CC BY
37
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 высокопоглощающие 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
толщиной 0,1^-0,2 мм из оксисульфида гадолиния, иодистого цезия и флюоробромида бария. Соответственно, при такой толщине люминесцентных экранов эффективно поглощается и преобразовывается рентгеновское излучение с энергией до 150 кэВ. Это, в свою очередь, ограничивает область применения указанных приборов в неразрушающем контроле.
Проблема создания высокоэффективных Систем Цифровой Радиографии (СЦР) для излучения с энергией 0,2^-20 МэВ обусловлена прежде всего проблемами регистрации излучения и преобразования его с последующей цифровой обработкой. При этом основная сложность решаемой задачи заключается в высокой проникающей способности жесткого излучения. Поскольку, с одной стороны, необходимо обеспечить просвечивание и выявление дефектов в объектах большой толщины, а, с другой стороны, -прошедшее через объект контроля излучение необходимо эффективно зарегистрировать в преобразователе излучения - экране, относительно небольшой толщины.
В большинстве случаев для преобразования излучений с высокой энергией используется три вида экранов: сцинтилляционные экраны на основе монокристаллического CsI(Tl), поликристаллические люминесцентные экраны из фосфоров различного состава и волоконные экраны из люминесцирующего стекла.
Для определения эффективности применения экранов различного состава для преобразования излучения высокой энергии был проведен расчет доли энергии кванта излучения, поглощаемой люминесцентным экраном F(E). При расчете толщина фосфорных экранов принималась равной 500 мкм. Толщина монокристаллического экрана CsI(Tl) была равна 5 мм. Результаты приведены в табл. 1.
Таблица 1
Материал экрана F(E)T0 4
5 МэВ 10 МэВ 20 МэВ
ZnCdS-Ag 0,32 0,26 0,2
BaSCVEu 0,37 0,3 0,22
CsITl 0,5 0,4 0,3
Gd202STb 0,8 0,65 0,5
PbW04 1Д 0,9 0,7
CsITl монокристалл 5 мм 46 38 29
Люминесцентное стекло 5 мм 5,4 3,8 2,6
Из данных таблицы следует, что среди фосфорных экранов наиболее эффективными по поглощению излучения являются составы Сз1-Т1, всЬС^-ТЬ и РЬ\¥С>4, при этом в диапазоне 5-20 МэВ поглощенная энергия излучения в РЬ\\Ю4 в два раза больше чем в СвГЛ. Однако, учитывая, что фосфор РЬ\УС>4 находится еще в стадии разработки и не имеет высокой эффективности преобразования поглощенной энергии в кванты люминесценции, реально применяемыми на сегодняшний день являются экраны из С81Т1 и вёзСЬЗТЬ.
Следует отметить, что эффективность преобразования излучения монокристаллическим экраном СвМ! в десятки раз выше, чем у фосфорных экранов, даже при использовании подложек из тяжелых металлов - вольфрама и тантала. Поэтому максимальные значения контрастной чувствительности и отношения сигнал/шум в настоящее время достигаются на СЦР с использованием монокристаллических экранов.
Применение фосфорных экранов с подложками из тяжелых металлов имеет преимущество при контроле крупногабаритных объектов, поскольку экраны из монокристалла СвГТ! технологически трудно изготовить больше чем 200 мм в диаметре. Перспективным также является применение экранов из люминесцентного стекла, которые хотя и уступают монокристаллическим экранам из иодида цезия, но гораздо эффективнее поликристаллических экранов и обладают высокой разрешающей способностью.
