【正文】 新安裝的X射線管，或關機一段時間再啟用的X射線機，在開機后都應進行X射線管的老化訓練（訓機），吸收X射線管內(nèi)的氣體，提高X射線管的真空度。4．漏泄輻射劑量我國輻射防護標準，對X射線機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射線機的規(guī)定。一般應在十字交叉的兩個方位完成上面的測量。的半扇形周向輻射角?；?5176。表22 針孔法透照參數(shù)的主要規(guī)定（X射線機額定管電壓為V，額定管流為I）焦點尺寸/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 針孔板基本結構 圖219 定向X射線機焦點形貌示意圖3．輻射角輻射角直接決定了X射線機可使用的輻照場，它由陽極靶的形狀和陽極的設計決定。表21 針孔板尺寸的主要規(guī)定焦點尺寸/mm針孔板孔徑f /mm針孔板孔高度h/mm≤177。針孔法所用的針孔板基本結構如圖218所示，有關標準均規(guī)定，針孔板應采用特殊材料制做，如鎢、鉭、鉑銥合金等。國際標準化組織把常用的X射線機的焦點形狀歸納為四種基本形狀，即正方形、長方形、圓形、橢圓形，各種形狀焦點的有效焦點尺寸d的計算式如下：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。有效焦點是指X射線機的實際焦點在輻射的射線束的中心方向觀察到的焦點形狀和尺寸，也就是實際焦點在垂直于管軸方向的投影。由于焦點的形狀、尺寸直接相關于射線照相所得到的影像的質(zhì)量，所以它是X射線機的一個重要技術指標。例如，鎢靶X射線管在管電壓為100kV時，其轉換效率僅為1%左右。 圖214 X射線機工作負載特性曲線 圖215 X射線機工作極限曲線X射線機的工作負載特性曲線給出了X射線機的工作特性，因此也就給出了其適宜檢驗的材料、厚度范圍和工作的應用特點。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。圖215給出了工作極限曲線。1．工作負載特性X射線機的工作負載特性，即X射線機可使用的管電壓、管電流等特性，完整的特性常以工作負載特性曲線形式給出，典型的工作負載特性曲線如圖214所示。 高壓電纜移動式和固定式X射線機的高壓發(fā)生器與射線發(fā)生器之間，應采用高壓電纜連接。油溫保護。過流保護。高壓調(diào)整一般是在高壓變壓器的一次線路上接上自耦變壓器，通過調(diào)整自耦變壓器調(diào)節(jié)高壓變壓器的二次電壓，實現(xiàn)對X射線管高壓的調(diào)整。X射線機電路接通的基本步驟是：接通電源和冷卻系統(tǒng)→接通X射線管的燈絲加熱電路和整流加熱電路→接通高壓電路。對氣絕緣的便攜式X射線機，這種方式是在射線發(fā)生器的陽極端裝上散熱器，一般還裝備風扇。這種冷卻方式只能用于陽極接地電路的情況，主要應用在移動式X射線機。為了增強冷卻效果，常又采用流動水冷卻循環(huán)油。 冷卻系統(tǒng)對常用的低壓X射線機，X射線管只能將1%左右的電子能量轉換為X射線，絕大部分的能量在陽極靶上轉換為熱量，加熱陽極靶和陽極體。負半周時電流的路徑是高壓變壓器→電容器C1→X射線管→整流二極管D2→高壓變壓器。圖29 全波整流電路全波恒壓整流電路其基本電路如圖210所示，得到的電壓波形如圖211所示。全波整流電路其基本電路如圖29所示。即半波自整流電路只在半周的時間內(nèi)發(fā)射X射線。半波自整流電路是最簡單的高壓整流電路，其基本電路如圖27所示，得到的電壓波形如圖28所示。燈絲變壓器的一次電壓一般為100～200V，二次電壓常為5～20V，必須解決的問題是一次繞組與二次繞組之間的絕緣問題。