Содержание
- 2. СОДЕРЖАНИЕ Понятие и виды дефектов. Преимущества и недостатки РК. Физические основы РК. Источники ионизирующего излучения для
- 3. Понятие и виды дефектов Дефектом называют каждое отдельное несоответствие продукции установленным требованиям. Виды дефектов.
- 4. Виды дефектов Раковины центральная пористость диагональная трещина расслоение пузыри
- 5. Виды дефектов Непровар Цепочка пор
- 6. Преимущества и недостатки РК РК применяют для обнаружения внутренних дефектов при контроле деталей и сварных соединений
- 7. ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РК Радиационный неразрушающий контроль – это вид неразрушающего контроля, основанный на регистрации и анализе
- 8. ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РК Строение атома. Химический элемент - совокупность атомов с одинаковым зарядом ядра и одинаковым
- 9. Когда электрон с помощью какого-либо процесса удаляется от атома, атом оказывается в неустойчивом «возбужденном» состоянии и
- 10. ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РК Процесс распада ядер описывается уравнением ядерной реакции. Причем, сумма массовых чисел в одной
- 11. ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РК Природа ионизирующего излучения. Под ионизирующим излучением понимают излучение, взаимодействие которого со средой приводит
- 12. ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РК Фотонным ионизирующим излучением называют электромагнитное косвенное ионизирующее излучение. Взаимодействие незаряженных частиц (фотонов излучения)
- 13. ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РК Процессы, которые могут приводить к испусканию фотонного ионизирующего излучения, можно разделить на четыре
- 14. ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РК Рентгеновским излучением называется фотонное излучение, состоящее из тормозного и характеристического излучения. Энергетический спектр
- 15. ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РК 3. Переходы между энергетическими уровнями в атомных ядрах. Каждое ядро обладает определенным набором
- 16. ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РК Длина волны λ для рентгеновского и гамма-излучения равна (10-11 – 10-7) см. Длину
- 17. ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РК Электронным излучением называют корпускулярное излучение, состоящее из электронов и (или) позитронов. Характеристики электрона:
- 18. ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РК Процессы, приводящие к испусканию электронного излучения: 1. Термоэмиссия электронов из нагретых проводников с
- 19. ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РК Нейтронным излучением называют корпускулярное излучение, состоящее из нейтронов. Основные характеристики нейтрона: Заряд .
- 20. ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РК 2. Бомбардировка положительно заряженными ионами. При взаимодействии высокоэнергетичных протонов и альфа-частиц с легкими
- 21. ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РК Характеристики ионизирующих излучений и параметры их взаимодействия с веществом. В зависимости от характера
- 22. Характеристики ионизирующих излучений и параметры их взаимодействия с веществом. Перенос энергии ионизирующих частиц – это отношение
- 23. ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РК Характеристики ионизирующих излучений и параметры их взаимодействия с веществом. Дискретная природа излучения, хаотический
- 24. Характеристики ионизирующих излучений и параметры их взаимодействия с веществом. Под поглощенной дозой излучения понимают отношение энергии
- 25. ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РК Взаимодействие фотонного излучения с веществом. Экспозиционная доза – специфическая величина в дозиметрии, введенная
- 26. Взаимодействие фотонного излучения с веществом. При взаимодействии фотонного излучения с веществом каждый фотон или поглощается целиком,
- 27. ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РК Фотоэлектрическое взаимодействие. При фотоэлектрическом взаимодействии фотон поглощается атомом и освобождается фотоэлектрон. Наиболее глубокий
- 28. ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РК Комптоновское взаимодействие. При комптоновском взаимодействии (комптон-эффекте) первичный фотон с энергией hν0 неупруго рассеивается
- 29. Эффект образования пар. Для фотонов, взаимодействующих с веществом и имеющих энергию больше 1,02 МэВ, существует вероятность
- 30. Качественные характеристики рентгеновского излучения. Основными величинами, характеризующими качество моноэнергетического рентгеновского излучения, являются: - энергия квантов или
- 31. ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РК В нормативных документах по радиационному контролю часто используют понятия узкого и широкого пучков
- 32. ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РК Альтернативой направленному излучению является диффузное излучение, т.е. излучение, которое не имеет преимущественного направления
- 33. Взаимодействие электронного излучения с веществом. Проходя через вещество частицы этого излучения замедляются в результате взаимодействия с
- 34. Взаимодействие электронного излучения с веществом. Чтобы определить приближенную длину пробега частиц электронного излучения в веществе, например
- 35. ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РК Взаимодействие альфа-частиц с веществом. При прохождении α-частиц через вещество они притягивают внешние орбитальные
- 36. Взаимодействие нейтронного излучения с веществом. Взаимодействие нейтронов с веществом имеет совершенно иные механизмы, чем взаимодействие с
- 37. Взаимодействие нейтронного излучения с веществом. Поскольку характер взаимодействия нейтронов с веществом и роль отдельных процессов значительно
- 38. Взаимодействие нейтронного излучения с веществом.
- 39. ИСТОЧНИКИ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ 1. Способы ускорения электронов. В радиационном контроле используют в основном три вида ионизирующих
- 40. ИСТОЧНИКИ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ Рентгеновские аппараты. Рентгеновским аппаратом называют совокупность технических средств, предназначенных для получения и использования
- 41. ИСТОЧНИКИ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ Трубка средней мощности состоит из вакуумно-плотного баллона, изготовленного из стекла или по металлокерамической
- 42. ИСТОЧНИКИ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ Катодный узел включает вольфрамовую нить накала, закрученную, как правило, в спираль и окруженную
- 43. ИСТОЧНИКИ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ Важность хорошо очерченной формы пучка электронов, выходящего из катода, обусловлена тем, что нерезкость
- 44. Если требуется дальнейшая фокусировка пучка, можно применять трехэлектродную конструкцию трубки с фокусирующим электродом либо сеткой или
- 45. Начальная скорость у электрона на поверхности катода равна нулю, а кинетическая энергия в момент достижения мишени
- 46. Радиационный КПД η – отношение доли электрической мощности трубки, переходящей в излучение, ко всей мощности, воспринимаемой
- 47. ИСТОЧНИКИ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ Действительная максимальная плотность потока энергии имеет место под углом 120 к центральному пучку
- 48. Требования высокой мощности рентгеновского излучателя и минимизация его фокусного пятна являются противоречивыми. В серийных рентгеновских трубках
- 49. ИСТОЧНИКИ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ Преимущество однополюсных трубок, у которых высокое напряжение (не более 225кВ) прикладывается к катоду,
- 50. ИСТОЧНИКИ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ В моноблочном аппарате в кожухе трубки (моноблоке) размещены также высоковольтный трансформатор и трансформатор
- 51. ИСТОЧНИКИ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ Преимущество схем с заземленным катодом: - они позволяют размещать трансформатор накала нити катода
- 52. ИСТОЧНИКИ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ Схема удваивания с пульсирующим напряжением (однополупериодная) позволяет в 2 раза повышать ускоряющие потенциалы.
- 53. ИСТОЧНИКИ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ Высоковольтные соединения. Для кабельной рентгеновской аппаратуры соединение высоковольтного кабеля с высоковольтным генератором и
- 54. Пульт управления. В рентгеновской аппаратуре регулируются и измеряются высокое напряжение на рентгеновской трубке, ток через нее
- 55. Штативно-механические устройства. Основная их функция – перемещение и фиксация в пространстве рентгеновского излучателя. Обычно требуется обеспечить
- 56. Рекомендации по эксплуатации. 1. После приобретения рентгеновского аппарата следует сверить его действительные рабочие характеристики с номинальными
- 57. ИСТОЧНИКИ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ 3. Следует периодически контролировать размеры фокусных пятен, так как они существенно влияют на
- 58. Источники высокоэнергетического излучения. В радиационном контроле широко используются циклические ускорители (бетатрон, микротрон) и линейные ускорители. Бетатрон.
