Файл: лекции без рисунков старые.pdf

быть до 100мА. За счет вращения анода посредством автономного двигателя мощный электронный пучок попадает не в одну точку дискового анода, а распределяется по кольцу.

Высоковольтные рентгеновские трубки на напряжении свыше 400 кВ во избежание вакуумного пробоя и автоэлектронной эмиссии делают секционированными, состоящими из катода, промежуточных электродов и полого анода. Полый анод необходим для улавливания отраженных электронов, а промежуточные электроны автоэлектронную эмиссию. Большое расстояние между катодом и анодом в такой трубке делает невозможным вакуумный пробой.

Переносные рентгеновские аппараты делятся на моноблочные и импульсные.

В моноблочных аппаратах блок излучателя и генератор объединены в один блок (моноблок). Таким образом, отпадает необходимость в высоковольтном кабеле. Моноблочные аппараты используют при контроле в условиях ангара, и т.д. там, где возможно подключение к электрической сети. В моноблочных аппаратах напряжение с высоковольтного аппарата подается непосредственно на анод без выпрямления. Выпрямителем является сама трубка, её ток не более (5 -6) мА.

Моноблочные рентгеновские аппараты используют и в производственных условиях. Их достоинство - регулируемое анодное напряжение, мобильность.

Моноблочные рентгеновские аппараты используют и в производственных условиях. Их достоинства регулируемое анодное напряжение, мобильность позволяют получать

хорошее качество изображения. В табл.3.5 приведены технические характеристики новых моноблочных рентгеновских аппаратов, выпускаемых Томским политехническим институтом.

Импульсные рентгеновские аппараты используют так называемые трубки с "холодным" катодом. В такой трубке между катодом и анодом расположен управляющий электрод, на который подают импульс высокого напряжения. Между ним и катодом возникает разряд. В результате разряда между катодом и анодом возникает ток, обусловленный автоэлектронной эмиссией. Возрастающий за счет разогревания анода и катода ток приводит к вакуумному пробою в анодной цепи. В результате возникает импульс рентгеновского излучения, цикл завершается. При подаче нового импульса на управляющий электрод процесс повторяется (рис.3.8).

Импульсные рентгеновские аппараты портативны, обладают малой массой. Их применяют в полевых трассовых условиях при отсутствии сетевого питания. Существенными недостатками таких аппаратов являются: малая мощность; невозможность регулировки энергии генерируемого излучения и недолговечность рентгеновских трубок. В системе EN аппараты этого типа не сертифицированы. В системе ГОСТ импульсные аппараты не рекомендованы для контроля ответственного изделий.

Линейные и циклические ускорители заряженных частиц

Ускорители заряженных частиц используют для получения тормозного излучения высокой энергии (1-30) МэВ. По траектории движущихся электронов они делятся на линейные (с прямолинейной траекторией) и циклические (с траекторией электронов, движущихся по круговой орбите).

К линейным ускорителям с постоянным напряжением относятся многосекционные рентгеновские трубки, описанные выше, а также ускорители с переменным напряжением, "стоячей" и "текущей" волной с энергией электронов до 1 МэВ. Ток в таких ускорителях в среднем 15-30 мкА. Из-за больших размеров и невысокой мощности линейные ускорители не получили широкого распространения в радиационных методах НК.

Циклические ускорители

Бетатрон (рис. 3.9) состоит из электромагнита и тороидальной вакуумной камеры, расположенной между полюсами электромагнита. Ускорение электронов, подаваемых в камеру от инжектора, происходит в вихревом электрическом поле, индуцируемом в ускорительной камере переменным магнитным полем. За один оборот энергия электронов возрастает примерно на 10-20 эВ/м. За 106 оборотов энергия возрастает до 100 МэВ. По окончании процесса ускорения электроны выводят на другую орбиту с помощью отклонения катушек, они попадают в мишень и тормозятся - возникает тормозное высокоэнергетическое (до 40 МэВ) излучение с непрерывным спектром в виде коротких по времени импульсов в зависимости от частоты источника питания. Чем больше энергия бетатрона, тем острее направлен пучок излучения, имеющий осевую симметрию. При энергии излучения 40 МэВ он составляет не более 2 . Бетатрон применяют для просвечивания толстостенных изделий (несущих балок, мостовых конструкций и т.п.). Масса бетатрона 100 кг до 4000 кг.

Технические характеристики бетатронов приведены в табл. 3.6

Таблица 3.6

Основные характеристики бетатронов

3.4.2 Радионуклидные источники

Основным элементом радионуклидных источников является радиоактивный материал. В радиационной дефектоскопии используют радионуклиды гамма-излучения и гамма- и бета-излучения.

Основные требования, предъявляемые к источникам такого типа: высокая проникающая способность, большой период полураспада, высокая интенсивность излучения, поэтому в радионуклидных источниках используют радионуклиды, полученные искусственным путем, когда стабильный изотоп помещают в реактор и подвергают его бомбандировке нейтронами и получают например: в результате реакции типа (n; ) устойчивые изотопы

59Co и 191Ir превращаются в радиоактивные 60Co и 192Ir :

2759Co n 2760Co

19177 Ir n 19277 Ir

Важными характеристиками радионуклидов являются: активность; период

полураспада; спектр излучения; удельная активность и гамма-постоянная.

Активность радионуклида - отношение спонтанных ядерных переходов dN определенного ядерно-энергетического состояния, происходящих в определенном объеме за интервал времени dt:

Q dNdt

Единица измерения активности в системе СИ 1 Бк = 1 распад/с (беккерель), внесистемная единица 1 Ku = 3,7 107 Бк (Кюри).

Удельная активность - отношение активности радионуклида в данном его количестве к его массе.

Гамма-постоянная А - постоянная величина, характеризующая скорость распада данного радионуклида.

Период полураспада Т1/2 - время, в течение которого распадается половина ядер данного радионуклида.

Уменьшение активности радионуклида со временем происходит по закону радиоактивного распада:

Q Q0 e A t ,

где Q0 - первоначальная активность радионуклида; Q - активность радионуклида через время t.

13

0,693

A постоянная распада, тогда

T1/ 2

Спектр излучения радионуклида определяется схемой его распада. В табл.3.7 приведены характеристики радионуклидов, используемых в качестве источников в радиационной дефектоскопии.

Таблица 3.7

Основные характеристики радионуклидных источников излучения.

14