高壓發(fā)生器提供X射線管的加速電壓－陽極與陰極之間的電位差和X射線管的燈絲電壓。在外殼內(nèi)應有一定厚度的鉛屏蔽層，使漏泄輻射量降低到規(guī)定的要求。顯然，如果不能很好地散熱，X射線管的陽極將迅速升到很高的溫度，不僅會使陽極靶燒毀，而且也會導致X射線管整體損壞。電子的大部分動能傳給了陽極靶，使它迅速升溫。 圖24 X射線管的陰極特性曲線 圖25 波紋陶瓷X射線管結構示意圖在X射線管中產(chǎn)生X射線的基本過程如下。這里所說的壽命是指X射線管的輻射量降低到規(guī)定值的80%以下，并不是指X射線管本身損壞。圖25是波紋陶瓷X射線管的結構示意圖。管殼必須具有足夠高的機械強度和電絕緣強度。X射線管的陰極特性是指，在一定管電壓下，管電流與燈絲電流之間的關系。當燈絲溫度增高時，發(fā)射電子的能力也增大。陰極是X射線管中發(fā)射電子的部位，它由燈絲和一定形狀的金屬電極－聚焦杯（陰極頭）構成。從圖中可以看到，管電流在最初隨著管電壓升高而增加，但當管電壓達到一定值以后，管電流趨于飽和。高速電子撞擊陽極靶時會產(chǎn)生二次電子，二次電子可集聚在管殼上，形成一定電位，影響飛向陽極靶的電子束，陽極罩就是用來吸收高速電子撞擊陽極靶時產(chǎn)生的二次電子。所以，對工業(yè)射線照相檢驗用的X射線管，其陽極靶采用鎢制做。陽極靶的作用是承受高速電子的撞擊，產(chǎn)生X射線。主要由陽極體、陽極靶和陽極罩組成。X射線機也可以按其他方面分類，例如按照X射線機的工作電壓可分為恒壓X射線機和脈沖X射線機，按照加在X射線管上的電壓脈沖頻率可分為恒頻X射線機和變頻X射線機，按照所使用的X射線管可分為玻璃管X射線機和陶瓷管X射線機，按照X射線管的輻射角可分為定向X射線機和周向X射線機，按照X射線管焦點尺寸可分為微焦點、小焦點和常規(guī)焦點X射線機等，但目前較多采用的是按照結構進行分類。X射線管采用金屬陶瓷X射線管，管電壓不高于160kV（或150kV），尺寸小，射線發(fā)生器通常就是X射線管，它與高壓發(fā)生器之間采用一長達15m左右的高壓電纜連接，以便于現(xiàn)場的防護和操作。采用充氣絕緣的便攜式X射線機，體積小、重量輕，便于攜帶，利于現(xiàn)場進行射線照相檢驗。整機由兩個單元構成，即控制器和射線發(fā)生器，它們之間由低壓電纜連接。當各部分獨立時，高壓發(fā)生器與射線發(fā)生器之間應采用高壓電纜連接。X射線機可以從不同方面進行分類。在射線發(fā)生器中所充的絕緣介質(zhì)，較早時為高抗電強度的變壓器油，其抗電強度應不小于30～50kV/。便攜式X射線機的管電壓一般不超過320kV，管電流經(jīng)常固定為5mA，連續(xù)工作時間一般為5min。固定式X射線機采用結構完善、功能強的分立射線發(fā)生器、高壓發(fā)生器、冷卻系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，射線發(fā)生器與高壓發(fā)生器之間采用高壓電纜連接，高壓電纜的長度一般為2m。 X射線管X射線機的核心器件是X射線管，普通X射線管的基本結構如圖21所示。陽極的基本結構如圖22所示。陽極靶緊密鑲嵌在陽極體上，與陽極體具有良好的接觸。陽極靶的表面應磨成鏡面，并與X射線管軸成一定角度，靶面與管軸垂線所成的角度常稱為靶面角。陽極罩常用銅制做，在朝向陰極方向有一小孔，陰極發(fā)射的電子從這個小孔進入，撞擊陽極靶；陽極罩的側面也有一個小孔，常用原子序數(shù)很低的薄鈹板覆蓋，稱為窗口，陽極靶產(chǎn)生的X射線從此窗口輻射出來。產(chǎn)生這種飽和特點的原因是，燈絲發(fā)射的電子已接近全部到達陽極靶。