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1、rt检测设备与器材2011-蒋老师课件 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望第二章第二章射射线检测设备线检测设备与器材与器材 一、一、X 射线机射线机（一）（一）X 射线机的种类和特点射线机的种类和特点 1、X 射线机的种类：射线机的种类：（1）按能量高低分）按能量高低分 普通普通X射线机射线机管电压管电压500KV；高能高能X射线机射线机(即电子加速器：直线和回旋即电子加速器：直线和回旋)能量能量 1Mev （2）普通）普通X射线机按结构分射线机按结构
2、分 携带式携带式X射线机：射线机：a 管电压管电压300KV 电流电流5mA b 结构简单，体积小、重量轻、结构简单，体积小、重量轻、适用高空和野外作业。适用高空和野外作业。移动式移动式X射线机：射线机：a 管电压可达管电压可达500KV，电流较大可，电流较大可 达数十达数十mA（通常有两个焦点，（通常有两个焦点，对应大、小两个管电流）对应大、小两个管电流）b 结构复杂，体积和重量大、适用结构复杂，体积和重量大、适用 固定或半固定使用固定或半固定使用 固定式固定式X射线机：射线机：结构完善、结构完善、功能强的分立射线发生器、高压发功能强的分立射线发生器、高压发 生器、冷却系统和控制系统，射线生
3、器、冷却系统和控制系统，射线 发生器与高压发生器之间采用高压发生器与高压发生器之间采用高压 电缆连接，高压电缆的长度一般为电缆连接，高压电缆的长度一般为 2m。其体积大、重量也大，不便。其体积大、重量也大，不便 移动，因此固定安装在移动，因此固定安装在X射线机房内。射线机房内。这类这类X射线机已形成射线机已形成150kV、250kV （225kV）、）、320kV、450kV（420kV）等系列，其管电流可用到等系列，其管电流可用到30mA甚至甚至 更大的值，系统完善，工作更大的值，系统完善，工作 效率高，效率高，它是检验实验室应优它是检验实验室应优先选先选用的用的X射线机。射线机。（3）普通
4、）普通X射线机按使用性能分射线机按使用性能分 定向定向X射线机：射线机：400左右圆锥角定向辐射、适用定向单张拍片。左右圆锥角定向辐射、适用定向单张拍片。周向周向X射线机：（平耙、锥耙）射线机：（平耙、锥耙）3600周向辐射、适用环焊缝周向曝光。周向辐射、适用环焊缝周向曝光。管道爬行器：管道爬行器：3600周向辐射、适用于长输管道环焊缝周向拍片。周向辐射、适用于长输管道环焊缝周向拍片。工作程序：管道爬行器行进工作程序：管道爬行器行进接受指令源信号接受指令源信号自动减速刹车自动减速刹车通过摆动定位刹车通过摆动定位刹车发出曝发出曝光指令光指令经延时后曝光经延时后曝光射线管道爬行器工作方法（4）普通
5、）普通X射线机按频率分射线机按频率分 工频工频X射线机：射线机：5060Hz。变频变频X射线机：（平耙、锥耙）射线机：（平耙、锥耙）300800Hz。恒频恒频X射线机：射线机：200Hz。穿透能力：恒频变频工频（同穿透能力：恒频变频工频（同管电压、管电流管电压、管电流）（5）普通普通X射线机按绝缘介质种类分射线机按绝缘介质种类分 变压器油绝缘变压器油绝缘主要用在移动主要用在移动X射线机射线机（一般用25号变压器油，2.5mm标准间隙测试，耐 压50KV。）。）SF6气绝缘气绝缘主要用在携带式主要用在携带式X射线机射线机 按照按照工作工作电压分类电压分类恒压恒压X X射线机射线机脉冲脉冲X X射
6、线机射线机按按射线射线管照分类管照分类玻璃管玻璃管X X射线机射线机陶瓷管陶瓷管X X射线机射线机按按射射线管焦线管焦点的尺点的尺寸分类寸分类常规焦点常规焦点X X射线机射线机微焦点微焦点X X射线机射线机小焦点小焦点X X射线机射线机（6）普通）普通X射线机按其它方面分射线机按其它方面分2、便携式便携式X 射线机的技术进步：射线机的技术进步：（1）机头小型化、轻量化）机头小型化、轻量化 用用SF6气体气体代替代替变压器油，不仅大大减轻了绝缘介质的重量，而且由于变压器油，不仅大大减轻了绝缘介质的重量，而且由于SF6的绝缘的绝缘 性能性能优于优于变压器油，使得高压元件之间的绝缘距离缩短，从而减小
