【文章內(nèi)容簡介】 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┑?。高壓電纜的故障主要是擊穿，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)生故障時應(yīng)立即停止X射線機的工作，查明原因，排除故障。 g射線機g射線機用放射性同位素作為g射線源輻射g射線，它與X射線機的一個重要不同是，g射線源始終都在不斷地輻射g射線，而X射線機僅僅在開機并加上高壓后才產(chǎn)生X射線，這就使g射線機的結(jié)構(gòu)具有了不同于X射線機的特點。 g射線機的類型我國有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 14058—1993等）將g射線探傷機分為三種類型：手提式、移動式、固定式。手提式g射線機輕便，體積小、重量小，便于攜帶，使用方便。但從輻射防護的角度，其不能裝備能量高的g射線源。移動式和固定式g射線機，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)行輻射防護設(shè)計，因此可以裝備能量高和活度較大的g射線源。我國輻射防護標(biāo)準(zhǔn)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。表27列出的是我國生產(chǎn)的部分g射線機的主要數(shù)據(jù)。表26 GB 18465—2001對g射線機源容器漏泄比釋動能率的規(guī)定源容器類別源容器外表面距外表面50mm處距外表面1m處手提式≤2mGy/h≤≤移動式≤2mGy/h≤1mGy/h≤固定式≤2mGy/h≤1mGy/h≤表27 g射線機的主要技術(shù)參數(shù)g射線機型號CTS—IYTS—ISETS—I外形尺寸/mm530390310421242287240110180主機重量/kg20028屏蔽材料與重量貧化鈾，135kg貧化鈾，19kg貧化鈾，g射線源60Co192Ir75Se額定源活度/ Bq1012（100Ci）1012（100Ci）1012（80Ci）通道型式S通道S通道直通道輸源方式自動/手動自動/手動自動/手動驅(qū)動機構(gòu)長度/m111010輸源管長度333 g射線機的基本構(gòu)成g射線機主要由五部分構(gòu)成：源組件（密封g射線源）、源容器（主機體）、輸源（導(dǎo)）管、驅(qū)動機構(gòu)和附件。圖220是彎通道設(shè)計的g射線機源容器結(jié)構(gòu)示意圖。源容器是g射線源的儲存裝置，是g射線機的主機。在不曝光時g射線源被收回置于源容器中，為了減少g射線輻射的外泄，源容器內(nèi)部都裝備了屏蔽材料，近年來主要采用貧化鈾代替鉛作為屏蔽材料。屏蔽體內(nèi)的設(shè)計主要是兩種形式：“S通道”和“直通道”。S通道結(jié)構(gòu)比較簡單，在各方向具有近似相等的屏蔽厚度。直通道結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，需利用適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)，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。圖220 S通道g射線機源容器的基本結(jié)構(gòu)示意圖1—外殼 2—聚氨酯填料 3—貧化鈾屏蔽層 4—g源（源組件） 5—源托 6—安全接插器 7—快速連接器 8—密封盒源容器的通道端口都設(shè)計有可快速連接的接口，源容器上還都設(shè)計有一套安全連鎖機構(gòu)。這些裝置和機構(gòu)用以保證正確和安全操作g射線機，避免意外事故。源組件由g射線源、外殼、源辮子、屏蔽桿構(gòu)成。g射線源密封在外殼中。外殼由內(nèi)外兩層構(gòu)成，內(nèi)層是鋁殼，外層一般由不銹鋼制做，通過等離子焊將一定形狀和尺寸的放射性同位素密封在外殼之中，防止放射性同位素散失。