【正文】 電流，實(shí)現(xiàn)對X射線管管電流的控制。曝光時(shí)間一般采用電動時(shí)間控制器完成。為了保證X射線機(jī)安全工作，在X射線機(jī)的電路中還設(shè)置了一系列的保護(hù)電路和裝置，其中最主要是下面這些。過流保護(hù)。采用過流繼電器實(shí)現(xiàn)保護(hù)，即當(dāng)X射線管的管電流超過規(guī)定的限值后，過流繼電器將切斷它的常閉觸點(diǎn)，從而切斷保護(hù)電路，切斷高壓。過壓保護(hù)。采用過壓繼電器實(shí)現(xiàn)保護(hù)，即當(dāng)高壓變壓器一次電壓超過規(guī)定的限值后，過壓繼電器將切斷它的常閉觸點(diǎn)，從而切斷保護(hù)電路，切斷高壓。油溫保護(hù)。一般油溫繼電器置于射線發(fā)生器中，即當(dāng)油溫超過規(guī)定的限值（通常是60℃177。5℃），油溫繼電器將切斷保護(hù)電路，切斷高壓。此外還有零位接觸器、水壓開關(guān)、氣壓開關(guān)、油壓開關(guān)、時(shí)鐘零位開關(guān)等，一旦X射線機(jī)中出現(xiàn)異常情況或出現(xiàn)工作條件不符合要求，這些保護(hù)裝置也將動作，這時(shí)X射線機(jī)將不能加上高壓或高壓將被切斷。 高壓電纜移動式和固定式X射線機(jī)的高壓發(fā)生器與射線發(fā)生器之間，應(yīng)采用高壓電纜連接。高壓電纜的結(jié)構(gòu)大體包括同軸芯線、絕緣層、半導(dǎo)體層、金屬網(wǎng)、保護(hù)層，它的基本結(jié)構(gòu)如圖213所示。高壓電纜在使用中最常見的故障是電纜端頭處發(fā)生擊穿。圖213 高壓電纜結(jié)構(gòu)示意圖1—保護(hù)層 2—金屬網(wǎng) 3—半導(dǎo)體層 6—絕緣層 5—同軸芯線* X射線機(jī)的技術(shù)性能、使用與維護(hù)從射線檢驗(yàn)工作角度，X射線機(jī)的主要技術(shù)性能可歸納為五個(gè)：工作負(fù)載特性、輻射強(qiáng)度、焦點(diǎn)尺寸、輻射角、漏泄輻射劑量，此外還有其他一些重要指標(biāo)，如工作方式、重量等，這些性能都直接相關(guān)于射線照相工作，在選取X射線機(jī)時(shí)應(yīng)考慮上述性能是否適應(yīng)所進(jìn)行的工作。1．工作負(fù)載特性X射線機(jī)的工作負(fù)載特性，即X射線機(jī)可使用的管電壓、管電流等特性，完整的特性常以工作負(fù)載特性曲線形式給出，典型的工作負(fù)載特性曲線如圖214所示。X射線機(jī)的工作負(fù)載特性，實(shí)際上是由三方面的工作極限因素決定的。一是X射線機(jī)所采用的X射線管和高壓發(fā)生器系統(tǒng)等所限定的高壓范圍，二是X射線管陽極特性曲線的限定，三是由X射線管陽極能承受的最大容許功率的限制。這些限制作用共同決定了X射線機(jī)的工作負(fù)載特性。圖215給出了工作極限曲線。在實(shí)際工作中，X射線管的管電流受到陽極所承受最大容許功率的限制，所以燈絲加熱電流、管電流和管電壓都有一個(gè)極限值。X射線管在使用中，應(yīng)控制在曲線的陰影區(qū)域內(nèi)。Ⅰ區(qū)為燈絲加熱電流限制區(qū)，此時(shí)管電壓低，管電流趨于飽和。如仍追求提高管電流，勢必要增大燈絲加熱電流而超過其允許值。輕者使其壽命縮短，重者可能燒毀燈絲。Ⅱ區(qū)是最大管電流限制區(qū)，此時(shí)管電壓沒有達(dá)到最高值，但管電流已經(jīng)很大了，再提高管電流就有可能燒毀陽極。Ⅲ區(qū)是額定功率限制區(qū)，在Ⅲ區(qū)已經(jīng)達(dá)到了額定的管功率，若再提高管電壓，則必須相應(yīng)降低管電流；管電壓的極限只能到D點(diǎn)，這是X射線管的額定管電壓，如果超過這個(gè)數(shù)值，X射線管就有被擊穿的危險(xiǎn)。 