7、了机头尺寸。变压器油，使得高压元件之间的绝缘距离缩短，从而减小了机头尺寸。提高提高X射线管的工作频率，可减小变压器的铁芯尺寸，使高压变压器的重量减轻，射线管的工作频率，可减小变压器的铁芯尺寸，使高压变压器的重量减轻，同时还提高了同时还提高了X射线管的输出强度。射线管的输出强度。在满足在满足X射线机散射剂量的规定的前提下，对机头筒体、射线窗口等不同位置的屏射线机散射剂量的规定的前提下，对机头筒体、射线窗口等不同位置的屏蔽采用局部衬不同厚度的铅板的方法，亦可减轻机头重量。蔽采用局部衬不同厚度的铅板的方法，亦可减轻机头重量。缩小缩小X射线管尺寸，用金属陶瓷管射线管尺寸，用金属陶瓷管代替代替玻璃管，并
8、采用阳极接地电路，整机尺寸可玻璃管，并采用阳极接地电路，整机尺寸可 相应缩小。相应缩小。由于采取以上有效措施，变频和恒频气绝缘由于采取以上有效措施，变频和恒频气绝缘X射线机的机头重量比老式的工频油绝缘射线机的机头重量比老式的工频油绝缘X射线机的机头重量可减轻射线机的机头重量可减轻1/31/2，而穿透能力却有所提高。，而穿透能力却有所提高。（2）提高操作自动化程度和使用可靠性）提高操作自动化程度和使用可靠性 将电脑技术应用于将电脑技术应用于X射线机的操作射线机的操作,可进一步提高操作过程的自动化程度，如安装电脑可进一步提高操作过程的自动化程度，如安装电脑操作系统，实现自动试机、间隙休息、按给定的
9、曝光条件工作等多种功能。采用了语言操作系统，实现自动试机、间隙休息、按给定的曝光条件工作等多种功能。采用了语言报警提示，各部工作参数用中文、数字和波型显示，并能一机通用，自动识别不同型号报警提示，各部工作参数用中文、数字和波型显示，并能一机通用，自动识别不同型号的射线机头等功能。此外，还研制了一种曝光计时器，即用一种外形尺寸为的射线机头等功能。此外，还研制了一种曝光计时器，即用一种外形尺寸为500mml20mm80mm的软垫电离器（后面有的软垫电离器（后面有1mm厚的铅板防止背散射的干扰），把厚的铅板防止背散射的干扰），把它放在被检试件后面，紧靠暗袋，接受穿透工件后的它放在被检试件后面，紧靠暗
10、袋，接受穿透工件后的X射线，产生相应的电信号达到规射线，产生相应的电信号达到规定量后，反馈到控制箱切断高压，从而有效地控制胶片接受的射线剂量，保证底片的黑定量后，反馈到控制箱切断高压，从而有效地控制胶片接受的射线剂量，保证底片的黑度达到同一性。度达到同一性。（二）（二）X X射线管射线管1、X射线管结构：主要由阳极(即金属靶)、阴极(即灯丝)和真空度的管壳构成。X射线管结构示意图阳极玻璃外壳阴极X射线 是产生X射线的部位。主要由阳极体、阳极靶和阳极罩组成。（1）阳极结构：阳极的基本结构示意图电子入射方向X射线方向冷却油的方向阳极体多为无氧铜制做，将热量传出，避免靶面烧毁。1阳极罩 2阳极体 3
11、射线窗口 4阳极靶 阳极体的作用是支承靶面，传送靶上的热量，避免钨靶烧坏，因此阳极体采用导热率大的无氧铜制成。阳极靶常选用原子序数大、耐高温的钨来制造，软X射线管则选用钼靶。阳极罩可以吸收二次电子，另一作用是吸收一部分散乱射线。在阳极罩正对靶面的斜面处开有能使X射线通过的窗口，其上常装有几毫米厚的铍。由于X射线管能量转换率很低，电子的能量约有99转换为热能传给阳极靶，因此X射线管工作时阳极的冷却十分重要。如冷却不及时，阳极过热会排出气体、降低管子的真空度，严重过热可使靶面熔化以至龟裂脱落，使整个管子丧失工作能力。阳极的冷却方式一般有以下三种：a）辐射散热式：辐射散热 冲油冷却b）冲油冷却式：c
12、）旋转阳极自然冷却：回转阳极回转阳极X X射线束射线束电子束电子束旋转阳极旋转阳极X X射线射线（2）阴极：X射线管的阴极是发射电子和聚集电子的部件，由发射电子的灯丝（一般用钨制作）和聚集电子的凹面阴极头（用铜制作）组成。阴极形状可分为圆焦点和线焦点两大类：圆焦点阴极的灯丝绕成平面螺旋形，装在井式凹槽阴极头内；线焦点阴极的灯丝绕成螺旋管形，装在阴极头的条形槽内.灯丝灯丝X X射线管的阴极射线管的阴极2、金属陶瓷管由于用玻璃作外壳制成的X射线管对过热和机械冲击都很敏感，因此在70年代开发出性能优越的金属陶瓷管。这种射线管有很多特点：抗震性强，一般不易破碎。管内真空度高，各项电性能好，管子寿命长。