對外殼的結(jié)構(gòu)和強度有嚴(yán)格要求，它必須在一定的溫度、壓力、振動、沖擊等的作用下不發(fā)生損壞，不會導(dǎo)致放射性同位素外泄。圖221是源組件的結(jié)構(gòu)示意圖。源組件與源托連接，通過源托與驅(qū)動部件連接在一起。圖221 源組件結(jié)構(gòu)示意圖驅(qū)動機構(gòu)由一套控制部件、控制導(dǎo)管、驅(qū)動部件構(gòu)成，在使用時它與源容器連接，用來送出和收回g射線源，其行程記錄裝置可以指示g射線源所處的位置。驅(qū)動方式可分為自動（電動）方式和手動方式兩種。手動方式是通過手搖動驅(qū)動手柄使g射線源在輸源管中移動，完成g射線源的送出和收回。為了減少現(xiàn)場操作人員受到的輻射照射，可采用電動驅(qū)動方式。電動驅(qū)動方式可設(shè)置一定的g射線源移動速度、預(yù)置適當(dāng)?shù)乃驮囱訒r時間、預(yù)置一定的曝光時間等，它可以在一定的距離外進(jìn)行遙控操作。輸源管是一種軟管，它由包塑的不銹鋼管制成，使用時，根據(jù)現(xiàn)場情況，可將一根或多根相連，構(gòu)成一端開口另一端封閉的輸源管。開口一端與源容器連接，封閉一端與照射頭連接，照射頭固定在曝光位置，g射線源沿輸源導(dǎo)管送到預(yù)定的曝光位置。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(shè)定的方式進(jìn)行。目前，在工業(yè)射線照相探傷中使用的g射線源主要是人工放射性同位素：60Co；192Ir；75Se；170Tm等，它們的主要特性列于表28中。對于工業(yè)射線探傷來說，在選擇g射線源時應(yīng)考慮的g射線源的主要特性是能量、放射性比活度、半衰期、源尺寸。由于不同的g射線源的能量是固定的，所以應(yīng)按照被檢驗工件的材料和厚度，選擇適當(dāng)?shù)膅射線源，g射線源的能量是否適當(dāng)直接關(guān)系到檢驗的靈敏度。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 m2／（h Ci））]（）（）C m2/（kg h Bq）10―510―1510―1510―15等效能量400keV217keV84keV適宜厚度（鋼，mm）40～20020～10010～40≤5表中的Kr稱為照射量率常數(shù)，由于采用法定計量單位的值比較復(fù)雜，因此也用帶括號形式給出非法定計量單位的值，這時它表示活度為1Ci的源、在無濾波下、在距源1m處1h時間內(nèi)給出的照射量的倫琴數(shù)值。 g射線機使用g射線機與X射線機比較具有設(shè)備簡單、便于操作、不用水電等特點，但g射線機操作錯誤所引起的后果將是十分嚴(yán)重，因此，必須注意g射線機的操作和使用。按照國家的有關(guān)規(guī)定，使用g射線機的單位涉及到放射性同位素，因此，單位必須申領(lǐng)放射性同位素使用許可證，操作人員，應(yīng)經(jīng)過專門的培訓(xùn)，并應(yīng)取得放射工作人員證。g射線機的操作一般應(yīng)按下列程序進(jìn)行。1．準(zhǔn)備工作檢查g射線機的有關(guān)部分是否完好正常，例如，驅(qū)動機構(gòu)是否可正常工作，輸源導(dǎo)管是否存在損壞，主機的漏泄輻射是否處于規(guī)定范圍之內(nèi)等。在確認(rèn)g射線機處于完好后方可進(jìn)行安裝應(yīng)用。2．主機安裝將主機牢固地安放在適當(dāng)位置，并應(yīng)采取必須的輻射防護措施和設(shè)置必要的防雨、防外界物品碰撞等設(shè)施。在安裝過程中，應(yīng)隨時用劑量儀進(jìn)行監(jiān)測。3．組裝g射線機按根據(jù)檢驗工作的具體情況和特點設(shè)計的透照布置，組裝輸源導(dǎo)管、連接驅(qū)動機構(gòu)、固定準(zhǔn)直器和定向架等。