射線的種類很多,其中易于穿透物質的有X射線、γ射線、中子射線三種。這三種射線都被用于無損檢測,其中X射線和γ射線廣泛用于鍋爐壓力容器焊縫和其他工業(yè)產品、結構材料的缺陷檢測,而中子射線僅用于一些特殊場合。射線檢測最主要的應用是探側試件內部的宏觀幾何缺陷(探傷)。按照不同特征(例如使用的射線種類、記錄的器材、工藝和技術特點等)可將射線檢測分為許多種不同的方法。
X射線機最基本原理
X射線的本質是一種波長極短,能量很大的電磁波。它的波長比可見光的波長更短(約在0.011~100um,醫(yī)學上應用的X射線波長約在0.001~0.1um之間),它的光子能量比可見光的光子能量大幾萬至幾十萬倍。X射線能穿透一般可見光不能透過的物質。可見光因其波長較長,光子其有的能量很小,當射到物體上時,一部分被反射,大部分為物質所吸收,不能透過物體;二X射線則不然,因其波長短,能量大,照在物質上時,近一部分被物質所吸收,大部分由原子間隙而透過,表現出很強的穿透能力。X射線穿透物質的能力與X射線光子的能量有光,X射線的波長越短,光子的能量越大,穿透力越強。X射線的穿透力也與物質密度有關,密度大的物質,對X射線的吸收多,透過少;密度小者,吸收少,透過多。利用差別吸收這種性質可以把密度不同的骨骼、肌肉、脂肪等軟組織區(qū)分開來。這正是X射線透視和攝影的物理基礎。
x射線管
X射線機的核心是一對電極------位于真空玻璃管的一個陰極和一個陽極。陰極是個燈絲,電流流過燈絲為其加熱。熱使燈絲表面發(fā)射電子。帶正電的陽極是鎢制的平盤,它吸引電子穿過真空管。
陰極和陽極間電勢差非常大,因此電子以極高的能量穿越真空管。高速電子撞擊鎢原子躍遷到高能級,另一個高能級電子馬上降至低能級,并以光子形式釋放能量。由于能級差很大,光子能量很高----這就是X射線光子。
一個陰極一個陽極的真空二極管,在高壓下產生電子的發(fā)射,陽極端的金屬板受到電子的擊打,產生X射線。通過束光器等等的作用,產生幾乎平行的X射線。
射線照相法是指用X射線或γ射線穿透試件,以膠片作為記錄信息的器材的無損的檢測方法。該方法是最基本的,應用最廣泛的一種射線檢測方法。
X射線是從X射線管中產生的,X射線管是一種兩極電子管。將陰極燈絲通電使之白熾電子就在真空中放出,如果兩極之間加幾十千伏以至兒百千伏的電壓(叫做管電壓)時,電子就從陰極向陽極方向加速飛行、獲得很大的動能,當這些高速電子撞擊陽極時。與陽極金屬原子的核外庫侖場作用,放出X射線。電子的動能部分轉變?yōu)閄射線能,其中大部分都轉變?yōu)闊崮堋k娮邮菑年帢O移向陽極的,而電流則相反,是從陽極向陰極流動的,這個電流叫做管電流,要調節(jié)管電流,只要調節(jié)燈絲加熱電流即可,管電壓的調節(jié)是靠調整X射線裝置主變壓器的初級電壓來實現的。
利用射線透過物體時,會發(fā)生吸收和散射這一特性,通過測量材料中因缺陷存在影響射線的吸收來探測缺陷的。X射線和γ射線通過物質時,其強度逐漸減弱。射線還有個重要性質,就是能使膠片感光,當X射線或γ射線照射膠片時,與普通光線一樣,能使膠片乳劑層中的鹵化銀產生潛象中心,經過顯影和定影后就黑化,接收射線越多的部位黑化程度越高,這個作用叫做射線的照相作用。
把這種曝過光的膠片在暗室中經過顯影、定影、水洗和干燥,再將干燥的底片放在觀片燈上觀察,根據底片上有缺陷部位與無缺陷部位的黑度圖象不一樣,就可判斷出缺陷的種類、數量、大小等,這就是射線照相探傷的原理。