13、容易焊装铍窗口。对250kV以上的管子，金属陶瓷管的尺寸可以做得比玻璃管小得多。（3）外壳：普通X射线管的外壳用耐高温的玻璃制成，灯丝导线从阴极端部穿过管壁引出，为了使金属和玻璃相接处不漏气，与玻璃壁接触的金属要求和玻璃有一样的膨胀系数，解决这一问题的办法是采用一种特殊的称为科瓦的铁镍钴合金。100100160kV160kV金属陶瓷金属陶瓷X X射线管射线管金属陶瓷金属陶瓷X X射线管：射线管：以不锈钢管代替玻璃管壳；以不锈钢管代替玻璃管壳；用陶瓷材料绝缘；用陶瓷材料绝缘；主要特点是结构牢固、寿命长；主要特点是结构牢固、寿命长；玻璃管寿命：玻璃管寿命：400400500h500h；陶瓷管寿命：
14、陶瓷管寿命：1000h1000h。寿命：辐射量降低到寿命：辐射量降低到80%80%以下。以下。200200300kV0kV金属陶瓷金属陶瓷X X射线管射线管320320470kVkV金属陶瓷金属陶瓷X X射线管射线管3、特殊用途的X射线管周向辐射X射线管：这种X射线管可以通过一次曝光完成大直径筒体环焊缝整个圆周的曝光，从而大大提高了工作效率。它的阳极靶有平面阳极和锥体阳极两种形式其中平面阳极制造容易，散热条件好，使用较多，但其射线束中心有一倾角，对环焊缝纵向裂纹的检测有一定影响。小焦点X射线管：这种X射线管通过圆筒式聚焦栅将灯丝发射的电子束聚成很细的一束，可获得小于0.1mm微小焦点。在射线实
15、时成像检测技术中为提高灵敏度，通常采用放大透照布置，这就需要小焦点X射线管，放大倍数的选择与X射线管焦点尺寸有关，射线源尺寸越小，可选用的放大倍数越大。棒阳极X射线管：这种X射线管的阳极制成棒状，可伸进小直径筒内对环焊缝作周向曝光。一种典型产品的尺寸：X射线管总长280mm，最大直径100mm，棒阳极外径33mm，长49mm，用水冷却，额定管电压160KV，额定管电流6mA。4、X射线管的技术性能射线管的技术性能（1）阴极特性和阳极特性）阴极特性和阳极特性阴极特性：金属热电子发射与发射体的温度关系极大。假定在一定的管电压下，X射线管阴极发出的电子全部射到阳极上，则饱和电流密度与温度的关系（即X
16、射线管的阴极特性）可用图表示。从图中可以看到，在阴极的工作温度范围内，较小的温度变化就会引起较大的电流变化。管电流与灯丝温度的关系曲线管电流与灯丝温度的关系曲线阳极特性：阳极特性即X射线管的管电压与管电流的关系，见图。在管电压较低时（10kV20kV），X射线管的管电流随管电压增加而增大，当管电压增加到一定程度后，管电流趋于饱和从而不再增加。这说明在某一恒定的灯丝加热电流下，阴极发射的热电子已经全部到达了阳极，再增加电压亦不可能再增加管电流。X X射线管电流与管电压关系曲线射线管电流与管电压关系曲线 也就是说，工业检测用的X射线管工作在电流饱和区。由此可知，对工作在饱和区的X射线管，要改变管电
17、流，只有改变灯丝的加热电流（即改变灯丝的温度）。通过对两个特性曲线的分析，可以得出如下结论：X射线管的管射线管的管电流和管电压在工作过程中可以相互独立进行调节。电流和管电压在工作过程中可以相互独立进行调节。（2）X射线管的管电压管电压是指X射线管承载的最大峰值电压，以符号kVp表示。必须注意的是，在修理时进行的电工测量中，表头指示的是有效值。对于正弦波，存在如下关系：U有效值=0.707U峰值。例如一额定管电压为200kVp的X射线管折算为有效值应为2000.707=141.4（kV），测试中不允许超过，否则容易击穿而损坏。管电压是X射线管的重要技术指标，管电压越高，发射的X射线的波长越短，穿
18、透能力就越强。在一定范围内，管电压与穿透能力有近似直线关系，见图。射线穿透能力示意图射线穿透能力示意图（3）X射线管的焦点焦点是X射线管重要技术指标之一，其数值大小直接影响照相灵敏度。X射线管焦点的尺寸主要取决于X射线管阴极灯丝的形状和大小、阴极头聚焦槽的形状及灯丝在槽内安装的位置。此外，管电压和管电流对焦点大小也有一定影响。阳极靶被电子撞击的部分叫做实际焦点，见图。焦点大，有利于散热，可承受较大的管电流；焦点小，照相清晰度好，底片灵敏度高。实际焦点垂直于管轴线上的正投影叫做有效焦点，探伤机说明书提供的焦点尺寸就是有效焦点。它的形状有三种：圆焦点（用直径表示）；长方形焦点用（长+宽）/2表示和
19、正方形焦点（用边长表示）。对斜靶定向X射线管，其有效焦点面积So与实际焦点面积S的关系可用下式表示：So=Ssin（2-1）式中：靶与垂直管轴线平面的夹角，一般=20o，所以有近似关系：So=S/3。（3）X射线管的焦点射线管的焦点焦点是焦点是X射线管重要技术指标之一，其数值大小直接影响照相灵敏度。射线管重要技术指标之一，其数值大小直接影响照相灵敏度。X射线管射线管焦点的尺寸焦点的尺寸主要取决于主要取决于X射线管阴极灯丝的形状和大小、阴极头聚焦槽的形状及射线管阴极灯丝的形状和大小、阴极头聚焦槽的形状及灯丝在槽内安装的位置。此外，管电压和管电流对焦点大小也有一定影响。阳极灯丝在槽内安装的位置。此