圖214 X射線機(jī)工作負(fù)載特性曲線 圖215 X射線機(jī)工作極限曲線X射線機(jī)的工作負(fù)載特性曲線給出了X射線機(jī)的工作特性，因此也就給出了其適宜檢驗(yàn)的材料、厚度范圍和工作的應(yīng)用特點(diǎn)。從X射線機(jī)的工作負(fù)載特性曲線還可以看到，所能使用的管電流與所施加的管電壓相關(guān)，也受到焦點(diǎn)尺寸的限制。2．輻射強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)研究指出，X射線管輻射的X射線強(qiáng)度近似與管電壓的平方成正比、與管電流成正比、與靶物質(zhì)的原子序數(shù)成正比，這個(gè)關(guān)系可以表示成下式 （21）式中 I —— X射線強(qiáng)度；i —— 管電流（mA）； Z —— 靶物質(zhì)的原子序數(shù)；圖216 X射線管輻射的側(cè)傾效應(yīng) V —— 管電壓（kV）； a —— 比例系數(shù)，（～）106。輸入X射線管的功率為，所以X射線管的轉(zhuǎn)換效率為 （22）從此式可以看到，對低壓X射線機(jī)，輸入X射線管的能量只有很少部分轉(zhuǎn)換為X射線，大部分轉(zhuǎn)換成熱。例如，鎢靶X射線管在管電壓為100kV時(shí)，其轉(zhuǎn)換效率僅為1%左右。X射線管輻射的X射線強(qiáng)度，在空間不同方向是不同的，X射線管軸線上相對強(qiáng)度的分布如圖216所示。這常稱為“側(cè)傾效應(yīng)”。在距離X射線管焦點(diǎn)F處空間一點(diǎn)的X射線強(qiáng)度可按下式計(jì)算 （23）X射線管的焦點(diǎn)也就是X射線機(jī)的焦點(diǎn)，焦點(diǎn)是陽極靶上產(chǎn)生X射線的區(qū)域。由于焦點(diǎn)的形狀、尺寸直接相關(guān)于射線照相所得到的影像的質(zhì)量，所以它是X射線機(jī)的一個(gè)重要技術(shù)指標(biāo)。圖217給出了X射線機(jī)的焦點(diǎn)。X射線機(jī)的實(shí)際焦點(diǎn)是指電子束所撞擊的陽極靶的面積，如果從不同方向觀察X射線機(jī)的實(shí)際焦點(diǎn)，則可以看到不同的形狀和大小。在射線照相中通常所說的焦點(diǎn)并不是實(shí)際焦點(diǎn)，而是所謂的“有效焦點(diǎn)”。有效焦點(diǎn)是指X射線機(jī)的實(shí)際焦點(diǎn)在輻射的射線束的中心方向觀察到的焦點(diǎn)形狀和尺寸，也就是實(shí)際焦點(diǎn)在垂直于管軸方向的投影。顯然，有效焦點(diǎn)的形狀和大小取決于實(shí)際焦點(diǎn)的形狀和大小。在射線照相檢驗(yàn)中，通常簡稱有效焦點(diǎn)為焦點(diǎn)。 a） b）圖217 X射線機(jī)的焦點(diǎn)a）有效焦點(diǎn)與實(shí)際焦點(diǎn)的關(guān)系 b）焦點(diǎn)形狀焦點(diǎn)的形狀取決于燈絲繞制的形狀，如果燈絲為圓形焦點(diǎn)也為圓形，如果燈絲為長條螺旋管形，則焦點(diǎn)將為長方形。國際標(biāo)準(zhǔn)化組織把常用的X射線機(jī)的焦點(diǎn)形狀歸納為四種基本形狀，即正方形、長方形、圓形、橢圓形，各種形狀焦點(diǎn)的有效焦點(diǎn)尺寸d的計(jì)算式如下：正方形：d＝a長方形：d＝圓 形：d＝a橢圓形：d＝式中各值的意義如圖217所式。測定焦點(diǎn)的尺寸有兩種方法：針孔法和幾何不清晰度法。