燈絲由鎢絲繞成一定形狀，聚焦杯包圍著燈絲。由于鎢的熔點高（3370℃），且蒸發(fā)率低，所以工業(yè)探傷用X射線管的燈絲采用鎢制做。圖24是X射線管的陰極特性曲線。工業(yè)射線檢測常用的X射線管的管殼主要采用玻璃與金屬或陶瓷與金屬制做。金屬陶瓷X射線管以不銹鋼管代替玻璃管殼，用陶瓷材料絕緣，與玻璃管殼的X射線管比較，它的主要特點是結構牢固、壽命長，現(xiàn)在已經(jīng)是X射線管的重要類型。目前，在工業(yè)射線檢測中還使用的另一種X射線管是微焦點X射線管。X射線管的陰極燈絲通過電流，被加熱到2000℃以上后發(fā)射電子，這些電子聚集在燈絲附近。圖26 油浸200kVX射線機射線發(fā)生器結構示意圖從這個過程可以看出，為了保證X射線管能夠正常地工作，產(chǎn)生一定能量和強度的X射線，X射線管必須具有足夠的真空度、足夠的絕緣強度和足夠的散熱能力。使用時，X射線管置于一定的外殼中，X射線管與此外殼和外殼中充填的絕緣介質(zhì)等構成一個整體，通常稱為射線發(fā)生器（機頭）。內(nèi)部充填的絕緣介質(zhì)主要是高抗電強度的變壓器油或六氟化硫氣體。高壓發(fā)生器中注滿高壓絕緣介質(zhì)，目前主要是高抗電強度的變壓器油，其抗電強度應不小于30～50kV/。由于X射線管的陰極處于高壓之中，而燈絲變壓器的一次繞組處在低壓線路之中，所以必須防止它們之間的高壓擊穿。在這種電路中X射線管本身起著整流二極管的作用。 圖27 半波自整流電路 圖28 半波自整流電路的電壓波形半波自整流電路的優(yōu)點是結構簡單、部件少、體積小，多用于攜帶式X射線機。當交流電處在不同半周時，可分別通過不同的整流二極管將電壓施加在X射線管上，使X射線管工作，發(fā)射X射線。為了提高X射線管的輻射強度，必須采用波動很小的直流電對X射線管供電，全波恒壓整流電路就是這樣的一種整流電路。X射線管上的高壓是高壓變壓器上的電壓與電容器上的電壓的和，即實際施加到X射線管上的電壓近似比高壓變壓器二次電壓高一倍。因此，為了使X射線管能正常工作，X射線機必須有良好的冷卻系統(tǒng)，否則，陽極靶將被高熱損壞。這種方式主要應用在固定式X射線機。也應用于油絕緣的便攜式X射線機。通過散熱器輻射和射線發(fā)生器外殼散熱冷卻。其中基本控制電路電原理圖如圖212所示。燈絲加熱調(diào)整電路主要是在燈絲加熱變壓器的一次繞組上串聯(lián)一個可變電阻器，通過改變電阻器的阻值改變燈絲變壓器二次的電壓和燈絲加熱電流，實現(xiàn)對X射線管管電流的控制。采用過流繼電器實現(xiàn)保護，即當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，從而切斷保護電路，切斷高壓。一般油溫繼電器置于射線發(fā)生器中，即當油溫超過規(guī)定的限值（通常是60℃177。高壓電纜的結構大體包括同軸芯線、絕緣層、半導體層、金屬網(wǎng)、保護層，它的基本結構如圖213所示。X射線機的工作負載特性，實際上是由三方面的工作極限因素決定的。在實際工作中，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極限值。輕者使其壽命縮短，重者可能燒毀燈絲。從X射線機的工作負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，也受到焦點尺寸的限制。X射線管輻射的X射線強度，在空間不同方向是不同的，X射線管軸線上相對強度的分布如圖216所示。圖217給出了X射線機的焦點。顯然，有效焦點的形狀和大小取決于實際焦點的形狀和大小。測定焦點的尺寸有兩種方法：針孔法和幾何不清晰度法。