20、外，管电压和管电流对焦点大小也有一定影响。阳极靶被电子撞击的部分叫做实际焦点，见图。靶被电子撞击的部分叫做实际焦点，见图。焦点尺寸焦点尺寸d d计算方法：计算方法：(标准附录标准附录E)E)焦点形状分类焦点形状分类 正方形焦点：正方形焦点：d=ad=a 长方形、椭圆形焦点：长方形、椭圆形焦点：d=d=（a+ba+b）/2/2 圆形焦点：圆形焦点：d=dd=d 正方形正方形 椭圆形椭圆形 长方形长方形 圆形圆形d db ba aa aa aa ab b实际焦点和有效焦点实际焦点和有效焦点有效焦点尺寸可按照JB/T87641998工业探伤用X射线管通用技术条件规定的方法来测量。（4）辐射场的分布定
21、向X射线管的阳极靶与管轴线方向呈20o的倾角，因此发射的X射线束有40o左右的立体锥角，随角度不同X射线的强度有一定差异，用伦琴计测量，射线强度有图所示的分布。从图中可以看到，阴极侧比阳极侧射线强度高，在大约30辐射角处射线强度最大。但实际上，由于阴极侧射线中包含着较多的软射线成分，所以对具有一定厚度的试件照相，阴极侧部位的底片并不比阳极侧更黑，利用阴极侧射线照相也并不能缩短多少时间。不同角度上不同角度上X X射线的强度射线的强度（5）X射线管的真空度X射线管必须在高真空度（10-6mmHg10-7mmHg）才能正常工作，故在使用时要特别注意不能使阳极过热。（6）X射线管的寿命X射线管的寿命是
22、指由于灯丝发射能力逐渐降低，射线管的辐射剂量率降为初始值的80的累积工作时限。玻璃管寿命一般不少于400h，金属陶瓷管寿命不少于500h。如果使用不当，将使X射线管的寿命大大降低。保证X射线管使用寿命的措施主要有以下几条：在送高压前，灯丝必须提前预热、活化。使用负荷应控制在最高管电压的90以内。使用过程中一定要保证阳极的冷却，例如将工作和间息时间设置为1:1。严格按使用说明书要求进行训机。(三三)高压发生电路高压发生电路 高压发生电路是X射线管工作的基本电路。按加在X射线管两极上的电压波形可分为半波整流、全波整流、倍压整流及恒直流等四种；按高压变压器地电位的接法可分为阳极接地和中间接地两种。1
23、、半波整流电路（1）半波自整流 中间接地半波自整流电路，这是一种最简单的结构，是便携式X射线机普遍使用的一种电路。带有逆电压降低器的半波自整流线路半波整流通过X射线管的电流波形 近年来，在气体冷却携带式X射线机中，往往采用阳极接地方式的自整流电路。见右上图。这种电路对高压变压器的绝缘性能要求较高，但因采用阳极接地，故阳极的冷却比较方便，可直接用水冷却或者强制风冷，冷却效率比中间接地的情形要好。（2）中间接地双管整流半波电路 中间接地双管半波整流电路见右下图。电路中两个整流管和X射线管串联使用。正半周时，二级管D1、D2导通，X射线管工作；负半周时，二级管D1、D2与X射线管共同承担反向电压，X
24、射线管约只承受原反向电压的1/3，从而避免反向电流的出现。这种电路的优点是高压部分不受逆电压的危害。双管全波整流电路全波整流通过X射线管的电流波形2.全波整流电路（1）双管全波整流电路双管全波整流电路见右上图。该电路的特点是两个整流二极管D1、D2交替导通，使X射线管在电流正、负两个半周内都工作，大大提高了X射线管的工作效率，其输出剂量是半波整流电路的2倍。右中图通过X射线管的电流波形。（2）四管桥式整流电路四管桥式整流电路见右下图。该电路的整流方法和效果与双管全波整流电路一样，其优点是由于多用了两个二极管，因此每个整流管的耐压级别可降低一半，高压变压器的线圈匝数亦可减少一半。桥式全波整流电路
25、 3、倍压整流电路 左下图是单管脉动倍压电路。这种电路的工作原理是：下半周电源U通过二极管D对电容C充电到Umax，上半周电源U和电容C同相，叠加起来达到倍压的目的，这时X射线管两端相当于加上了2U的正高压。右下图是这种电路施加于X射线管两端的电压波形。4、全波倍压恒直流电路 左下图是全波倍压恒直流电路。它的特点是由两个对称的倍压电路组成。每一部分的工作原理是:上半周电路U通过二极管D1（D1）对电容C1（C1）充电到峰值，下半周通过二极管D2（D2）对电容C2（C2）充电到2U，这样C2和C2叠加起来向X射线管两端提供4U的正高压，由于电容C、C的容量足够大，因此4U相当于一个恒压源，使X射