輸源導(dǎo)管應(yīng)盡量平直，彎曲半徑應(yīng)不小于500mm。固定準(zhǔn)直器和定向架時應(yīng)使g射線源盡量與設(shè)定的焦點位置重合。4．設(shè)定控制區(qū)和監(jiān)督區(qū)通過監(jiān)測（和理論計算），設(shè)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(yīng)為40mGy/h處，并按國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定設(shè)置警告標(biāo)志。操作人員應(yīng)在控制區(qū)邊界外工作，公眾人員不應(yīng)進(jìn)入監(jiān)督區(qū)。需要時，應(yīng)設(shè)專門的監(jiān)督管理人員。5．完成曝光過程按g射線機的操作說明、有關(guān)的操作規(guī)程和檢驗工藝卡的規(guī)定，完成曝光過程。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(qū)動失靈、輸源導(dǎo)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(gòu)失靈等。如果出現(xiàn)g射線源不能收回到源容器貯存位置的故障，不能盲目處理，應(yīng)對現(xiàn)場采取必要的措施，并報告有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)和部門，請專門人員進(jìn)行處理，排除故障。在使用中，應(yīng)特別防范“掉源”事故，防止由此造成的嚴(yán)重危害。g射線機使用時必須嚴(yán)格遵守國家、衛(wèi)生、公安等部門的有關(guān)法規(guī)、規(guī)章和制度，操作人員必須經(jīng)過有關(guān)培訓(xùn)，注意防止g射線機操作失誤，嚴(yán)格防止因g射線源未收回或遺失等可能造成的輻射事故。* 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。加速器是帶電粒子加速器的簡稱，其基本原理是利用電磁場加速帶電粒子，從而獲得高能X射線。適合工業(yè)射線照相探傷的加速器主要是電子感應(yīng)加速器、電子直線加速器、電子回旋加速器。1．電子感應(yīng)加速器圖222 電子感應(yīng)加速器主體結(jié)構(gòu)示意圖1—環(huán)形加速器管 2—陽極 3—陰極5—磁場 6—磁化線圈 7—輔助線圈電子感應(yīng)加速器的主體結(jié)構(gòu)是一環(huán)形真空室和巨大的電磁鐵，環(huán)形真空室，即環(huán)形真空加速管，放置在電磁鐵之間。其主要結(jié)構(gòu)示意圖如圖222所示。這種加速器利用隨時間變化的磁場及其產(chǎn)生的感應(yīng)電場，使電子在環(huán)形真空室內(nèi)沿圓形軌道運動，進(jìn)行加速。主要勵磁線圈上通常加上幾千伏的低頻交流電，電子在環(huán)形真空室中需運轉(zhuǎn)很多圈才能獲得數(shù)百萬電子伏的能量。當(dāng)電子達(dá)到需要的能量時，在輔助勵磁線圈的磁場作用下，脫離圓形加速軌道，撞擊在靶上，產(chǎn)生X射線。電子感應(yīng)加速器結(jié)構(gòu)簡單，造價比較低，能量范圍比較寬，對工業(yè)射線照相探傷它的能量多為15～35MeV，焦點尺寸小，產(chǎn)生的錐形X射線束的頂角約為5176。～6176。，但它的電子束流強度小，一般不超過1mA，因此產(chǎn)生的射線強度低。2．行波電子直線加速器行波電子直線加速器的主體結(jié)構(gòu)是圓柱形金屬波導(dǎo)管，波導(dǎo)管中每隔一定距離安放一個金屬圓盤，圓盤中心有一圓孔，它是行波電磁場和電子的通路。這種加速器采用電磁場在波導(dǎo)管內(nèi)不斷供給電子能量，使電子加速，電子每前進(jìn)1cm可獲得約60103eV的能量。