- 59. Микротрон. В микротроне электроны ускоряются переменным электрическим полем постоянной частоты в постоянном во времени и однородном
- 60. Радионуклидные источники излучения. Радионуклидные источники – это источники ионизирующего излучения, содержащие радиоактивный материал. В практике радиационного
- 61. Единицы, используемые в области радиационного контроля и дозиметрии:
- 62. До применения искусственно созданных радиоактивных источников для целей радиационного контроля в основном использовался радий. В настоящее
- 63. Независимо от способа получения атомы радионуклидов распадаются путем одного или нескольких из пяти первичных процессов: -
- 64. После распада ядра атома в результате одного из описанных выше процессов происходит изменение энергетического состояния ядра
- 65. Радиационный источник должен иметь следующие свойства: - достаточно большой (более месяца) период полураспада; - высокую удельную
- 66. ИСТОЧНИКИ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ Конструкция исключает взаимные контакты радиоактивного материала и окружающей среды и обеспечивает устойчивость источников
- 67. ИСТОЧНИКИ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ Поскольку радионуклидный источник излучения нельзя выключить как рентгеновский аппарат, он должен быть постоянно
- 68. ИСТОЧНИКИ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ Общие характеристики нейтронных источников
- 69. Быстрые нейтроны, которые обычно испускаются активной частью указанных выше источников, замедляются до более низких значений энергии
- 70. Ядерный реактор является основным источником нейтронов в практике радиационного контроля. Его преимущества: - является мощным источником
- 71. Другой широко используемый источник для нейтронной радиографии - радионуклидный источник на основе радиоизотопа калифорния 252Cf. Этот
- 72. При радиографии на тепловых нейтронах используются также различные типы ускорителей заряженных частиц: - ускорители на относительно
- 73. РЕГИСТРАЦИЯ ПРОНИКАЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ Детектором ионизирующего излучения называют чувствительный элемент средства измерений, предназначенный для преобразования энергии ионизирующего
- 74. Принципы детектирования. Идеальный детектор должен детектировать каждую поступающую не него ионизирующую частицу и давать точную информацию
- 75. РЕГИСТРАЦИЯ ПРОНИКАЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ Принципы регистрации ионизирующих излучений. Ионизирующее излучение нельзя обнаружить органами чувств. Оно обнаруживается только
- 76. РЕГИСТРАЦИЯ ПРОНИКАЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ Ионизационный метод измерений ионизирующих излучений. Фотонное излучение взаимодействует с веществом путем фотоэлектрического поглощения,
- 77. РЕГИСТРАЦИЯ ПРОНИКАЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ Если разность потенциалов постепенно увеличивать с нуля (рис.), то ток вначале увеличивается пропорционально
- 78. РЕГИСТРАЦИЯ ПРОНИКАЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ Газовые счетчики. Газовый счетчик представляет собой датчик (по конструкции аналогичный ионизационной камере), предназначенный
- 79. РЕГИСТРАЦИЯ ПРОНИКАЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ Полупроводниковые преобразователи. Полупроводниковые счетчики. Некоторые полупроводники под действием ионизирующего излучения становятся проводниками и
- 80. РЕГИСТРАЦИЯ ПРОНИКАЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ Принцип действия поверхностно-барьерных и диффузионно-дрейфовых детекторов тот же, что и у р-n-перехода. Функционирование
- 81. РЕГИСТРАЦИЯ ПРОНИКАЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ Диффузионно-дрейфовые детекторы изготовляют из кремния (реже из германия) р>типа с низким удельным сопротивлением,
- 82. Селеновые электрорентгенографические пластины. Способность некоторых твердых тел, в частности полупроводников, изменять свое электрическое сопротивление при облучении
- 83. РЕГИСТРАЦИЯ ПРОНИКАЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ Сцинтилляционные преобразователи. В процессе открытия рентгеновского излучения было замечено, что некоторые вещества после
- 84. Сцинтилляторные материалы выпускают в газообразной, жидкой и твердой формах. Широко применяют органические жидкости и твердые вещества,
- 85. РЕГИСТРАЦИЯ ПРОНИКАЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ В цепи передачи данных о характеристиках проникающих излучений и их полей сцинтилляторы обычно
- 86. РЕГИСТРАЦИЯ ПРОНИКАЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ Рентгеновская пленка. Главная часть - эмульсионный слой, представляющий собой желатиновую матрицу со взвешенными
- 87. Экспозиция – это дозированное количество излучения, воздействующее на пленку. Оптическая плотность почернения радиографической пленки – это
- 88. РЕГИСТРАЦИЯ ПРОНИКАЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ В практике радиационного контроля широко используются следующие денситометрические параметры рентгеновских пленок. Плотность вуали
- 89. Гранулярность – это флуктуации оптической плотности равномерно экспонированного и проявленного фотоматериала, оцениваемые инструментальными методами. Гранулярность (зернистость)
- 90. В России выпускают 4 класса радиографических пленок: - I класс, плёнки типа РТ-5, РТ-К - особомелкозернистые
- 91. РАДИОГРАФИЯ Общие характеристики радиационных изображений. Теория и практика радиационного контроля связана с анализом изображений. Радиационным изображением
- 92. Энергетические и спектральные характеристики радиационного изображения. При прохождении через ОК спектральные характеристики первичного фотонного излучения трансформируются
- 93. РАДИОГРАФИЯ Влияние рассеянного излучения. Одним из факторов, вызывающих снижение качества изображений при радиационном контроле, является наличие
- 94. РАДИОГРАФИЯ Схематическое изображение бокового рассеянного излучения: 1 — стенка; 2 — ОК; 3 - радиационный преобразователь
- 95. РАДИОГРАФИЯ Закон обратных квадратов. Когда характеристики рабочего пучка излучения не изменяются со временем, интенсивность излучения в
- 96. РАДИОГРАФИЯ Проекционное увеличение при радиационном контроле. Для ионизирующего излучения действуют законы геометрической оптики при образовании тени.
- 97. РАДИОГРАФИЯ Геометрическая нерезкость. Степень резкости любой тени зависит от размеров источника излучения и от положения ОК
- 98. РАДИОГРАФИЯ Влияние величины фокусного пятна на качество снимка.
- 99. РАДИОГРАФИЯ Влияние расстояния образец- источник на качество снимка
- 100. РАДИОГРАФИЯ Влияние расстояния образец- плёнка на качество снимка.
- 101. РАДИОГРАФИЯ Дисторсия радиационного изображения. Форма тени зависит от углов, образуемых осью рабочего пучка ионизирующего излучения с
- 102. Чувствительность радиационного контроля. Для оценки чувствительности используют эталоны чувствительности. Это установленные нормативными документами по форме, составу
- 103. РАДИОГРАФИЯ По химическому составу и плотности материала эталоны должны быть идентичны материалу ОК. В мировой практике
- 104. РАДИОГРАФИЯ Канавочный (ГОСТ 7512-82) – пластина с канавками установленных размеров. Проволочный - набор прямых проволочек установленных
- 105. РАДИОГРАФИЯ Выбор энергии источников фотонного излучения. При выборе энергии фотонов с учетом атомного номера, плотности материала
- 106. Выбор рентгенографических пленок и их химико-фотографическая обработка. Выбор пленки определяется необходимостью получения рентгеновского снимка с определенной
- 107. После экспонирования радиографическую пленку необходимо подвергнуть химической обработке. Все стадии обработки связаны между собой. Для получения
- 108. Фиксирование. Фиксаж растворяет и удаляет из пленки галогенид серебра, вызывает затвердение желатины эмульсии, делая возможной сушку
- 109. Принадлежности и материалы для рентгенографии. Необходимы: гибкие кассеты, усиливающие металлические и флуоресцирующие экраны, держатели кассет, маркировочные
- 110. РАДИОГРАФИЯ Диафрагмы, коллиматоры, фильтры и компенсаторы. Диафрагма служит для ограничения размеров поперечного сечения рабочего пучка направленного
- 111. РАДИОГРАФИЯ Режимы просвечивания ОК рентгеновским излучением. Для определения режимов просвечивания ОК пользуются номограммами. Номограмма – это
- 112. РАДИОГРАФИЯ Схемы просвечивания. Схемы просвечивания выбирают так, чтобы на пленке было изображение 100% шва и не
- 113. РАДИОГРАФИЯ СХЕМЫ КОНТРОЛЯ СТЫКОВЫХ, НАХЛЕСТОЧНЫХ, УГЛОВЫХ И ТАВРОВЫХ СРЕДИНЕНИЙ 1 - источник излучения; 2 - контролируемый
- 114. РАДИОГРАФИЯ СХЕМЫ КОНТРОЛЯ КОЛЬЦЕВЫХ (СТЫКОВЫХ, НАХЛЕСТОЧНЫХ, УГЛОВЫХ И ТАВРОВЫХ) СРЕДИНЕНИЙ 1 - источник излучения; 2 -
- 115. РАДИОГРАФИЯ СХЕМЫ КОНТРОЛЯ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ВВАРКИ ШТУЦЕРОВ а-г - для стационарных условий; д - для монтажных
- 116. РАДИОГРАФИЯ СХЕМЫ КОНТРОЛЯ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ВВАРКИ ТРУБ В ТРУБНЫЕ ДОСКИ 1- источник излучения; 2 - контролируемый
- 117. Расшифровка радиографических снимков. На процесс расшифровки влияют следующие факторы: - характеристики ОК (форма, толщина, материал, ориентация
- 118. Основные этапы просмотра пленки: - Оценка качества радиографического изображения (содержит ли снимок пятна, загрязнения и повреждения
- 119. Документальное оформление результатов радиографического контроля. Документальное оформление должно содержать: - схему контроля; - параметры контроля; -
- 120. Виды дефектов ОК и причины их возникновения. Наружные. - Подрезы – углубление, расположенное на месте соединения
- 121. РАДИОГРАФИЯ
- 122. РАДИОГРАФИЯ Рентгенограммы сварных швов. а, б, в - скопления пор.