В данной работе при создании СЦР использовались монокристаллические экраны СвН! толщиной 5 мм и диаметром 200 мм, а также поликристаллические экраны из С81Т1 размером 200 х 400 мм2 с подложкой из свинца толщиной 1 мм. В результате экспериментов, в ходе которых стальная плита толщиной 50 мм была просвечена излучением бетатрона с энергией 10 МэВ установлено, что использование СЦР (интроскопа РИН-200) с монокристаллом С81-Т1 толщиной 5 мм позволяет обнаружить канавку глубиной 0,2 мм в канавчатом эталоне № 2 поГОСТ 7512-82. Канавки глубиной 0,4 и 1,0 мм выявляются при просвечивании стальных плит толщиной 100 и 150 мм соответственно. Это означает, что чувствительность СЦР меняется от 0,4 % до 0,7 % при изменении толщин объектов контроля от 50 до 150 мм.
Использование СЦР с поликристаллическим экраном из СбРИ толщиной 0,4 мм в сочетании со свинцовым фильтром толщиной 1 мм дает контрастную чувствительность в 1 % при толщине стального изделия 100 мм, при использовании канавчатых эталонов. Таким образом, применение СЦР может полностью заменить рентгеновскую пленку при контроле качества изделий большой толщины.
Для неразрушаюгцего контроля качества в диапазоне энергий рентгеновского излучения 40-300 кэВ в НИИ ИИ ТПУ разработан ряд интроскопов (РИН-120, РИН-150), специализированных по видам объектов контроля. В частности, интроскопы для контроля качества стального и титанового литья, сварных швов газовых баллонов, насос-но-компре-ссорных, обсадных и буровых груб, а также для контроля сварных швов трубопроводов. Конструктивно интроскопы разработаны на основе экранов С81Т1 диаметром от 80 до 200 мм и камер с ПЗС матрицами, что обеспечивает их высокую надежность и позволяет применять их как в цеховых, так и в полевых условиях.
В НИИ ИИ ТПУ разработан рентгеновский дефектоскопический комплекс предназначенный для оперативного контроля качества и технической диагностики основной номенклатуры особо ответственных объектов нефтегазодобывающей отрасли как в цеховых, так и в полевых условиях. Он позволяет непосредственно на месте проведения сварочных и других технологических работ обнаруживать дефекты, отмечать их местоположение и производить повторный контроль после ремонта и восстановления нефтедобывающего оборудования.
Дефектоскопический комплекс представляет собой рентгенотелевизионную установку, смонтированную на базе автомобиля. Установка состоит из трех частей: выносного рент-геночувствительного блока (РЧБ), компьютера, механизма крепления и перемещения (МПК). РЧБ дефектоскопа состоит из монокристаллического экрана С81Т1 толщиной 3 мм и диаметром 150 мм, поворотного зеркала, широкоугольного объектива со светосилой 1,2 и ПЗС камеры. Просвечивание сварного шва осуществляется при пошаговом перемещении рентгеновского аппарата и РЧБ, которые закрепляются на контролируемой трубе. Изображение сварного шва наблюдается оператором на экране компьютера. В качестве источника излучения используются переносные импульсные рентгеновские аппараты типа АРИНА или другие подобного класса. Данные рентгеновские аппараты, при массе до 7 кг генерируют импульсный поток рентгеновского излучения с напряжением до 250 кВ и обеспечивают возможность контроля качества трубопроводов с толщиной двух стенок до 40 мм стали.
Для проведения контроля качества сварных швов автомобиль с дефектоскопом располагается на расстоянии 20-30 м от места контроля трубопровода. На трубе помещается МПК, на котором, в свою очередь, соосно устанавливаются рентгеновский аппарат и РЧБ дефектоскопа. При включении рентгеновского аппарата в РЧБ установки формируется цифровое изображение сварного шва, которое через 5-20 секунд преобразуется в рентгенограмму на мониторе, установленном в салоне автомобиля.
Рентгенограмма анализируется оператором, определяется наличие дефектов и качество сварного шва. После окончания экспозиции, длительность которой составляет 5-20 секунд, с помощью механизма перемещения устанавливается следующий участок контролируемого сварного шва. За одну экспозицию контролируется шов длиной 90-150 мм для труб различного диаметра. РЧБ дефектоскопа работоспособен в диапазоне температур от минус 10 до плюс 40 °С.
