Файл: НрСлтан аласы Товарищество с ограниченной ответственностью Казахстанский центр обучения.pdf

Товарищество с ограниченной ответственностью «Казахстанский центр обучения
и аттестаций в области неразрушающего контроля и сварки»
Лекционный материал
«Радиографический контроля»
Обозначение документа
МК РК
Дата введения в действие
22.11.2021
Страница
16 из 107
проявляют. Человеческие органы чувств, сформировавшиеся как инструмент выживания, совершенно не приспособлены к восприятию проникающей радиации, и в этом ее существенное отличие, трагическая выделенность по сравнению с другими природными воздействиями. Ведь даже небольшие с точки зрения физики изменения светового потока, температуры воздуха или механического давления вызывают довольно бурную реакцию человеческого организма.
По отношению к этим изменениям в окружающей среде природа с самого начала была поставлена в жесткие условия – жизнь обрывалась, если природные воздействия выходили за допустимые пределы. Острота восприятия помогает человеку ориентироваться в обстановке и принимать необходимые меры предосторожности. Скажем, зрение, которое на протяжении многих поколений служило почти единственным способом обнаружить врага, должно было действовать и в сумерках, и даже при свете звезд, когда световая энергия поступает лишь редкими порциями. Собрать и использовать каждый фотон, чтобы лучше увидеть надвигающуюся опасность, было делом жизни или смерти.
Если зрение или обоняние – вспомним нюх собаки! – по своей обнаружительной способности близки к физическим пределам (которые невозможно преодолеть никакими техническими ухищрениями), то при восприятии радиации человек находится почти на пределе «тупости». Поэтому без специальных приборов мы не можем судить ни об уровне радиации, ни даже об ее наличии или отсутствии, а следовательно, и о грозящей нам опасности. В таких приборах используются те же самые радиационные эффекты, которые причиняют нам вред, в частности, ионизация частиц среды. Ионизационный метод регистрации излучения стал исторически первым – он начал широко использоваться в 20-х годах. В связи с этим были предприняты попытки установить такие единицы измерения радиации, которые позволили бы связать ионизационный эффект с биологическим, а также с поглощением энергии излучения. В 1928 году в качестве такой единицы был принят
рентген (обозначается Р, R).
Однако в соответствии с «энергетическим постулатом», специалистов по физике защиты от излучений и радиобиологов интересовала в первую очередь поглощенная в живой ткани энергия. Трудности, возникавшие при ее подсчете через единицу «рентген», требовали разных уточнений и оговорок. Применение рентгена для оценки поглощенной энергии было неудобно еще и потому, что эта единица была введена и соответственно метрологически поддерживалась только для рентгеновского и гамма-излучений (да и то, строго говоря, с определенным спектром). Чтобы сравнивать эффекты, производимые в веществе корпускулярным излучением, например, электронами или нейтронами, приходилось вводить поправочные коэффициенты для каждого типа среды – воздуха, мышечной ткани, кости и т.д. Такие коэффициенты назывались эквивалентами рентгена.
Одним словом, прямое использование рентгена, понимаемого как единица поглощенной энергии, создавало в радиационной физике много неудобств.
Так в физике защиты от излучений называют толщину того или иного материала, после прохождения которого интенсивность гамма-излучения уменьшается наполовину. Полного поглощения гамма-излучения (с энергией ниже 10 МэВ) в веществе не происходит, однако интенсивность потока гамма-квантов ослабляется по экспоненциальному закону, в точности такому же, как закон радиоактивного распада. При этом роль периода полураспада играет слой половинного ослабления. Для жесткого гамма-излучения с энергией квантов 1 МэВ толщина этого слоя составляет 5 см бетона, 3 см стали или 1 см свинца. Если необходимо уменьшить интенсивность опасного гамма-излучения в миллион раз, то потребуется свинцовый экран толщиной 20 см либо бетонная стенка метровой толщины (2 20
примерно равно 10 6
). 10 см свинца ослабляют жесткое излучение в тысячу раз. Для сравнения: альфа-излучение с энергией 1 МэВ практически полностью поглощается алюминиевой фольгой толщиной 5 микрон, а для поглощения бета-радиации с