- 123. РАДИОГРАФИЯ Рентгенограммы сварных швов. а - свищ; б - неравномерная выпуклость корня шва. (1 - «сосульки»:
- 124. РАДИОГРАФИЯ Рентгенограммы сварных швов. а - скопления и отдельное вольфрамовое включение; б - скопления и отдельные
- 125. РАДИОГРАФИЯ Стыковой сварной шов листового алюминиевого сплава толщиной 6,0 мм. Выявленные дефекты: - трещина.
- 126. РАДИАЦИОННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ Основные документы по обеспечению радиационной безопасности: Нормы радиационной безопасности (НРБ – 99/2009); Основные санитарные
- 127. Область применения НРБ-99 – для обеспечения безопасности человека во всех условиях воздействия на него ионизирующего излучения
- 128. Основные термины: Вещество радиоактивное – вещество в любом агрегатном состоянии, содержащее радионуклиды с активностью, на которые
- 129. Ионизирующая радиация при воздействии на организм человека может вызвать два вида эффектов, которые клинической медициной относятся
- 130. Устанавливаются следующие категории облучаемых лиц: - персонал (группы А и Б); - все население, включая лиц
- 131. Радиационные факторы опасности. При использовании радионуклидных источников излучения основным фактором опасности является внешнее облучение персонала гамма-,
- 132. Защита от ионизирующих излучений: - нормирование времени облучения (профессиональной работы); - удаление на безопасное расстояние от
- 133. Учреждению выдается «Санитарно-эпидемиологическое заключение о соответствии условий работы с источниками физических факторов воздействия на человека санитарным
- 134. Санитарные правила требуют, чтобы все контейнеры для транспортировки радионуклидов имели уплотнение крышек, были огнеупорны и ударопрочны.
- 136. Скачать презентацию
Слайд 2СОДЕРЖАНИЕ
Понятие и виды дефектов.
Преимущества и недостатки РК.
Физические основы РК.
Источники ионизирующего излучения для
СОДЕРЖАНИЕ
Понятие и виды дефектов.
Преимущества и недостатки РК.
Физические основы РК.
Источники ионизирующего излучения для
Регистрация проникающих излучений.
Радиография.
Радиационная безопасность при неразрушающем контроле.
Слайд 3Понятие и виды дефектов
Дефектом называют каждое отдельное несоответствие продукции установленным требованиям.
Виды дефектов.
Понятие и виды дефектов
Дефектом называют каждое отдельное несоответствие продукции установленным требованиям.
Виды дефектов.
Слайд 4Виды дефектов
Раковины
центральная пористость
диагональная трещина
расслоение
пузыри
Виды дефектов
Раковины
центральная пористость
диагональная трещина
расслоение
пузыри
Слайд 5Виды дефектов
Непровар
Цепочка пор
Виды дефектов
Непровар
Цепочка пор
Слайд 6Преимущества и недостатки РК
РК применяют для обнаружения внутренних дефектов при контроле деталей
Преимущества и недостатки РК
РК применяют для обнаружения внутренних дефектов при контроле деталей
Слайд 7ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РК
Радиационный неразрушающий контроль – это вид неразрушающего контроля, основанный на
ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РК
Радиационный неразрушающий контроль – это вид неразрушающего контроля, основанный на
Радиационный неразрушающий контроль в основном использует фотонное, нейтронное и электронное излучения.
Он активно применяется при контроле:
- качества материалов (выявление дефектов в слитках, литых изделиях, сварных и паяных соединениях);
- качества функционирования узлов и механизмов;
- контейнеров, багажа, почтовых отправлений;
- продуктов (выявление инородных тел);
- произведений искусства (обнаружение подделок);
- в судебной практике и т.д.
Многие методы РК в настоящее время стали общепринятыми. Однако ни один из них не является универсальным. Целесообразность применения каждого метода обусловлена конкретными условиями производства.
На сегодняшний день получили распространение методы: рентгенография, гаммаграфия, радиоскопия, радиометрия, радиационно-спектральный метод, метод радиационно-структурного анализа, позитронный метод.
Слайд 8ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РК
Строение атома.
Химический элемент - совокупность атомов с одинаковым зарядом ядра
ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РК
Строение атома.
Химический элемент - совокупность атомов с одинаковым зарядом ядра
Все химические элементы имеют общее строение: положительно заряженное атомное ядро, с которым связана почти вся масса атома, окруженное оболочкой электронов. Атом имеет диаметр около 10-8 см.
Каждое ядро содержит определенное количество протонов и нейтронов, которые имеют общее название нуклонов. В ядре протон и нейтрон обладают сильным притяжением друг к другу и образуют пару. По этой причине все элементы, за исключением некоторых легких элементов, имеют примерно одинаковое количество протонов и нейтронов.
Химические свойства атома обусловлены его электронной оболочкой. Электроны располагаются в атомах в дискретных слоях. Каждый слой содержит не больше определенного числа электронов (может иметь меньше). На первом к ядру К-слое может быть не более двух электронов. Следующий – L-слой при полном заполнении имеет восемь электронов. Слои, расположенные дальше от ядра, называются M-, N-, O-, P- и Q-слоями и содержат соответственно не больше 18, 32, 18, 12 и 2 электронов.
Слайд 9Когда электрон с помощью какого-либо процесса удаляется от атома, атом оказывается в
Когда электрон с помощью какого-либо процесса удаляется от атома, атом оказывается в
Разность энергий электронов на этих двух оболочках эмитируется из атома в виде электромагнитных волн. Электроны атома существенно влияют на прохождение фотонного ионизирующего излучения через вещество, а ядра атомов – на прохождение нейтронного излучения.
Нуклид – это вид атомов с данными числами протонов (р) и нейтронов (n) в ядре.
Изотоп – это нуклид с числом протонов в ядре, свойственных данному элементу.
Формула изотопа записывается в виде АzХ (символ элемента), например 23592U.
Z – атомный номер, равный числу протонов в ядре.
А – массовое число, равное сумме чисел протонов и нейтронов в ядре.
Поскольку число орбитальных электронов у различных изотопов одного и того же элемента одинаково, их химические свойства практически идентичны. Примерно на 100 известных элементов приходится 300 различных устойчивых изотопов и более 500 радиоактивных или неустойчивых изотопов.
Неустойчивость обусловлена наличием слишком большого либо слишком малого числа нейтронов в ядре. Эти неустойчивые изотопы стремятся достигнуть такого соотношения нейтронов и протонов в ядре, которое обеспечивает его стабильность и при этом испускают α-частицы (ионы гелия He) или бета-частицы (β-частицы) любого знака, либо захватывают орбитальные электроны.
ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РК
Слайд 10ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РК
Процесс распада ядер описывается уравнением ядерной реакции. Причем, сумма массовых
ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РК
Процесс распада ядер описывается уравнением ядерной реакции. Причем, сумма массовых
АzХ → А--4z-2Х + 42Не
Х – химический элемент.
α-частицы испускают крупные ядра, например ядра таких элементов как радий, радон, полоний, уран, плутоний. Когда ядро испускает α-частицу, его массовое число уменьшается на четыре единицы, а атомный номер – на две единицы.
Все элементы с атомным номером больше, чем у висмута, обладают естественной радиоактивностью и являются продуктами распада урана-238, урана-235 или тория-232.
Распад этих элементов и их дочерних радионуклидов сопровождается выходом из их ядра гелия (α-частицы) или электрона (β-частицы).
Цепочка этих распадов завершается рождением устойчивых изотопов свинца.
Вышеуказанные исходные изотопы имеют очень большой период полураспада и поэтому до сих пор существуют в природе.
Активность любого радионуклида определяется отношением числа dN спонтанных ядерных переходов из определенного ядерно-энергетического состояния радионуклида, происходящих в данном его количестве за интервал времени dt, к этому интервалу
A = - dN / dt.
Единица активности – беккерель (Бк), равна одному распаду в секунду.
Используют единицу активности Кюри (Ки),
1 Ки = 3,7 х 1010 Бк.
Период полураспада Т – время, в течение которого активность радионуклида уменьшится в 2 раза по сравнению с первоначальной.
Слайд 11ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РК
Природа ионизирующего излучения.
Под ионизирующим излучением понимают излучение, взаимодействие которого со
ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РК
Природа ионизирующего излучения.
Под ионизирующим излучением понимают излучение, взаимодействие которого со
Под косвенным ионизирующим излучением – ионизирующее излучение, состоящее из незаряженных частиц, которые могут создавать заряженные частицы, имеющие кинетическую энергию, достаточную для ионизации при столкновении, и вызывать ядерные превращения.
Основные виды ионизирующего излучения:
фотонное,
электронное,
нейтронное.
Слайд 12ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РК
Фотонным ионизирующим излучением называют электромагнитное косвенное ионизирующее излучение.
Взаимодействие незаряженных частиц
ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РК
Фотонным ионизирующим излучением называют электромагнитное косвенное ионизирующее излучение.
Взаимодействие незаряженных частиц
Энергия фотона Е заключена в электромагнитном волновом пакете излучения или кванте и пропорциональна его частоте v, т.е.:
Е = h x v,
где h = 6,6 х 10-34 Дж Гц-1 = 6,6 х 10-34 Дж с – постоянная Планка.
Все фотоны имеют одинаковую скорость, не имеют электрического заряда и магнитного момента.
Характеристики фотона:
Скорость – с = 2,9979 х 108 м/с
Частота – v = с / λ
Длина волны - λ = с / v
Масса – т = hv / c2
Импульс – p = hv / c
Энергия – Е = hv.
Слайд 13ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РК
Процессы, которые могут приводить к испусканию фотонного ионизирующего излучения, можно
ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РК
Процессы, которые могут приводить к испусканию фотонного ионизирующего излучения, можно
1. Ускоренное движение заряженных частиц.
Мощность излучения Р заряженной частицы, которая ускоряется под действием силы Т, равна
Р = k (T / m)2,
где k – коэффициент пропорциональности,
m – масса частицы.
Поскольку мощность излучения обратно пропорциональна квадрату массы частицы, в большинстве случаев нужно рассматривать только излучение электронов.
Фотонное излучение с непрерывным энергетическим спектром, возникающее при уменьшении кинетической энергии заряженных частиц, называют тормозным излучением.
2. Изменение энергетического состояния электронов атома.
Оно приводит к выходу из атома фотонов характеристического излучения (линейчатый энергетический спектр).
Слайд 14ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РК
Рентгеновским излучением называется фотонное излучение, состоящее из тормозного и характеристического
ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РК
Рентгеновским излучением называется фотонное излучение, состоящее из тормозного и характеристического
Энергетический спектр излучения рентгеновской трубки:
1 - характеристическое излучение; 2 - тормозное излучение
Слайд 15ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РК
3. Переходы между энергетическими уровнями в атомных ядрах.
Каждое ядро обладает
ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РК
3. Переходы между энергетическими уровнями в атомных ядрах.
Каждое ядро обладает
Поскольку энергетические уровни в ядрах дискретны, фотонное излучение в указанных процессах испускается в виде отдельных спектральных линий. Такое испускание обычно происходит после эмиссии α- или β-частиц из ядра или после взаимодействия ядра с нейтроном.
Источниками таких фотонов являются радионуклиды Cs-137 и Co-60. В них фотоны испускаются после эмиссии β-частиц.
4. Аннигиляция частиц и античастиц.
Аннигиляция частицы и ее античастицы приводит к превращению их массы покоя в энергию электромагнитного поля.
Фотонное излучение, возникающее при изменении энергетического состояния атомных ядер или при аннигиляции частиц, называется гамма-излучением. Аннигиляция электронов и позитронов приводит к излучению γ-квантов.
Слайд 16ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РК
Длина волны λ для рентгеновского и гамма-излучения равна (10-11 –
ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РК
Длина волны λ для рентгеновского и гамма-излучения равна (10-11 –
Энергия фотонов измеряется в электронвольтах (эВ):
1 эВ – это энергия, которую приобретает заряженная частица, несущая один заряд электрона при прохождении в электрическом поле между двумя точками с разностью потенциалов 1 В (1 эВ = 1,6 х 10-19Дж).
Энергии фотонов и длины волн различных частей электромагнитного спектра:
1 - радиоволновое излучение; 2 - инфракрасное излучение: 3 - световое излучение; 4 - ультрафиолетовое излучение; 5 - рентгеновское излучение; б - гамма-излучение;
7- космическое излучение
Слайд 17ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РК
Электронным излучением называют корпускулярное излучение, состоящее из электронов и (или)
ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РК
Электронным излучением называют корпускулярное излучение, состоящее из электронов и (или)
Характеристики электрона:
Заряд, Кл . . . . . . . . . . . . . . 1,6 х 10-19
Масса покоя, кг . . . . . . . . . 9,1 х 10-31
Классический радиус, м . . 2,8 х 10-18
Позитрон идентичен электрону по массе покоя, а его положительный заряд численно равен отрицательному заряду электрона.
Однако позитроны являются чрезвычайно короткоживущими частицами (10-7 с), способными существовать только в движении, поскольку как только они оказываются в окрестностях электронов, они объединяются с последними, образуя фотоны
Слайд 18ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РК
Процессы, приводящие к испусканию электронного излучения:
1. Термоэмиссия электронов из нагретых
ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РК
Процессы, приводящие к испусканию электронного излучения:
1. Термоэмиссия электронов из нагретых
Электроны в таких пучках почти моноэнергетичны, а их скорости могут быть близки к скорости света.
2. Бета-распад ядер и нестабильных частиц (β-излучение).
β -частицы идентичны высокоэнергетическим электронам, хотя они могут быть заряжены как положительно, так и отрицательно. Они испускаются с энергиями, имеющими непрерывный энергетический спектр вплоть до некоторого максимального значения, характерного для данного изотопа.
Бета-излучение задерживается тонкими слоями металла. β -частицы обычно испускает ядро, обладающее большим количеством нейтронов по сравнению со стабильными ядрами того же самого элемента. Бета-распад предшествует γ-излучению таких радионуклидов как Ir-192, Cs-137, Co-60.
3. Элементарный процесс фотоэлектрического поглощения фотона электронной оболочкой атома, сопровождаемый вырыванием из оболочки одного электрона (фотоэлектрона).
Фотоэлектроны по преимуществу выбиваются под прямым углом к направлению распространения поглощаемого фотона с малой энергией.
4. Электронное излучение, возникающее при комптоновском (некогерентном) рассеянии фотонного излучения.
Слайд 19ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РК
Нейтронным излучением называют корпускулярное излучение, состоящее из нейтронов.