26、线管工作时所通过的直流波纹相当平稳，其输出电压波形如右下图所示。这种电路在400kV的大型移动式X射线机中较多采用。（四）（四）X射线机的基本结构射线机的基本结构 一般X射线机的结构由四部分组成：高压部分，冷却部分，保护部分和控制部分。本节以工频X射线机为例作简单介绍。1、高、高压压部分部分 X射线机的高压部分包括X射线管、高压发生器（高压变压器、灯丝变压器、高压整流管和高压电容）及高压电缆等。X射线管已在上节详细介绍，以下介绍其它高压元件。（1）高压变压器高压变压器的作用是将几百伏的低电压通过变压器提升到X射线管工作所需的高电压。它的特点是功率不大（约几千伏安），但输出电压却很高，达几百千伏
27、，因此高压变压器次级匝数多，线径细。这就要求高压变压器的绝缘性能要好、即使温升较高也不会损坏。（2）灯丝变压器 X射线机的灯丝变压器是一个降压变压器，其作用是把工频220V电压降到X射线管灯丝所需要的十几伏电压，并提供较大的加热电流（约为十几安）。（3）高压整流管常用的高压整流管有玻璃外壳二极整流管和高压硅堆两种，其中使用高压硅堆可节省灯丝加热变压器，使高压发生器的重量和尺寸减小。（4）高压电容这是一种金属外壳、耐高压、容量较大的纸介电容。携带式X射线机没有高压整流管和高压电容，所有高压部件均在射线机头内。移动式X射线机有单独的高压发生器，内有高压变压器、灯丝变压器、高压整流管和高压电容等。（
28、5）高压电缆高压电缆是移动式X射线机用来连接高压发生器和X射线机头的电缆，它的构造见下图。高压电缆的构造大体可以分以下几部分：保护层：是电缆的最外层，用软塑料或黑色棉纱织物制成。金属网层：用铜、钢、锡丝多根编织，用时接地，保护人身安全。半导体层：在绝缘橡胶层外面紧贴的一层，有一定导电功能，可为感应电荷提供通道，消除橡胶层外表面和金属网层之间的电场，避免它们之间因存在空气而发生放电造成的绝缘层老化。主绝缘层：用来隔离芯线和金属接地网之间的高压。芯线：一般有两根同心芯线，用来传送阳极电流或灯丝加热电流，由于芯线间电压很低，故同心芯线之间的绝缘层很薄。薄绝缘层。（6）电缆头电缆两端的接头构造见图 2
29、、冷却部分、冷却部分 冷却是保证X射线机正常工作和长期使用的关键。冷却不好，会造成X射线管阳极过热而损坏。还会导致高压变压器过热，绝缘性能变坏，耐压强度降低而被击穿。冷却不好还会影响X射线管的寿命。所以X射线机在设计制造时采取各种措施保证冷却效率。油绝缘携带式X射线机常采用自冷方式。冷却是靠机头内部温差和搅拌油泵使油产生对流带走热量，再通过壳体把热量散出去。移动X射线机多采用循环油外冷方式。X射线管的冷却有单独用油箱，以循环水冷却油箱内的变压器油，再用一油泵将油箱内的变压器油按一定流量注入X射线管阳极空腔内冷却靶子，将热量带走，冷却效率较高，其冷却系统由七部分组成：冷却水管；冷却油管；冷却油箱
30、；搅拌油泵；循环油泵；油泵电机；保护继电器（油压和水压开关）。气体冷却X射线机用六氟化硫（SF6）气体作绝缘介质，由于采用了阳极接地电路，X射线管阳级尾部可伸到机壳外，其上装散热片，并用风扇进行强制风冷。其构造见图。阳极接地气体冷却X射线机3、保护部分、保护部分 各种电气设备都有保护系统，X射线机的保护系统主要有：每一个独立电路的短路过流保护；X射线管阳极冷却的保护；X射线管的过载保护（过流或过压）；零位保护；接地保护；其他保护。（1）独立电路的短路过流保护保险丝是最常用的短路过流保护元件，目前常用的气体绝缘携带式X射线机一般在主电路接一个15A20A的保险丝，在低压电路接一个2A3A的保险丝
31、。（2 2）X射线管阳极冷却的保护X射线管阳极冷却的各种保护见图2-34。温控开关：温控开关通常用一种双金属片制成，整定值一般为605，安放位置在射线机头内和循环油箱内，当温度超过整定值后，会自动切断保护回路，使高压断开。水通，油通开关：移动式X射线机有单独的循环油（水）冷却系统，为保证该系统可靠工作，一般在水管进口处和油箱的回油管口处安有水压和油压开关，当水或者油循环不正常时，这种压力开关自动打开，切断保护回路，使高压断电。X射线机保护回路原理图（3）过载保护 X射线管的过载保护主要指X射线管的管电流超过额定值后的自动保护。一般在高压电路内安装有过流继电器，当管电流超过额定值时过流继电器动作