針孔法采用針孔板利用小孔成像方法測定焦點(diǎn)的尺寸。幾何不清晰度法是利用計(jì)算的方法，從測量得到的幾何不清晰度計(jì)算焦點(diǎn)的尺寸。針孔法所用的針孔板基本結(jié)構(gòu)如圖218所示，有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)均規(guī)定，針孔板應(yīng)采用特殊材料制做，如鎢、鉭、鉑銥合金等。針孔法測定時(shí)選擇適當(dāng)?shù)慕裹c(diǎn)與膠片距離，按規(guī)定將針孔板置于X射線管于膠片之間適當(dāng)位置，并按規(guī)定的透照參數(shù)透照，從得到的底片影像測量焦點(diǎn)尺寸。不同的標(biāo)準(zhǔn)對測定方法的具體規(guī)定存在一些差異，表21和表22是常見的規(guī)定。圖219是采用針孔法測得的一般定向X射線機(jī)焦點(diǎn)的實(shí)際形貌。表21 針孔板尺寸的主要規(guī)定焦點(diǎn)尺寸/mm針孔板孔徑f /mm針孔板孔高度h/mm≤177。177?！?77。177。表22 針孔法透照參數(shù)的主要規(guī)定（X射線機(jī)額定管電壓為V，額定管流為I）焦點(diǎn)尺寸/mm測試布置放大倍數(shù)測試管流i測試透照電壓U／kV≤≥2i=I/2V≤75，U=V75～150，U=75V150，U=V/2≥≥1 圖218 針孔板基本結(jié)構(gòu) 圖219 定向X射線機(jī)焦點(diǎn)形貌示意圖3．輻射角輻射角直接決定了X射線機(jī)可使用的輻照場，它由陽極靶的形狀和陽極的設(shè)計(jì)決定。在現(xiàn)在使用的X射線機(jī)中，定向輻射X射線機(jī)的輻射角一般為40176。錐形輻射角，周向輻射X射線機(jī)一般為24176。360176?；?5176。360176。的扇形周向輻射角，或者是12176。360176。的半扇形周向輻射角。定向輻射X射線機(jī)的陽極靶為平面靶，靶面角（即靶面與X射線管軸垂線的夾角）為20176。周向輻射X射線機(jī)的陽極靶常采用錐形靶或平面靶，采用平面靶時(shí)靶面角為0176。簡單的測定輻射角時(shí)，可把膠片垂直于窗口平面放置，用很短的時(shí)間曝光，從得到的底片影像測量。一般應(yīng)在十字交叉的兩個(gè)方位完成上面的測量。為了測定輻照場，可在預(yù)計(jì)的輻照區(qū)的不同位置放置適當(dāng)大小的膠片，曝光后從底片的黑度情況判斷輻照場的均勻性和具體情況。或者也可將膠片直接貼放在X射線機(jī)的窗口上，曝光后從得到的底片影像粗略估計(jì)輻照場情況。以上所說的“膠片”，均是指裝入暗袋后的膠片。4．漏泄輻射劑量我國輻射防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)，對X射線機(jī)的漏泄輻射劑量作出了具體規(guī)定，表23是GB16357—1996對500kV以下X射線機(jī)的規(guī)定。表23 GB16357—1996對X射線機(jī)漏泄輻射劑量的規(guī)定額定管電壓/kV距X射線機(jī)焦點(diǎn)1m處的漏泄空氣比釋動能率＜150≤1mGy/h150～200≤＞200≤5mGy/hX射線機(jī)在日常使用中應(yīng)嚴(yán)格遵守X射線機(jī)的使用說明，認(rèn)真進(jìn)行各項(xiàng)維護(hù)工作，其中應(yīng)特別注意的是下列各項(xiàng):1．不能超負(fù)荷使用X射線機(jī)X射線機(jī)都規(guī)定了額定電壓、額定電流（管電流）、工作方式，工作方式指的是加載與冷卻交替循環(huán)時(shí)間的規(guī)定，在正常開機(jī)工作時(shí)必須遵守這些規(guī)定。