Основные характеристики
ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РК
Нейтронным излучением называют корпускулярное излучение, состоящее из нейтронов.
Основные характеристики
Заряд . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . отсутствует
Масса покоя, кг . . . . . . . . . . . . 1,675 х 10-27
Классический радиус, м . . . . . 1,5 х 10-18.
Основные типы ядерных реакций, которые используют для получения нейтронов:
1. Деление ядер.
Когда нейтрон проникает в ядро – новое ядро (компаунд-ядро) получает некоторое приращение энергии, которое для некоторых тяжелых изотопов достаточно для создания неустойчивости, ведущей к распаду этого компаунд-ядра.
При распаде такого ядра из него может освобождаться более одного нейтрона и поглощенный нейтрон. Этот суммарный выигрыш свободных нейтронов делает возможным осуществление ядерной реакции с выходом большого количества нейтронов.
Изотопы, обычно используемые в атомных реакторах, это уран-235 и плутоний-239.
Слайд 20ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РК
2. Бомбардировка положительно заряженными ионами.
При взаимодействии высокоэнергетичных протонов и альфа-частиц
ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РК
2. Бомбардировка положительно заряженными ионами.
При взаимодействии высокоэнергетичных протонов и альфа-частиц
Источниками таких положительных ионов могут быть радиоактивные изотопы и ускорители заряженных частиц.
3. Фотонейтронные реакции.
Энергия для выхода нейтронов из атомных ядер может сообщаться ядру посредством достаточно высокоэнергетичных фотонов.
Облучение мишеней из бериллия-9 или тяжелого водорода фотонами с энергией 1,6 . . . 9 МэВ, а также урана фотонами с энергией 9 МэВ и более приводит в выходу из мишени фотонейтронов.
4. Спонтанное деление.
Некоторые вещества делятся спонтанно, т.е. без взаимодействия ядер их атомов с другими частицами.
Источником спонтанного деления для нейтронной радиографии является калифорний-252.
Слайд 21ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РК
Характеристики ионизирующих излучений и параметры их взаимодействия с веществом.
В зависимости
ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РК
Характеристики ионизирующих излучений и параметры их взаимодействия с веществом.
В зависимости
Поле излучения – это область пространства, в каждой точке которой поставлены в соответствие физические величины, определяющие пространственно-временное распределение излучения в рассматриваемой среде.
Перенос ионизирующих частиц – это отношение числа ионизирующих частиц dN, проникающих в объем элементарной сферы, к площади поперечного сечения dS этой сферы
FN = dN / dS.
Измеряется в м-2.
Плотность потока частиц φN – это отношение приращения переноса частиц dFN к интервалу времени dt
φN = dFN / dt
Единица измерения – метр в минус второй степени в секунду.
Поток ионизирующих частиц ФN – это отношение числа ионизирующих частиц dN, падающих на данную поверхность за интервал времени dt, к этому интервалу
ФN = dN / dt.
Слайд 22Характеристики ионизирующих излучений и параметры их взаимодействия с веществом.
Перенос энергии ионизирующих частиц
Характеристики ионизирующих излучений и параметры их взаимодействия с веществом.
Перенос энергии ионизирующих частиц
F = dE / dS.
Измеряется в джоулях на квадратный метр (Дж / м2).
Интенсивность излучения – это плотность потока энергии ионизирующих частиц
φ = dF / dt
Измеряется в ваттах на квадратный метр (Вт / м2).
Поток энергии ионизирующих частиц Ф – это отношение суммарной энергии dE всех ионизирующих частиц, падающих на данную поверхность за интервал времени dt, к этому интервалу
Ф = dE / dt
Энергия покоя не включается.
ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РК
Слайд 23ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РК
Характеристики ионизирующих излучений и параметры их взаимодействия с веществом.
Дискретная природа
ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РК
Характеристики ионизирующих излучений и параметры их взаимодействия с веществом.
Дискретная природа
Не вся переданная энергия расходуется в пределах данного объема. Только энергия, оставшаяся в рассматриваемом объеме, составляет поглощенную энергию излучения, которая также имеет стохастический характер.
Сигналы на выходе радиационных детекторов, как и повреждения живых организмов, взаимодействующих с ионизирующим излучением, будут тем больше, чем больше энергии оно передает материалу детекторов или тканям организма.
Количество такой переданной энергии называется дозой.
Доза – основная дозиметрическая величина (мера поглощенной энергии).
Слайд 24Характеристики ионизирующих излучений и параметры их взаимодействия с веществом.
Под поглощенной дозой излучения
Характеристики ионизирующих излучений и параметры их взаимодействия с веществом.
Под поглощенной дозой излучения
D = dE / dm.
Единица в системе СИ – грей: 1Гр = 1 Дж / кг.
Поглощенная доза излучения может измеряться в радах: 1 рад = 100 эр / г = 10-2 Дж/кг = 10-2 Гр.
Мощность поглощенной дозы – это отношение приращения поглощенной дозы излучения dD за интервал времени dt к этому интервалу
D1 = dD / dt.
Основной единицей мощности поглощенной дозы в системе СИ является грей в секунду (Гр/с). Могут использоваться также ватт на килограмм (Вт/кг) и рад в секунду (рад/с).
Эти величины не учитывают того, что при одинаковой поглощенной дозе, альфа-излучение гораздо опаснее электронного или фотонного излучений. Если принять во внимание этот факт, то дозу следует умножить на коэффициент, отражающий способность излучения данного вида повреждать ткани организма: альфа-излучение при этом в 20 раз опаснее других видов излучений.
Пересчитанную таким образом дозу называют эквивалентной дозой; ее измеряют в системе СИ в единицах, называемых зивертами (Зв). Один зиверт соответствует поглощенной дозе в 1 Дж/кг (для фотонного и электронного излучений). Внесистемная единица эквивалентной дозы 1 бэр = 0,01 Зв.
Единицы мощности эквивалентной дозы: 1 Зв/с, 1 бэр/с.
ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РК
Слайд 25ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РК
Взаимодействие фотонного излучения с веществом.
Экспозиционная доза – специфическая величина в
ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РК
Взаимодействие фотонного излучения с веществом.
Экспозиционная доза – специфическая величина в
Экспозиционная доза фотонного излучения – это отношение суммарного заряда dQ всех ионов одного знака, созданных в воздухе, когда все электроны и позитроны, освобожденные фотонами в элементарном объеме с массой dm, полностью остановились в воздухе, к массе воздуха в указанном объеме
X = dQ / dm.
Внесистемная единица экспозиционной дозы рентген (Р) связана с единицами СИ следующими соотношениями:
1 Р = 2,58 х 10-4 Кл/кг;
1 Кл/кг = 3,88 х 103 Р.
Мощность экспозиционной дозы – это отношение приращения экспозиционной дозы фотонного излучения dX за интервал времени dt к этому интервалу
X| = dX / dt.
Внесистемная единица мощности экспозиционной дозы рентген в секунду (Р/с) связана с единицами СИ:
1 Р/с = 2,58 х 10-4 А/кг;
1 А/кг = 3,88 х 103 Р/с.
Рентген первоначально обозначал количество излучения, вызывающее ионизацию одного кубического сантиметра воздуха до одной электростатической единицы электрического заряда каждого знака. Этот энергетический эквивалент рентгена приближенно выражают соотношениями:
1 Р/ч = 0,01 Гр/ч;
1 Р/ч = 10 мЗв/ч.
Слайд 26Взаимодействие фотонного излучения с веществом.
При взаимодействии фотонного излучения с веществом каждый фотон
Взаимодействие фотонного излучения с веществом.
При взаимодействии фотонного излучения с веществом каждый фотон
FN(x) = FNo exp(-μx),
где FN(x) – перенос фотонов после прохождения расстояния х в веществе;
FNo - перенос фотонов на входе в вещество;
μ – линейный коэффициент ослабления (размерность – длина в минус первой степени).
Массовым коэффициентом ослабления называют отношение μ/ρ линейного коэффициента ослабления к плотности среды, через которую проходят фотоны. Массовый коэффициент ослабления является полезным для расчета массы материала, требуемого для ослабления первичного пучка.
При прохождении рентгеновских и гамма-фотонов через вещество происходит преобразование энергии пучка фотонов в элементарных актах их взаимодействия с атомами и электронами среды.