32、，其常闭接点断开，切断回路，保护X射线管不受损坏。（4）零位保护 用自耦变压器调高压的X射线机，在自耦变压器的起始位置安装了一个零位接触器，它的作用是确保X射线管加高压必须从很低的电压开始，起到保护X射线管的作用。时间继电器的指针为倒计时行走，在其零点位置往往也安装一个时钟零位开关，以保证曝光结束时，自动切断高压。（5）接地保护 主要是对控制箱的外壳进行可靠接地，防止漏电和高压感应电对人体的伤害。（6）其他保护 用SF6气体作绝缘介质的X射线机，为保证气体的绝缘性能满足要求，在机头内还要装一个气压开关，当SF6气体的压力低于0.34MPa时，气压开关会自动断开，切断高压。4、控制部分 控制系统
33、是指X射线管外部工作条件的总控制部分，主要包括管电压的调节、管电流的调节以及各种操作指示。（1）管电压调节 X射线机管电压调节一般是通过调整高压变压器的初级侧并联的自耦变压器的电压来实现的，见右上图。（2）管电流调节 X射线管管电流调节是通过调节灯丝加热电流A来实现的。见右下图。在灯丝变压器的初级电路内串联一个可调电阻R1，改变该电阻值的大小，可调节灯丝的加热电流（即调节管电流）。图中R2的作用是限制X射线管的起始电流。管电压调节电路 灯丝加热调节电路（3）操作指示部分X射线机的操作指示部分包括：控制箱上的电源开关，高压通断开关，电压、电流调节旋纽，电流、电压指示表头，计时器，各种指示灯等。（
34、五）、（五）、X X射线机的主要技术条件射线机的主要技术条件1电气性能的主要要求 输人电流电压波动不应超过额定值10，输出电压波动应不大于2。计时器误差应在5之内。温度继电器的整定值为605。低压电路绝缘电阻应大于2M。X射线机应有保护接地，接地电阻不大于O5。气绝缘机机头内SF6气压低于O34 MPa(20)时高压应断开。有过压、过流保护装置，超过规定值时，高压应断开。2.使用性能的一般要求X射线机穿透能力不低于规定值，见下表。透照灵敏度应不低于1.8（对Q235钢）。产生的X射线应在辐射范围内，辐射场不允许有缺圆。周向机辐射场应均匀，中心平面内黑度差小于0.4，辐射角偏差的规定值+5o。X
35、 X射线机穿透力射线机穿透力管电压管电压kVkV管电流管电流mAmA穿透力穿透力(钢钢)mm)mm定向机定向机周向机周向机1501505 519191212锥靶锥靶2002005 5292927272424平靶锥靶平靶锥靶2502505 5393937373434平靶平靶/锥靶锥靶3003005 5505047/4047/40平靶锥靶平靶锥靶漏射线剂量率见下表。允许漏射线剂量率管电压,kV150150-200200距焦点1m处泄漏空气比释动能率1mGy/h2.5mGy/h5 mGy/h漏射线剂量率的测试可按下图规定的方位进行测定。漏射线剂量率测试屏蔽X射线窗口铅罩的铅当量额额定管定管电压电压,
36、kV100150200250300350400铅铅当量当量,mmPb 1.42.13.66.39.311.814.0 用不小于下表规定的铅当量的铅罩屏蔽X射线窗口，把剂量计放在距管头lm处测取读数。（六）（六）X射线机的使用与维护射线机的使用与维护 正确使用和及时维护X射线机可以延长其使用寿命。1、X射线机操作程序射线机操作程序通常的操作程序为：（1）通电前准备可靠连接，保证插头接触良好。检查使用电源电压是否为220V。控制箱可靠接地。（2）通电后检查接通电源后，电源指示灯亮，冷却系统开始工作（气绝缘机的机头风扇转动）。（3）曝光准备气绝缘机“kV”、“时间”预置到规定位置。（4）曝光按下“高
37、压”通开关，红灯亮，表示高压已接通。冷却系统必须可靠工作。（5）曝光结束红灯灭，高压切断，时间复位。对气绝缘机，当蜂鸣器响，“kV”、“mA灯灭，高压切断，时间复位。（6）曝光过程如异常，按下“高压”断开关，切断高压，分析原因后再考虑是否继续进行操作。2 2、X X射线机的使用注意事项射线机的使用注意事项（1）认真训机玻璃管管电压的增加速度与停用时间关系见下表。停用时间8h16h2天3天3天21天21天以上升压速度10kV/30s10kV/60s10kV/2.5min10kV/5min金属陶瓷管X射线机对训机的要求更加严格。终止使用时间训 机 方 法1天只需自动训机到使用电压值，若使用电压较前