Товарищество с ограниченной ответственностью «Казахстанский центр обучения
и аттестаций в области неразрушающего контроля и сварки»
Лекционный материал
«Радиографический контроля»
Обозначение документа
МК РК
Дата введения в действие
22.11.2021
Страница
17 из 107
такой же энергией достаточно 1,6 мм алюминия В современной дозиметрии рентген рассматривается не как единица, характеризующая поглощенную энергию и тем самым напрямую связанная с биологическим эффектом, а только как единица, определяющая ионизирующую способность рентгеновского и гамма-излучений в 1 см
3
воздуха.
Физическая величина, которой соответствует единица
«рентген», называется
экспозиционной дозой рентгеновского и гамма-излучений. Экспозиционная доза определяется по ионизации воздуха – как отношение суммарного заряда всех ионов одного знака, созданных в воздушном объеме ионизирующим агентом, к массе воздуха в этом объеме. В системе СИ единицей экспозиционной дозы служит Кл/кг (кулон, деленный на килограмм). Экспзиционная доза в 1 Кл/кг означает, что суммарный заряд всех ионов одного знака (например, положительных), которые возникли под действием излучения в
1 кг воздуха, равен одному кулону.
Рис. 3. Слой «половинного ослабления» для жесткого гамма-излученияС точки зрения убежденных приверженцев системы СИ, рентген – устаревшая и как бы
«незаконная», внесистемная единица. Один рентген – это такая экспозиционная доза рентгеновского или гамма-излучения, при которой в 1 см3 атмосферного воздуха при температуре 0°C и давлении 760 мм ртутного столба возникают ионы, несущие положительный или отрицательный заряд в одну электростатическую единицу (1 CGSE).
Поскольку заряд электрона равен 4,8 10–10 электростатических единиц, то число образовавшихся пар ионов, как нетрудно подсчитать, будет равно для экспозиционной дозы в 1 рентген 208 миллиардам на 0,001293 г воздуха (такова масса одного кубического сантиметра). На образование одной пары ионов в воздухе в среднем затрачивается энергия, примерно равная 34 электрон-вольтам (эВ), следовательно, при экспозиционной дозе в 1 рентген в 1 см3 воздуха поглощается около 0,114 эрг или, в пересчете на один грамм воздуха, 88 эрг/г. Таким образом, 88 эрг/г – это энергетический эквивалент рентгена для воздуха.
Хотя однозначную связь между поглощенной дозой радиации и экспозиционной дозой, измеренной в рентгенах, можно установить лишь приближенно (с точностью до флуктуации), практическое удобство единицы «рентген» бесспорно, так как ионизацию в воздухе можно легко измерить с помощью ионизационной камеры. По результатам таких измерений мы можем судить о поглощенной энергии в биологической ткани.

Товарищество с ограниченной ответственностью «Казахстанский центр обучения
и аттестаций в области неразрушающего контроля и сварки»
Лекционный материал
«Радиографический контроля»
Обозначение документа
МК РК
Дата введения в действие
22.11.2021
Страница
18 из 107
5.Неразрущающий метод контроля сварных соединений. Метод
радиографии.
5.1. Источники ионизирующего излучения для радиационного контроля. Общие
сведения.
При радиационном контроле используют, как минимум, три основных элемента (рис.
1):источник ионизирующего излучения; контролируемый объект; детектор, регистрирующий дефектоскопическую информацию.
Рис. 1. Схема просвечивания:
1 — источник; 2 — изделие; 3 — детектор
При прохождении через изделие ионизирующее излучение ослабляется — поглощается и рассеивается. Степень ослабления зависит от толщины 8 и плотности р контролируемого объекта, а также от интенсивности М и энергии Е излучения. При наличии в веществе внутренних дефектов размером А8 изменяются интенсивность и энергия пучка излучения.
Методы радиационного контроля различаются способами детектирования дефектоскопической информации (рис.2) и соответственно делятся на радиографические, радиоскопические и радиометрические.
Изделия просвечивают с использованием различных видов ионизирующих излучений, классификация которых приведена на рис.3.
Рис. 2. Классификация методов радиационного контроля

Товарищество с ограниченной ответственностью «Казахстанский центр обучения
и аттестаций в области неразрушающего контроля и сварки»
Лекционный материал
«Радиографический контроля»
Обозначение документа
МК РК
Дата введения в действие
22.11.2021
Страница
20 из 107
рентгеновской трубки. Высоковольтный генератор включает: преобразователи переменного тока в постоянный (кенотроны, диоды), конденсаторы для фильтрации и удваивания напряжения, трансформаторы накала рентгеновской трубки, трансформаторы накала кенотронов, выключатели и защитные устройства.
Контрольно-измерительная часть представляет собой группу приборов, которые служат для изменения и регулирования времени, тока, напряжения и частоты (реле времени, измерительные приборы прерыватели, селекторы, защитные приборы и т.п.).
Рентгеновский излучатель (рис.5) состоит из рентгеновской трубки и защитного кожуха, заполненного изолирующей средой: трансформаторное масло, воздух или газ под давлением.
Рис. 5. Схема рентгеновской трубки: 1 — катод; 2 — фокусирующие пластины; 3 —нить накала; 4 — анод
Рентгеновская трубка — это электровакуумный прибор, предназначенный для получения рентгеновского излучения. Рентгеновское излучение возникает при торможении ускоренных электронов на экране антикатода (анода), изготовленного из тяжелого металла (например, вольфрама). Получение электронов, их ускорение и торможение осуществляется в самой рентгеновской трубке, представляющей вакуумированный стеклянный баллон, в который впаяны металлические электроды: катод
(см.) — для получения электронов и анод (см.) — для их торможения (рис. 1). Для ускорения электронов к электродам подводится высокое напряжение.
Рис. 1. Терапевтическая, рентгеновская трубка с массивным вольфрамовым анодом: 1 — катод; 2 — анод.
Преимущества рентгеноскопии:
-
Метод прост и экономичен (так как часто не затрачивается серебросодержащая рентгеновская пленка);
-
Позволяет исследовать пациента при постепенных поворотах (многоосевое исследование);
-
Возможность полипозиционного исследования;
-
Позволяет наблюдать внутренние органы в их динамике (сердечные сокращения, сосудистая пульсация, перистальтика ЖКТ);
-
Возможность рентгенопальпации.
Преимущества рентгенографии:
-
Главное преимущество заключается в том, что на рентгенограмме выявляется большее количество деталей рентгеновского изображения;
-
Рентгеновский снимок – это объективный документ, пригодный для демонстрации, для прослеживания процесса в динамике и т.д.;