В диапазоне энергии фотонов от 10 кэВ до 10 МэВ наибольшее значение имеют фотоэлектрическое взаимодействие, комптон-эффект и эффект образования пар.
ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РК
Слайд 27ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РК
Фотоэлектрическое взаимодействие.
При фотоэлектрическом взаимодействии фотон поглощается атомом и освобождается фотоэлектрон.
ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РК
Фотоэлектрическое взаимодействие.
При фотоэлектрическом взаимодействии фотон поглощается атомом и освобождается фотоэлектрон.
Электрон, удаленный от атома, освобождает место на соответствующем энергетическом уровне, которое может быть занято с некоторой вероятностью менее связанным электроном этого атома; при этом выделится фотон характеристического излучения. При переходе на вакантные уровни избыток энергии может привести к выходу из атома одного из электронов верхних оболочек – электронов Оже.
Таким образом, при фотоэлектрическом взаимодействии часть энергии первичных фотонов преобразуется в кинетическую энергию электронов, а часть – в энергию характеристического излучения.
1 – фотон первичного рентгеновского излучения;
2 – фотоэлектрон;
3 – атомное ядро.
Слайд 28ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РК
Комптоновское взаимодействие.
При комптоновском взаимодействии (комптон-эффекте) первичный фотон с энергией hν0
ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РК
Комптоновское взаимодействие.
При комптоновском взаимодействии (комптон-эффекте) первичный фотон с энергией hν0
Схема элементарного акта комптоновского взаимодействия:
1 - фотон первичного рентгеновского излучения; 2 - свободный электрон;
3 - направление движения электрона после взаимодействия;
4 - рассеянный фотон
Слайд 29Эффект образования пар.
Для фотонов, взаимодействующих с веществом и имеющих энергию больше 1,02
Эффект образования пар.
Для фотонов, взаимодействующих с веществом и имеющих энергию больше 1,02
При больших энергиях падающих фотонов электрон и позитрон вылетают почти в направлениях движения образовавшего их фотона.
Когерентное (релеевское) рассеяние.
Такое рассеяние играет значительную роль при взаимодействии с веществом фотонов низкой энергии. Такой фотон стимулирует колебание орбитального электрона, когда он поглощается атомом.
Возбужденный электрон не выбрасывается из атома, а эмиттирует идентичный первому по энергии вторичный фотон, который может двигаться под углом к направлению движения первичного фотона.
Когерентное рассеяние может происходить только в присутствии атомов, в которых электроны тесно связаны с ядром. Вклад этого типа рассеяния в общий коэффициент ослабления излучения материалом объекта контроля не превышает 20%.
ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РК
Слайд 30Качественные характеристики рентгеновского излучения.
Основными величинами, характеризующими качество моноэнергетического рентгеновского излучения, являются:
-
Качественные характеристики рентгеновского излучения.
Основными величинами, характеризующими качество моноэнергетического рентгеновского излучения, являются:
-
- длина волны излучения λ.
Так как на практике качественный состав излучения определяется по его ослаблению при прохождении определенной толщины данного материала, то можно характеризовать качественный состав излучения линейным коэффициентом ослабления μ.
Для моноэнергетического излучения линейный коэффициент ослабления в веществе будет постоянным при данной энергии фотона.
Энергия фотонов очень сильно зависит от напряжения на рентгеновской трубке.
Качественный состав рентгеновского излучения оценивают по некоторым эффективным величинам, определяющим характер его ослабления при прохождении им определенного пути в веществе.
Так эффективной энергией фотонного излучения называют энергию такого моноэнергетического фотонного излучения, относительное ослабление которого в поглотителе определенного состава и определенной толщины такое же, как и у рассматриваемого немоноэнергетического фотонного излучения.
Однако измерять ослабление можно и с учетом рассеянного в поглотителе излучения, выходящего из него по направлениям, не совпадающим с первичным пучком.
ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РК
Слайд 31ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РК
В нормативных документах по радиационному контролю часто используют понятия узкого
ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РК
В нормативных документах по радиационному контролю часто используют понятия узкого
Под узким пучком понимают излучение, состоящее до взаимодействия со средой из первичного направленного излучения, а после взаимодействия с ней – из части первичного излучения, не испытавшего взаимодействия со средой.
Широким пучком называют излучение, состоящее до взаимодействия со средой из ионизирующего излучения с выделенным направлением распространения, а после взаимодействия с ней – из части первичного излучения, не испытавшего взаимодействие со средой, и рассеянного излучения.
Геометрия пучков излучения:
а - узкого; б - широкого;
1 - источник излучения;
2 - коллиматоры;
3-ОК; 4- детектор
Слайд 32ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РК
Альтернативой направленному излучению является диффузное излучение, т.е. излучение, которое не
ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РК
Альтернативой направленному излучению является диффузное излучение, т.е. излучение, которое не
Энергия рентгеновского излучения зависит от:
- энергетического спектра первичного пучка излучения;
- толщины материала объекта контроля, через который проходит излучение.
В рентгенографии обычно считается, что при использовании рентгеновских трубок на напряжение выше 200 кВ излучение за объектом контроля не считается моноэнергетическим и коэффициенты ослабления моноэнергетических пучков излучения в этом случае лучше не использовать.
Для качественной характеристики рентгеновского излучения обычно измеряют слои определенной кратности ослабления потока частиц (энергий и т.д.) излучения или мощности дозы и степень неоднородности немоноэнергетического излучения.
В радиографии , как и в дозиметрии, для этого часто пользуются первым слоем половинного ослабления потока энергии или мощности дозы Δ'1/2. Под слоем половинного ослабления понимают толщину слоя вещества, ослабляющего направленное излучение в 2 раза. При этом различают, например, слой половинного ослабления плотности потока энергии ионизирующего излучения, слой половинного ослабления экспозиционной дозы, слой половинного ослабления потока ионизирующих частиц.
Связь между линейным коэффициентом ослабления μ и первым слоем половинного ослабления Δ'1/2 следующая:
Δ'1/2 = 0,693 / μ
Слайд 33Взаимодействие электронного излучения с веществом.
Проходя через вещество частицы этого излучения замедляются в
Взаимодействие электронного излучения с веществом.
Проходя через вещество частицы этого излучения замедляются в
Взаимодействие быстрых электронов с веществом складывается в основном из двух основных процессов:
ионизации или возбуждения атомов и молекул;
неупругого столкновения с атомными ядрами.
Потери энергии электронов на ионизацию или возбуждение называют ионизационными потерями, а потери энергий при неупругом столкновении с ядрами (на тормозное излучение) – радиационными потерями.
Заряженные частицы большей частью теряют очень мало энергии на каждое событие ионизации или возбуждение по сравнению со своей собственной кинетической энергией. Таким образом, нелетающая частица в ходе этого процесса почти или совсем не отклоняется.
Ионизационные потери на единицу пути электрона в широком диапазоне энергии пропорциональны nz / v2,
где z – атомный номер тормозящего вещества, n – число атомов вещества в 1 см2, v – скорость электронов.
Слайд 34Взаимодействие электронного излучения с веществом.
Чтобы определить приближенную длину пробега частиц электронного излучения
Взаимодействие электронного излучения с веществом.
Чтобы определить приближенную длину пробега частиц электронного излучения
при Е0 > 0,5 МэВ RAl = 0,2 Е0 см,
Е0 < 0,5 МэВ RAl = 0,1 Е0 см,
где Е0 – начальная энергия частицы в мегаэлектронвольтах,
RAl – длина пробега.
Зная пробег частиц в алюминии, можно определить длину пробега для любого вещества х по формуле
Rx = (ρz / A)Al / (ρz /A)x ,
где ρ – плотность вещества; А – массовое число.
Радиационные потери на единицу пути электрона пропорциональны nz2, т.е. квадрату атомного номера тормозного вещества.
При энергии электронов около 1 МэВ ионизационные потери составляют примерно 95%. При энергии электронов, взаимодействующих со свинцом (z = 82), равной 10 МэВ, ионизационные потери примерно равны радиационным.
Слайд 35ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РК
Взаимодействие альфа-частиц с веществом.