2．注意X射線管的老化訓(xùn)練X射線管是一個(gè)高真空度的器件，如果真空度降低，一是可能引起高壓擊穿損壞X射線管，二是高速電子可將管中的氣體電離，產(chǎn)生很大的管電流，造成X射線管損壞。X射線管在制造過程中，管殼、電極都經(jīng)過嚴(yán)格的排氣處理，但X射線管內(nèi)的材料析出氣體和X射線管本身的漏泄等，都會導(dǎo)致真空度降低。為了保證X射線管的真空度，新安裝的X射線管，或關(guān)機(jī)一段時(shí)間再啟用的X射線機(jī)，在開機(jī)后都應(yīng)進(jìn)行X射線管的老化訓(xùn)練（訓(xùn)機(jī)），吸收X射線管內(nèi)的氣體，提高X射線管的真空度。老化訓(xùn)練就是按照一定的程序，從低電壓、低管電流逐步升壓，直到達(dá)到X射線機(jī)的工作所需的最高管電壓或額定工作電壓。不同的X射線機(jī)均有自己的具體規(guī)定，表24和表25列出了X射線機(jī)老化訓(xùn)練的主要規(guī)定。在老化訓(xùn)練中應(yīng)注意觀察管電流，如果在某一管電壓下管電流不穩(wěn)定，則應(yīng)降回原管電壓，重新在原管電壓下工作一段時(shí)間，再升高管電壓。表24 玻璃管X射線機(jī)的老化訓(xùn)練規(guī)定停用時(shí)間8～16h2～3d3～21d＞21d升壓速度10kV/30s10kV/min10kV/10kV/5min表25 金屬陶瓷管X射線機(jī)的老化訓(xùn)練規(guī)定停用時(shí)間老化訓(xùn)練方法1d可自動訓(xùn)機(jī)到使用電壓，更高時(shí)可手動按10kV/min訓(xùn)機(jī)2～7d手動從最低值按10kV/min訓(xùn)機(jī)，中間應(yīng)按規(guī)定休息7～30d手動從最低值按10kV/5min—休息5min方式訓(xùn)機(jī)現(xiàn)代的X射線機(jī)內(nèi)常安裝了保護(hù)裝置，其保證在未完成必要的老化訓(xùn)練之前，無法向X射線管送上高壓。有的X射線機(jī)裝備了自動老化訓(xùn)練程序，只要停放時(shí)間在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，可以采用自動老化訓(xùn)練程序完成老化訓(xùn)練。3．充分預(yù)熱與冷卻X射線管的燈絲和陽極靶，工作在高溫高壓下，燈絲金屬會揮發(fā)，由于在X射線管中電子動能的絕大部分轉(zhuǎn)換為熱，陽極急劇升溫，如果不注意充分冷卻，將導(dǎo)致陽極過熱，陽極靶面蒸發(fā)或熔化，并會加大氣體的釋放，最終使X射線管損壞。因此，在使用X射線機(jī)時(shí)，除了限定在額定工作電壓和工作電流外，還必須注意預(yù)熱和冷卻。在開機(jī)后，應(yīng)使燈絲經(jīng)歷一定的加熱時(shí)間后，再將高壓送到X射線管。關(guān)機(jī)前，應(yīng)使X射線管的燈絲在無高壓下保持加熱一段時(shí)間。這將減小X射線管燈絲不發(fā)射電子狀態(tài)與強(qiáng)烈發(fā)射電子狀態(tài)之間的突然變化，這種突然變化將加速燈絲的老化，減少X射線管的壽命。為了達(dá)到充分冷卻，除了保證冷卻系統(tǒng)正常工作外，還必須遵守X射線機(jī)的工作方式規(guī)定，在高壓加載一定時(shí)間后必須按照規(guī)定間歇一定的時(shí)間，防止X射線機(jī)因冷卻不足造成事實(shí)上的工作，形成了超負(fù)載的過度使用，這將很快損壞X射線管或嚴(yán)重?fù)p傷X射線管。不同X射線機(jī)對工作方式都有明確的規(guī)定，一般都規(guī)定了允許的最長連續(xù)工作時(shí)間，同時(shí)規(guī)定了相等的高壓加載時(shí)間和間歇冷卻時(shí)間。