電子在加速管內(nèi)沿直線運動，加速到一定能量后撞擊在靶上產(chǎn)生X射線。圖223是行波電子直線加速器結(jié)構(gòu)示意圖。電子直線加速器是性能更適合于工業(yè)射線照相探傷的加速器，對工業(yè)射線照相探傷，其能量多為1～15MeV，在這個能量范圍它可以制造得輕巧、操作方便，其焦點約f 2mm～f 3mm。與電子感應(yīng)加速器相比，它的體積大些，但它的電子束流強度大，產(chǎn)生的X射線強度大，約為電子感應(yīng)加速器的10～100倍。3．電子回旋加速器電子回旋加速器是利用恒定的磁場和高頻電場，使電子沿具有公切點的逐漸加大的圓運動，不斷加速的電子加速器。這種加速器的主體結(jié)構(gòu)是安放在兩個磁極之間的一個扁圓盒形真空室，圖224是其結(jié)構(gòu)的示意圖。當(dāng)電子被加速到所需要的能量時，從圓周軌道將電子引出，使其撞擊在靶上產(chǎn)生X射線。 圖223 行波電子直線加速器結(jié)構(gòu)示意圖 圖224 電子回旋加速器結(jié)構(gòu)示意圖 1—電子槍 2—加速管 3—離子泵 1—真空室 2—磁鐵 3—諧振腔 4—波導(dǎo)管 5—鐵氧體 4—吸收負(fù)載 5—隔離器 6—磁控管 6—磁控管 7—電子發(fā)射極 8—高真空泵 9—引出管電子回旋加速器的能量可在較寬的范圍變化，對工業(yè)射線照相探傷多為6～25MeV，能量的分散度小，焦點尺寸也小，束流強度比較大，束流的準(zhǔn)直性好。表29列出了一些牌號加速器的主要性能。表29 部分牌號加速器的主要性能類 型電子感應(yīng)加速器電子直線加速器電子回旋加速器牌號KBc825ML15RⅡMД10最大能量/MeV2512101m處照射量率/R min140070002000焦點尺寸/mmf 1f 2～f 31m處照射范圍/mmf 240f 300f 150 工業(yè)射線膠片圖225 射線膠片的結(jié)構(gòu)1—保護層 2—感光乳劑層3—結(jié)合層 4—片基 射線膠片的結(jié)構(gòu)射線膠片的結(jié)構(gòu)如圖225所示，射線膠片與普通膠片除了感光乳劑成分有所不同外，其他的主要不同是射線膠片一般是雙面涂布感光乳劑層，普通膠片是單面涂布感光乳劑層；射線膠片的感光乳劑層厚度遠(yuǎn)大于普通膠片的感光乳劑層厚度。這主要是為了能更多地吸收射線的能量。但感光最慢、顆粒最細(xì)的射線膠片也是單面涂布乳劑層。片基為透明塑料，它是感光乳劑層的支持體，～。感光乳劑層的主要成分是鹵化銀感光物質(zhì)極細(xì)顆粒和明膠，此外還有其他一些成分，如增感劑等，感光乳劑層的厚度約為10～20mm。鹵化銀主要采用的是溴化銀，其顆粒尺寸一般不超過1mm。明膠可以使鹵化銀顆粒均勻地懸浮在感光乳劑層中，它具有多孔性，對水有極大的親合力，使暗室處理藥液能均勻地滲透到感光乳劑層中，完成處理。結(jié)合層是一層膠質(zhì)膜，它將感光乳劑層牢固地粘結(jié)在片基上。保護層主要是一層極薄的明膠層，厚度約為1～2mm，它涂在感光乳劑層上，避免感光乳劑層直接與外界接觸，產(chǎn)生損壞。核心部分是感光乳劑層，它決定了膠片的感光性能。 膠片的主要感光特性與感光特性曲線膠片的感光特性是指膠片曝光后（經(jīng)暗室處理）得到的底片黑度（光學(xué)密度）與曝光量的關(guān)系。主要的感光特性包括感光度（S）、梯度（G）、灰霧度（D0）及寬容度等，感光特性曲線集中反應(yīng)了這些感光特性。膠片的感光特性曲線，給出的是膠片曝光后（經(jīng)暗室處理）得到的底片黑度（光學(xué)密度）與（相對）曝光量對數(shù)的關(guān)系。在描述這個特性曲線之前，首先建立光學(xué)密度和曝光量概念。圖226 光學(xué)密度定義膠片經(jīng)過曝光和暗室處理后稱為底片，對射線照相則常稱為射線照片。底片上各處的金屬銀密度不同，所以各處透光的程度也不同。底片的光學(xué)密度就是底片的不透明程度