При прохождении α-частиц через вещество они притягивают
ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РК
Взаимодействие альфа-частиц с веществом.
При прохождении α-частиц через вещество они притягивают
Эти электроны не двигаются вместе с α-частицей, а локализуются, образуя ионные пары (электроны и положительные ионы), которые медленно рекомбинируют. α-частицы оставляют дорожку из 104 ... 106 ионных пар на каждый сантиметр своего пути в воздухе, т.е. на два порядка больше чем число ионных пар при прохождении β-частицы.
Длина пробега α-частицы в воздухе составляет приближенно 0,5 см на 1 МэВ кинетической энергии.
Кинетическая энергия α-частицы, испускаемой ядром, составляет 2 … 6 МэВ, так что их пробег в жидких и твердых средах составляет всего несколько микрометров.
В конкретном материале все α-частицы, имеющие одинаковую энергию, проходят одно и то же расстояние.
Слайд 36Взаимодействие нейтронного излучения с веществом.
Взаимодействие нейтронов с веществом имеет совершенно иные механизмы,
Взаимодействие нейтронного излучения с веществом.
Взаимодействие нейтронов с веществом имеет совершенно иные механизмы,
Поскольку нейтрон не имеет заряда, он не испытывает кулоновских взаимодействий и может свободно перемещаться через вещество до тех пор, пока не столкнется с ядром атома. В общем, нейтроны взаимодействуют с веществом двумя способами:
нейтрон либо рассеивается ядром,
либо поглощается им.
При упругом рассеянии нейтрон сталкивается с ядром и уходит, оставляя ядро без изменений. При таком столкновении нейтрон отдает часть своей энергии ядру, и, следовательно, при каждом столкновении энергия нейтрона уменьшается.
После ряда столкновений с ядрами его энергия уменьшается до уровня средней кинетической энергии поглощающей среды. Эту энергию часто называют тепловой, поскольку она зависит от температуры. Такие нейтроны называют тепловыми нейтронами.
Поскольку передача энергии, приходящейся на каждое столкновение, больше для легких ядер, в качестве замедлителей нейтронов используют материалы с низкими атомными номерами. При комнатной температуре тепловая энергия равна примерно 0,04 эВ.
При неупругом рассеянии нейтрон сталкивается с ядром, оставляя его в возбужденном состоянии, и ядро либо немедленно, либо впоследствии выделяет энергию в виде фотонного излучения.
Поскольку нейтрон не имеет заряда, он может приближаться к ядру до тех пор, пока не начнут действовать короткодействующие ядерные силы притяжения ядра. При этом процессе нейтрон захватывается, образуя составное ядро.
Поскольку энергия связи нейтрона в составном ядре равна примерно 8 МэВ, даже захват тепловых нейтронов может привести к высоковозбужденному состоянию ядра. Это возбужденное ядро может достигнуть относительной устойчивости, выбрасывая протон, α-частицу или испуская избыточную энергию в виде фотонного излучения.
При испускании частицы происходит превращение ядра-мишени в другое ядро, отличающееся от исходного массовым числом или атомным номером. Этот процесс известен как ядерное превращение.
Слайд 37Взаимодействие нейтронного излучения с веществом.
Поскольку характер взаимодействия нейтронов с веществом и роль
Взаимодействие нейтронного излучения с веществом.
Поскольку характер взаимодействия нейтронов с веществом и роль
Сечение взаимодействия σ есть эффективная площадь ядра мишени, обращенная к взаимодействующему нейтрону.
Оно делится на парциальные сечения.
В ряде случаев целесообразно рассматривать взаимодействие нейтронов с атомными ядрами, содержащимися не в единице объема, а в единице массы вещества. Для этого вводится величина, называемая массовым макроскопическим сечением μ/ρ.
Зависимость массовых сечений взаимодействия тепловых нейтронов (о) и рентгеновского излучения с энергией фотонов 125 кэВ от атомного номера некоторых веществ
Слайд 38Взаимодействие нейтронного излучения с веществом.
Взаимодействие нейтронного излучения с веществом.
Слайд 39ИСТОЧНИКИ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ
1. Способы ускорения электронов.
В радиационном контроле используют в основном три
ИСТОЧНИКИ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ
1. Способы ускорения электронов.
В радиационном контроле используют в основном три
- рентгеновское,
- гамма-излучение,
- нейтронное излучения.
Источниками рентгеновского излучения в промышленности служат ускорители электронов (рентгеновские аппараты, бетатроны, микротроны, линейные ускорители и т.п.) и источники бета-излучения.
В качестве источников гамма-излучения используются в основном радиоактивные источники.
Источниками нейтронов являются ядерные реакторы, радиоактивные источники и ускорители заряженных частиц (генераторы).
Ускорители электронов различаются по конструкции, назначению, максимальной энергии электронов и другим характеристикам. Ускорители классифицируются по форме траектории частиц в ускорителе и принципу ускорения.
По форме траектории электронов ускорители делятся на:
- линейные, в которых траектории частиц близки к прямой линии,
- циклические, в которых электроны под действием ведущего магнитного поля движутся по орбитам, близким к круговым.
По принципу ускорения, т.е. по характеру ускоряющего электрического поля, ускорители классифицируются на:
- высоковольтные,
- индукционные,
- резонансные.
В высоковольтных ускорителях ускоряющее электрическое поле обусловлено большой разностью потенциалов между электродами ускоряющего промежутка и действует в течение интервала времени, значительно большего времени пролета электроном всего пути ускорения. В таких ускорителях траектория электронов является преимущественно прямолинейной.
В ускорителях индукционного типа ускорение электронов осуществляется с помощью вихревого электрического поля. Могут быть линейные и циклические.
Принцип ускорения резонансных ускорителей основан на так называемом резонансном ускорении, при котором движение электронов происходит синхронно с переменным ускоряющим полем. Частота ускоряющего поля может быть постоянной или монотонно изменяющейся. Ускорители этого типа могут быть линейные и циклические.
Слайд 40ИСТОЧНИКИ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ
Рентгеновские аппараты.
Рентгеновским аппаратом называют совокупность технических средств, предназначенных для получения
ИСТОЧНИКИ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ
Рентгеновские аппараты.
Рентгеновским аппаратом называют совокупность технических средств, предназначенных для получения
- рентгеновского излучателя, включающего рентгеновскую трубку, являющуюся высоковольтным электровакуумным прибором, заключенную в защитный кожух;
- рентгеновского питающего устройства, включающего в свой состав высоковольтный генератор и пульт управления;
- устройства для применения рентгеновского излучения, служащего для приведения в рабочее положение излучателя.
В современной рентгенотехнике используются высоковакуумные (порядка 10-4 Па) трубки с двумя (катод, анод) и более электродами.
Слайд 41ИСТОЧНИКИ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ
Трубка средней мощности состоит из вакуумно-плотного баллона, изготовленного из стекла
ИСТОЧНИКИ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ
Трубка средней мощности состоит из вакуумно-плотного баллона, изготовленного из стекла
Трубки со стеклянными баллонами чувствительны к тепловым и механическим ударам.
Баллон металлокерамических трубок представляет собой металлический цилиндр, закрытый с обеих сторон керамическими дисками обычно из окиси алюминия. Высокие изоляционные характеристики такой керамики позволяют уменьшить размеры излучателей.
Схема рентгеновской трубки с направленным выходом излучения:
1 - стеклянный баллон;
2 - фокусирующий электрод;
3 - нить накала катода;
4 - чехол анода;
5 - мишень анода
Слайд 42ИСТОЧНИКИ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ
Катодный узел включает вольфрамовую нить накала, закрученную, как правило, в
ИСТОЧНИКИ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ
Катодный узел включает вольфрамовую нить накала, закрученную, как правило, в
Нить обычно питается переменным током (50Гц) от отдельного регулируемого трансформатора.
Ток нити накала находится в пределах 1 … 10 А. Ток трубки лежит в диапазоне несколько десятков микроампер, у микрофокусных трубок – до 20 мА.