38、一天高，可自动训机至前一天值后手动按10kV/min升至使用值2天7天 手动训机，从最低值开始，按10kV/min升至最高值。（到210kV时,需休息5min，然后继续训练）训练完毕，放置在使用值上7天30天手动训机，从最低值开始，每5min升一级，至最高值。每训机10min，体息5min30天60天手动训机，从最低值开始，每5min升一及，至最高值，每升一级休息5min 60天以上按上述方法进行，但需增加休息时间和训练次数（2）可靠接地X射线机是高电压设备，为避免漏电和感应电的影响，控制箱和高压发生器都应可靠接地。（3）检查电源波动值电源电压应符合该X射线机说明书的要求，其波动值不得超过土1
39、0的额定电压，必要时应加调压器或稳压电源，以保证X射线机正常工作。（4）提前预热X射线机送高压前，灯丝要提前预热2min以上，这对延长X射线管使用寿命影响很大。（5）全过程冷却X射线机在工作过程中要可靠冷却，油绝缘机主要检查循环油泵，冷却水是否正常，气体绝缘机检查机头上的冷却风扇是否工作。（6）间息时间X射线机一般要求按1:1工作和休息，确保X射线管充分冷却，防止过热。3、X射线机的维护和保养射线机的维护和保养为了减少X射线机使用故障，应做经常性的维护和保养工作。X射线机应摆放在通风干燥处，切忌潮湿、高温、腐蚀等环境，以免降低绝缘性能。运输时要采取防震措施，避免因剧烈震动而造成接头松动、高压包
40、移位、X射线管破损等。保持清洁，防止尘土、污物造成短路和接触不良。保持电缆头接触良好，如因使用时间过长，磨损松动、接触不良，则应及时更换。经常检查机头是否漏油（窗口处有气泡）、漏气（压力表示值低于0.34MPa），应注意及时予以补充，确保绝缘性能满足要求。第二节：第二节：射线机射线机射线与射线与X X射线机的一个射线机的一个重要不同重要不同：射线源始终不断地在辐射射线源始终不断地在辐射射线；射线；X X射线机仅在开射线机仅在开机并加上高压后才产生机并加上高压后才产生X X射线。射线。一、一、射线源的主要特性参数射线源的主要特性参数 在工业射线照相探伤中使用的在工业射线照相探伤中使用的射线源射线
41、源主要是人工主要是人工放射性同位素：放射性同位素：60Co 192Ir 75Se 170Tm60Co 192Ir 75Se 170Tm Kr Kr称为照射量率常数：称为照射量率常数：R Rm m2 2/(h/(hCi)Ci)表表示示活活度度为为1Ci1Ci的的源源、在在无无滤滤波波情情况况下下、在在距距源源1m1m处处1h1h时间内的照射量时间内的照射量(伦琴数值伦琴数值)。常用单位常用单位 放射性活度：为放射性活度：为 射线源在单位时间内发生的衰变数，射线源在单位时间内发生的衰变数，单位是贝可单位是贝可(勒尔勒尔)，符号是，符号是BqBq。同种同种 射源，放射性活度大，在单位时间内将辐射更射
42、源，放射性活度大，在单位时间内将辐射更多的多的 射线。射线。不同种的不同种的 射线源，即使放射性活度相同，也并不表射线源，即使放射性活度相同，也并不表示它们在单位时间内辐射的示它们在单位时间内辐射的 射线光量子数目相同。这是射线光量子数目相同。这是因为，不同的放射性同位素在一个核的衰变中放出的因为，不同的放射性同位素在一个核的衰变中放出的 射射线光量子数目可以不同。线光量子数目可以不同。一、一、射线源的主要特性参数射线源的主要特性参数 放射性活度的国际单位：放射性活度的国际单位：BqBq 常用单位：常用单位：CiCi（居里）（居里）lBqlBq表示在表示在1s1s的时间内有的时间内有1 1个原
43、子核发生衰个原子核发生衰变。变。一、一、射线源的主要特性参数射线源的主要特性参数 例如，钴例如，钴60 60 射源的每一个核衰变放出射源的每一个核衰变放出2 2个能量不同的个能量不同的光子，而铥光子，而铥170170衰变时，却不是每个核的衰变都放出衰变时，却不是每个核的衰变都放出 射线光子。只有总衰变数的射线光子。只有总衰变数的8 8产生产生 射线。所以，放射线。所以，放射性活度并不等于射性活度并不等于 射线源的强度，但两者存在一定的射线源的强度，但两者存在一定的关系。因此，同一种放射性同位素源，放射性活度大关系。因此，同一种放射性同位素源，放射性活度大的源其辐射的的源其辐射的 射线强度也大；
44、但对非同种放射性同位射线强度也大；但对非同种放射性同位素的源则不一定。素的源则不一定。放射性比活度：为单位质量放射源的放射性活度，单位放射性比活度：为单位质量放射源的放射性活度，单位是贝可克，符号为是贝可克，符号为BqBqg g。比活度：比活度：不仅表示放射源的放射性活度，不仅表示放射源的放射性活度，而且表示而且表示了放射源的了放射源的纯度纯度。比活度大意味着在相同活度条件下，该种放射性同比活度大意味着在相同活度条件下，该种放射性同位素的源尺寸可以做得更小一些。位素的源尺寸可以做得更小一些。成像更清晰。成像更清晰。一、一、射线源的主要特性参数射线源的主要特性参数 Se75Se75能谱和能谱和I