針孔法測定時選擇適當?shù)慕裹c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尺寸。177。在現(xiàn)在使用的X射線機中，定向輻射X射線機的輻射角一般為40176。360176。定向輻射X射線機的陽極靶為平面靶，靶面角（即靶面與X射線管軸垂線的夾角）為20176。為了測定輻照場，可在預計的輻照區(qū)的不同位置放置適當大小的膠片，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。表23 GB16357—1996對X射線機漏泄輻射劑量的規(guī)定額定管電壓/kV距X射線機焦點1m處的漏泄空氣比釋動能率＜150≤1mGy/h150～200≤＞200≤5mGy/hX射線機在日常使用中應嚴格遵守X射線機的使用說明，認真進行各項維護工作，其中應特別注意的是下列各項:1．不能超負荷使用X射線機X射線機都規(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)時間的規(guī)定，在正常開機工作時必須遵守這些規(guī)定。老化訓練就是按照一定的程序，從低電壓、低管電流逐步升壓，直到達到X射線機的工作所需的最高管電壓或額定工作電壓。有的X射線機裝備了自動老化訓練程序，只要停放時間在規(guī)定的時間內(nèi)，可以采用自動老化訓練程序完成老化訓練。關機前，應使X射線管的燈絲在無高壓下保持加熱一段時間。便攜式X射線機經(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，由于冷卻系統(tǒng)較好，最長連續(xù)工作時間可達30min或更長，工作方式一般也是采用相等的高壓加載時間和間歇冷卻時間。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)。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。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。手提式g射線機輕便，體積小、重量小，便于攜帶，使用方便。我國輻射防護標準GB 18465—2001對這三類g射線機的源容器的防護性能規(guī)定了具體的要求，如表26所示。源容器是g射線源的儲存裝置，是g射線機的主機。直通道結構比較復雜，需利用適當?shù)慕Y構，使g射線源在存放到源容器中時，不存在直接向外輻射的通道。g射線源密封在外殼中。源組件與源托連接，通過源托與驅動部件連接在一起。為了減少現(xiàn)場操作人員受到的輻射照射，可采用電動驅動方式。附件主要是照射頭、定向架等，利用照射頭限定g射線源的照射場，利用定向架固定照射頭，保證g射線照相過程按設定的方式進行。表28 常用g射線源的主要特性g 射線源60Co192Ir75Se170Tm主要能量/MeV，，半衰期 a74d120 d128 dKr[（R h g射線機的操作一般應按下列程序進行。在安裝過程中，應隨時用劑量儀進行監(jiān)測。4．設定控制區(qū)和監(jiān)督區(qū)通過監(jiān)測（和理論計算），設定控制區(qū)邊界和監(jiān)督區(qū)邊界，控制區(qū)邊界處的空氣比釋動能率應為40mGy/h處，并按國家標準的規(guī)定設置警告標志。g射線機在使用過程中可能發(fā)生的故障主要是：部分機件損壞，如驅動失靈、輸源導管變形、源座脫開等，造成g射線源不能送出或收回；安全聯(lián)鎖機構失靈等。* 加速器在工業(yè)射線照相探傷中產(chǎn)生更高能量射線一般采用加速器。其主要結構示意圖如圖222所示。