CC BY
33
3. Alkhimov V.Yu., Alkhimov Yu.V. The mosaic detector of x-ray radiation for inspection of oversize objects // Modern techniques and technologies: Proceedings of XIII International Scientific and Practical Conference - Томск, 26-30 марта 2007 г. - Томск: Изд-во ТПУ, 2007.-С. 140-143.
4. Alkhimov V.Yu., Kuleshov V.K., Alkhimov Yu.V. Experimental investigation of x-ray gas discharge converters // Modern techniques and technologies: Proceedings of XIII International Scientific and Practical Conference - Томск, 26-30 марта 2007 г. - Томск: Изд-во ТПУ, 2007. - С. 143-146.
5. Жарков А.В., Алхимов Ю.В. Импульсный наносекундный рентгеновский аппарат с регулируемой длительностью импульса и дозой в импульсе для использования в установке малодозового контроля // Репутация и качество. - 2007. - № 9. Спецвыпуск. - С. 51-52
6. Алхимов В.Ю., Кулешов В.К. Газоразрядный детектор радиационного излучения // Теория, методы и средства измерений, контроля и диагностики: Материалы VIII Международной научно - практической конференции, г. Новочеркасск, 28 сентября 2007 г. - Новочеркасск: ЮРГТУ, 2007. - С. 40-42.
7. Алхимов В.Ю., Алхимов Ю.В., Кулешов В.К. Пути повышения разрешающей способности газоразрядного преобразователя радиационного излучения // Теория, методы и средства измерений, контроля и диагностики: Материалы VIII Международной научно - практической конференции, г. Новочеркасск, 28 сентября 2007 г. - Новочеркасск:ЮРГТУ, 2007. - С. 42-45.
ИМПУЛЬСНЫЙ НАНОСЕКУНДНЫЙ РЕНТГЕНОВСКИЙ АППАРАТА С РЕГУЛИРУЕМОЙ ДЛИТЕЛЬНОСТЬЮ ИМПУЛЬСА И ДОЗОЙ В ИМПУЛЬСЕ ДЛЯ УСТАНОВКИ МАЛОДОЗОВОГО КОНТРОЛЯ
A.B. Жарков, Ю.В. Алхимов г. Томск, Россия
Статья посвящена проблеме развития средств радиационного неразрушающего контроля. Проведен анализ существующих малодозовых рентгеновских средств контроля багажа и человека. Предложена функциональная схема рентгеновского аппарата на основе трубки с сеткой и описано назначения составных частей системы.
Свойствами рентгеновского излучения пользуются во многих областях науки, производства и медицины. Рентгеновское излучение используется на производстве для контроля качества выпускаемой продукции, в медицине для нахождения и лечения различных онкологических заболеваний, а так же в химии и физике для определения различных свойств материалов и веществ.
На данном этапе развития рентгенотехники появилась необходимость в создании универсальных импульсных источников излучения с регулируемой длительностью импульса и регулируемой дозой в импульсе для решения различного рода задач. Наиболее интересной из которых является создание комплекса микродозового контроля багажа и человека на основе газоразрядного преобразователя рентгеновского (ГРП) излучения в видимое.
В настоящее время существует несколько моделей такого рода систем. Самыми яркими представителями являются установки следующих типов: рентгенотелевизионные установки контроля на основе люминесцентного экрана, сканирующие рентгеновские
установки на основе сцинтилляционнного детектора с ФЭУ1, сканирующие системы контроля с веерным лучом, в котором в качестве преобразователя рентгеновского излучения использована линейка диффузионно-дрейфовых полупроводниковых детекторов.
При сопоставимом качестве изображения сканирующие установки создают значительно более низкую дозовую нагрузку на объект контроля и имеют большую площадь контроля, однако рентгенотелевизионные установки позволяют получать изображение за более короткое время и имеют большую производительность. Но оба типа установок обладают большими габаритами и весом и представляют радиационную опасность для обслуживающего персонала. Недостатки, присущие установкам, связаны с использованием рентгеновских трубок в непрерывном режиме работы и низкой чувствительностью используемых детекторов. Очевидный путь для улучшения параметров рентгенотелевизионных систем - использование детекторов рентгеновского излучения с большим коэффициентом радиационно-оптического преобразования. Необходимость в создании нового типа систем появилась в связи с неудовлетворительными характеристиками по радиационной безопасности систем представленных сейчас на рынке. Выбор ГРП за основу детектирующей части объясняется его высокими эксплуатационными характеристиками. Дозовая чувствительность ГРП составляет 0,001 мР/сек, что на несколько порядков ниже (0,1-3,0 мР/сек), чем у других детекторов рентгеновского излучения. А это в свою очередь позволяет контролировать объект без оказания существенной дозовой нагрузки.[1]
Характер работы ГРП накладывает определенные требования на методику измерения параметров преобразователей и используемое при этом оборудование. Применение ГРП в рентгенотелевизионных установках является предпочтительным, т. к. при этом снижается дозовая нагрузка на объект контроля и повышается скорость получения информации. Но для достижения наилучших значений контрастности и разрешающей способности данного типа установок необходимо применение импульсных рентгеновских аппаратов с возможностью регулировки длительности импульса и дозы в импульсе.