45、r192Ir192能谱能谱Se75Se75Ir192Ir192一、一、射线源的主要特性参数射线源的主要特性参数 射线源射线源6060CoCo192192IrIr7575SeSe170170TmTm主要能量主要能量/MeV/MeV1.171.17，1.331.330.300.30，0.310.31，0.470.47，0.600.600.130.13，0.260.26 0.0520.052，0.0840.084半衰期半衰期5.3 a5.3 a74d74d120 d120 d128 d128 dK Kr r（R R m m2 2）（h h Ci Ci）1.301.300.480.48（0.550.5
46、5）0.200.20（0.1250.125）0.00140.0014C C m m2 2/（kg kg h h Bq Bq）9.29.21010553.33.3101015151.41.4101015150.010.0110101515平均能量平均能量1.25MeV1.25MeV400keV400keV217keV217keV84keV84keV适宜厚度（钢，适宜厚度（钢，mmmm）404020020020201001001010404055常用常用射线源的主要参数射线源的主要参数 二、二、射线源的主要特性参数射线源的主要特性参数 对于工业射线探伤来说，在选择对于工业射线探伤来说，在选择 射线
47、源时应考虑射线源时应考虑 射射线源的线源的主要特性主要特性是能量、放射性比活度、半衰期、源尺寸。是能量、放射性比活度、半衰期、源尺寸。由于不同的由于不同的 射线源的能量是固定的，所以应按照被检工射线源的能量是固定的，所以应按照被检工件的材料和厚度，选择适当的件的材料和厚度，选择适当的 射线源，射线源，射线源的能量是射线源的能量是否适当直接关系到检验的灵敏度。否适当直接关系到检验的灵敏度。射线源射线源透照厚度透照厚度W，mmA级，级，AB级级B级级Se-7510401440Ir-192201002090Co-604020060150JB/T4730.2JB/T4730.2表表4 4：源透照厚度范
48、围源透照厚度范围(钢、不锈钢、镍合钢、不锈钢、镍合金等金等)二、二、射线探伤设备的特点射线探伤设备的特点 1 1 射线探伤设备的射线探伤设备的主要优点主要优点 (1)(1)探测厚度大，穿透能力强。对钢工件而言，探测厚度大，穿透能力强。对钢工件而言，400kVX400kVX射线机最大穿透厚度为射线机最大穿透厚度为100 mm100 mm左右，而左右，而C060C060 射线探伤机射线探伤机最大穿透厚度可达最大穿透厚度可达200 mm200 mm。(2)(2)体积小，重量轻，不用电，不用水，特别适用于野体积小，重量轻，不用电，不用水，特别适用于野外作业和在用设备的探伤。外作业和在用设备的探伤。(3
49、)(3)效率极高，对环缝和球罐可进行周向曝光和全景曝效率极高，对环缝和球罐可进行周向曝光和全景曝光。同光。同射线机相比大大地节约了人力、物力降低了成本，射线机相比大大地节约了人力、物力降低了成本，提高了效益。提高了效益。(4)(4)设备故障率低，无易损部件，价格低。设备故障率低，无易损部件，价格低。(5)(5)可以连续运行，且不受温度、压力、磁场等外界条可以连续运行，且不受温度、压力、磁场等外界条件影响。对拍片条件只需通过简单计算即可确定，拍片工件影响。对拍片条件只需通过简单计算即可确定，拍片工艺稳定，可操作性好。艺稳定，可操作性好。二、二、射线探伤设备的特点射线探伤设备的特点 2 2 射线探
50、伤设备的射线探伤设备的主要缺点主要缺点 (1)(1)射线源都有一定的半衰期，有些半衰期较短的射线源都有一定的半衰期，有些半衰期较短的 射射线源如铱线源如铱l92l92更换显的频繁。更换显的频繁。(2)(2)射源能量固定，无法根据试件厚度进行调节。射源能量固定，无法根据试件厚度进行调节。(3)(3)强度随时间减弱使曝光时间受到制约。强度随时间减弱使曝光时间受到制约。(4)(4)固有不清晰度一般说来比固有不清晰度一般说来比x x射线机大，用同样的器材射线机大，用同样的器材及透照技术条件，其灵敏度稍低于及透照技术条件，其灵敏度稍低于x x射线机。射线机。(5)(5)对安全防护要求高，管理严格。对安全