度的微小改变，所产生的光学密度差。通常用被检物体总

58、厚度的百分数表示。 对比度(GB12604.2-90) ：在被照亮的射线底片上，或在荧光屏图像上，两相邻区域之间的亮度差。对比灵敏度 X对比度D 射线透照灵敏度(GB12604.2-90) ：在射线底片上看到的最小细节尺寸或能看到细节的难易程度。XYZ对比灵敏度透照灵敏度81六、工业射线胶片系统的分类 射线胶片系统包括射线胶片、增感屏(材质、厚度)和冲洗条件(方式、配方、温度、时间)的组合，这是工业射线照相除射线源以外的第二大要素，其性能、质量极大地影响射线检测结果的有效性和可靠性。 胶片系统按下列三个性能指标进行分类: (1)梯度G，即胶片特性曲线在规定黑度处的斜率； (2)颗粒度D，射线照

59、片黑度在规定黑度下的随机偏差； (3)梯度/噪声比，在规定黑度下的G/D值，它直接相关于信噪比。82六、工业射线胶片系统的分类 系统类别梯度最小值Gmin颗粒度最大值（D）max（梯度/颗粒度）最小值（G /D）minD=2.0D=4.0D=2.0D=2.0T14.37.40.018270T24.16.80.028150T33.86.40.032120T43.55.00.039100工业射线胶片系统的主要特性指标 注：表中的黑度均指不包括灰雾度的净黑度。83七、胶片的使用与保管 (1)胶片的选用：应根据射线照相技术要求及射线的线质、工件厚度、材料种类等条件综合考虑，一般来说： 可按像质要求高低选用； 在能满足像质要求的前提下，如需缩短曝光时间，可使用号数较大的胶片。 工件厚度较小、工件材料等效系数较低或射源线质较硬时，可选用号数较小的胶片。 在工作环境温度较高时，宜选用抗潮性能较好的胶片，环境干燥时，宜选抗静电好的胶片。 一般说，中灵敏度的射线照相检验技术时，