Исходя их этих требований, наиболее привлекательными выглядят импульсные рентгеновские аппараты на основе трубок с управляющей сеткой. Трехэлектродные трубки имеют высокие эксплуатационные характеристики: повышенные анодный ток и дозу излучения, возможность регулировки момента запуска, малые габариты и т. д. [2]
Предполагается создать импульсный рентгеновский аппарат нового типа на основе трубки с управляющей сеткой, например, РТИ5-0,2. РТИ5-0,2 очень компактна - ее длина всего 175 мм при диаметре в 40,8 мм. При этом мощность рассеиваемая на аноде составляет всего 160 Вт. Электрическая принципиальная схема аппарата показана на рис. 1.
РТИ5-0,2 имеет небольшой размер фокусного пятна и возможность управления временем запуска трубки подачей напряжения на третий электрод - сетку, что очень полезно при решении поставленной задачи. При этом снижаются требования к электрической части рентгеновского аппарата, т. к. нет необходимости в формировании импульсов высоко напряжения с большой частотой следования, подаваемых в обычных аппаратах на основе двухэлектродных трубок на анод. Импульсы напряжения формируются подачей на управляющую сетку напряжения не более 1 кВ.
За основу источника высокого напряжения планируется взять полумостовую схему на биполярных транзисторах, приведенную на рис. 2. С выхода усилителя импульсов поступает сигнал специальной формы (прямоугольные биполярные импульсы со «ступенькой»), исключающее протекание сквозного тока через оконечные ключи УТ1 и УТ2 полумостового инвертора, нагруженного на высоковольтный трансформатор Т1. Высокое напряжение со вторичной обмотки этого трансформатора выпрямляется и усиливается усилителем постоянного напряжения (УПН) и поступает далее на накопительный конденсатор С1 (см. рис. 1), который в последующем разряжается в случае запуска трубки.
1 ФЭУ - фотоэлектронный умножитель. 120
Рис. 1. Электрическая функциональная схема рентгеновского аппарата: Я1 -резистор зарядный, Я2 -резистор ограничительный, МЗ, Я4 - резисторы утечки, С1 - конденсатор накопительный
Рис. 2. Электрическая принципиальная схема источника высокого напряжения
В схеме предусмотрен механизм регулировки конечного напряжения на накопительной емкости путем прекращения подачи импульсов заряда. Усилитель постоянного напряжения связан обратной связью с усилителем импульсов. Сигнал ОС широтно-импульсно модулирован.
Модель конструкции ГИН представлена на рис. 3. Схема работает следующим образом - источник напряжения заряжает емкость С1 через ограничивающий резистор ЯГ Далее при появлении импульса с задающего генератора через импульсный трансформатор Т1 открывается тиристор У51. Емкость разряжается и через высоковольтный повышающий трансформатор генерируется импульс запуска на сетку.
Длительность фронта выходного импульса и частота следования импульсов схемы запуска регулируется с помощью изменения параметров задающего генератора.
Генератор импульсов запуска позволяет изменять такие параметры как длительность импульсов и частоту их следования. А изменение напряжения источника высокого напряжения позволяет контролировать дозу в импульсе.
и
Т2
Импульсы > запуска ма сетку
Источник напряжения
Задающей генератор
Т1
Управляющей
сигнал от компьютера
Рис. 3. Электрическая принципиальная схема генератора импульсов напряжения
Для управления аппаратом планируется использовать микроЭВМ. С ее помощью будут изменяться параметры генератора импульсов и высоковольтного источника, и задаваться время облучения образца.
Такая универсальность параметров аппарата позволит контролировать как материалы с малой плотностью, так и высокопоглощающис и применять аппарат для контроля различных толщин.
Список литературы
1. Алхимов Ю.В. Микродозовый рентгенотелевизионный интроскоп на основе газоразрядного преобразователя для контроля крупногабаритных грузов и человека: автореф. дис. канд. техн. наук. - Томск, 1993. - 154 с.
2. Импульсная рентгеновская техника / С.П. Вавилов. - М.: Энергия, 1981. - 120 с.
В статье анализируется применение преобразователей излучения различного состава для рентгеновских интроскопов, разработанных в НИИ интроскопии ТПУ и используемых в неразрушающем контроле качества материалов и изделий в диапазоне энергий излучения 0,2 20 МэВ.
В настоящее время, в связи с развитием различных систем и технологий отображения визуальной информации, преобразования и обработки цифровых изображений, разработаны и предложены к применению различные устройства для рентгеновского контроля материалов и изделий.
К подобным устройствам относятся диодные линейки, панели, а также экраны памяти многократного применения с устройством считывания изображения. В этих и подобных им приборах общим элементом является тонкий экран из поликристаллического люминесцентного материала, преобразующего первичное рентгеновское изображение в оптическое. При этом, для обеспечения высокой разрешающей способности используются люминесцентные экраны
РЕНТГЕНОВСКИЕ ИНТРОСКОПЫ НИИ ИНТРОСКОПИИ
К).Л. Москалев
634028, г. Томск, ул. Савиных, д. 7, НИИ ИИ при ТПУ Тел.: 41-74-81