便攜式X射線機(jī)經(jīng)常采用高壓加載5min、間歇冷卻5min的工作方式；移動式和固定式X射線機(jī)，由于冷卻系統(tǒng)較好，最長連續(xù)工作時(shí)間可達(dá)30min或更長，工作方式一般也是采用相等的高壓加載時(shí)間和間歇冷卻時(shí)間。4．日常定期維護(hù)做好日常定期維護(hù)工作，對于保證X射線機(jī)長期處于正常工作狀態(tài)和延長使用壽命都具有重要意義。主要的日常維護(hù)工作是定期校驗(yàn)指示儀表和清潔控制系統(tǒng)的元器件，定期檢驗(yàn)絕緣油、冷卻油的耐壓強(qiáng)度和充氣絕緣X射線機(jī)的氣壓，定期檢驗(yàn)連接部分和緊固部分的狀況，特別是高壓電纜連接處的密封和緊固螺栓，保證它們都處于良好、有效的狀態(tài)，防止泄漏、滲入?，F(xiàn)在許多X射線機(jī)已改為高壓、管電流可以預(yù)置，接通高壓開關(guān)后，X射線機(jī)的控制部分自動調(diào)節(jié)、逐步達(dá)到所需要的高壓和管電流，不需要再進(jìn)行人工調(diào)節(jié)。多數(shù)控制箱已改為數(shù)字顯示和數(shù)字式調(diào)節(jié)方式調(diào)節(jié)。這從設(shè)備本身避免了一些不正確的操作。由于制造質(zhì)量不良、操作不當(dāng)、維護(hù)不佳等原因，X射線機(jī)可能發(fā)生各種故障。在日常使用中常出現(xiàn)的故障，主要發(fā)生在X射線管、高壓發(fā)生器和高壓電纜等部分，在低壓電路中，由于元器件的損壞或老化，也會出現(xiàn)故障。X射線管的主要故障是真空度降低、X射線管漏氣，由此造成X射線管擊穿?；蛘遆射線管燈絲燒斷，造成X射線管損壞。高壓發(fā)生器部分的故障主要是高壓電路中局部絕緣降低、高壓變壓器對地?fù)舸?、高壓變壓器層間擊穿、燈絲變壓器對地?fù)舸┑取８邏弘娎|的故障主要是擊穿，擊穿的部位經(jīng)常出現(xiàn)的位置是插頭部位，主要原因是這個(gè)部位經(jīng)?；顒?，造成裂紋，進(jìn)入氣體或水分，或者此部位原已存在氣孔或裂紋。低壓電路部分的故障主要是電路元器件失效、電接觸不良、存在短路或擊穿等。發(fā)生故障時(shí)應(yīng)立即停止X射線機(jī)的工作，查明原因，排除故障。 g射線機(jī)g射線機(jī)用放射性同位素作為g射線源輻射g射線，它與X射線機(jī)的一個(gè)重要不同是，g射線源始終都在不斷地輻射g射線，而X射線機(jī)僅僅在開機(jī)并加上高壓后才產(chǎn)生X射線，這就使g射線機(jī)的結(jié)構(gòu)具有了不同于X射線機(jī)的特點(diǎn)。 g射線機(jī)的類型我國有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 14058—1993等）將g射線探傷機(jī)分為三種類型：手提式、移動式、固定式。手提式g射線機(jī)輕便，體積小、重量小，便于攜帶，使用方便。但從輻射防護(hù)的角度，其不能裝備能量高的g射線源。移動式和固定式g射線機(jī)，體積較大，重量也較大，移動需借助適當(dāng)?shù)难b置。由于容許采用更多材料進(jìn)行輻射防護(hù)設(shè)計(jì)，因此可以裝備能量高和活度較大的g射線源。我國輻射防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)GB 18465—2001對這三類g射線機(jī)的源容器的防護(hù)性能規(guī)定了具體的要求，如表26所示。表27列出的是我國生產(chǎn)的部分g射線機(jī)的主要數(shù)據(jù)。表26