Схема металлокерамической рентгеновской трубки:
1 - катодный узел;
2 - металлический цилиндр;
3 - анодный узел;
4 - керамические диски
Слайд 43ИСТОЧНИКИ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ
Важность хорошо очерченной формы пучка электронов, выходящего из катода, обусловлена
ИСТОЧНИКИ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ
Важность хорошо очерченной формы пучка электронов, выходящего из катода, обусловлена
Поскольку пучок исходит от нити накала, эту нерезкость, называемую геометрической, казалось, можно было бы снизить, уменьшив размеры нити накала, но возможность такого технического решения ограничивается прочностью и долговечностью нити.
Одним из решений является способ линейной фокусировки, который состоит в проецировании прямоугольного электронного формируемого пучка, продуцированного катодным узлом на мишень, расположенную под углом (около 200) к пучку.
При таком проецировании рентгеновский пучок как бы исходит из фокусного пятна, имеющего равные боковые размеры. На практике этот метод позволяет выпускать аппараты с размерами фокусного пятна от долей миллиметра до 3 мм.
Схема формирования эффективного фокусного пятна рентгеновской трубки с направленным выходом излучения:
/ - электронный пучок;
2 – изображение эффективного фокусного пятна;
3 – размеры изображения действительного фокусного пятна
Слайд 44Если требуется дальнейшая фокусировка пучка, можно применять трехэлектродную конструкцию трубки с фокусирующим
Если требуется дальнейшая фокусировка пучка, можно применять трехэлектродную конструкцию трубки с фокусирующим
В трехэлектродной конструкции, которая широко используется в микрофокусном рентгеновском оборудовании, на третий элемент трубки подается отрицательный потенциал до -150 В для дальнейшей фокусировки пучка и удаления низкоэнергетических электронов из пучка. Такое выполнение трубки позволяет формировать фокусные пятна менее 50 мкм.
Анод рентгеновских трубок изготовляют из материала, обладающего высокой удельной теплопроводностью, например из меди, а мишень анода – из вольфрама. Мишень плотно размещается в медном аноде для обеспечения высокой теплопроводности.
ИСТОЧНИКИ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ
Слайд 45Начальная скорость у электрона на поверхности катода равна нулю, а кинетическая энергия
Начальная скорость у электрона на поверхности катода равна нулю, а кинетическая энергия
где е – заряд электрона, U – разность потенциалов между катодом и мишенью.
При ударе электрона с кинетической энергией eU о мишень трансформация его энергии может происходить несколькими путями.
При непосредственном взаимодействии электрона с ядром атома мишени он тормозится ядром, которое вследствие большой массы не испытывает ощутимого возмущения и поэтому не получает энергии. В результате вся кинетическая энергия электрона трансформируется в фотон излучения.
Большинство электронов в пучке взаимодействует с электронами, связанными с атомами мишени.
Для выбивания электрона из таких атомов требуется лишь часть энергии налетающих электронов. После того как налетающий электрон утрачивает, таким образом, часть своей энергии, а затем тормозится ядром, энергия, трансформируемая в рентгеновский фотон, оказывается меньше, чем eU. Поэтому такой фотон имеет другую длину волны, превышающую длину волны падающего фотона.
Обычно испускается излучение, состоящее из фотонов с различными длинами волн. Спектр такого излучения является непрерывным.
При выбивании электрона из атома мишени атом будет находиться в неустойчивом состоянии с энергией, превышающей нормальную.
Если выбитый электрон заменяется другим электроном, то атом, испуская один или несколько фотонов, возвращается в нормальное состояние, при этом длина волны характеризует элементы мишени.
Эти узкие полосы длин волн называются характеристическими спектральными линиями. Они обладают большим спектральным потоком фотонов, чем непрерывный спектр.
ИСТОЧНИКИ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ
Слайд 46Радиационный КПД η – отношение доли электрической мощности трубки, переходящей в излучение,
Радиационный КПД η – отношение доли электрической мощности трубки, переходящей в излучение,
η = 1,4 х 10-9 zU,
где z – атомный номер материала мишени,
U – анодное напряжение.
Его численные значения малы и составляют для вольфрамовой мишени примерно 1% при напряжении 100 … 150 кВ.
Другими словами, из примерно 100 электронов с энергией 150 кэВ, взаимодействующих с мишенью, только один породит фотон с энергией 100 кэВ, т.е. почти вся энергия электронного пучка превращается на аноде в тепло.
Поэтому у рентгеновского оборудования, работающего в непрерывном режиме, необходимо охлаждать анод, непосредственно вводя в него охлаждающую среду. Для этого анод часто делается полым.
Ориентация мишени относительно электронного пучка сильно влияет на размеры и форму фокусного пятна.
Для различных целей используется ориентация нормали к мишени под углом от 0 до 300 к направлению электронного пучка. Например, для панорамных аппаратов этот угол равен 00. Для установок направленного действия обычно выбирают угол 200, так как в этом случае рентгеновское излучение преимущественно распространяется в перпендикулярном оси трубки направлении.
ИСТОЧНИКИ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ
Слайд 47ИСТОЧНИКИ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ
Действительная максимальная плотность потока энергии имеет место под углом 120
ИСТОЧНИКИ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ
Действительная максимальная плотность потока энергии имеет место под углом 120
Важное значение имеет распределение электронов в плоскости, перпендикулярной пучку.
Относительное угловое распределение плотности потока энергии рабочего пучка излучения рентгеновской трубки с направленным выходом излучения: 1 - анодный узел; 2 - центральная ось рабочего пучка излучения
Относительное распределение плотности потока электронов в электронном пучке рентгеновской трубки:
а – стандартной; б - микрофокусной
Слайд 48Требования высокой мощности рентгеновского излучателя и минимизация его фокусного пятна являются противоречивыми.
Требования высокой мощности рентгеновского излучателя и минимизация его фокусного пятна являются противоречивыми.
Около анода обычно размещают чехол с окном, выполненный из меди с добавками материалов с большими атомными номерами. Он выполняет две функции:
окно в чехле пропускает рабочий пучок излучения, а чехол поглощает неиспользуемое излучение;
чехол задерживает рассеиваемые мишенью электроны, повышая этим электрическую прочность трубки.
Улучшить электрические свойства трубки можно, установив в окне бериллиевую пластинку, которая тормозит электроны, но почти прозрачна для рентгеновского излучения.
ИСТОЧНИКИ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ
Слайд 49ИСТОЧНИКИ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ
Преимущество однополюсных трубок, у которых высокое напряжение (не более 225кВ)
ИСТОЧНИКИ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ
Преимущество однополюсных трубок, у которых высокое напряжение (не более 225кВ)
В двухполюсных трубках высокое напряжение подводится к катоду и аноду (суммарное до 450 кВ) и это требует дополнительных устройств для охлаждения анодного узла, находящегося под высоким напряжением, с использованием газа или масла.
В мощных аппаратах, как правило, используется насос для циркуляции масла в сочетании с теплообменником, размещенным либо внутри, либо снаружи защитного кожуха трубки.
Схематическое изображение
излучателей рентгеновского аппарата:
а - однополюсного; б - двухполюсного
Слайд 50ИСТОЧНИКИ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ
В моноблочном аппарате в кожухе трубки (моноблоке) размещены также высоковольтный
ИСТОЧНИКИ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ
В моноблочном аппарате в кожухе трубки (моноблоке) размещены также высоковольтный
В портативных моноблочных аппаратах могут использоваться высоковольтные схемы:
с заземленным катодом,
с заземленной средней точкой,
с заземленным анодом.
Все они представляют собой одно-полупериодные безвентильные схемы, когда выпрямителем является сама рентгеновская трубка. Когда к аноду приложен отрицательный относительно катода потенциал, ток через трубку не идет.
Недостатки таких схем:
понижение напряжения на трубке в рабочий полупериод по сравнению с напряжением на ней в холостой полупериод;
возможность появления обратного тока при перегреве мишени или анода в холостой полупериод.
Схемы этого типа обычно используются при номинальных напряжениях от 50 до 200 кВ, создаваемых аппаратом на рентгеновских трубках, и токах трубок от 2 до 8 мА.
Принципиальные электрические схемы моноблочной рентгеновской аппаратуры:
а — с заземленным катодом; б — с заземленной средней точкой; в – с заземленным анодом
Слайд 51ИСТОЧНИКИ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ
Преимущество схем с заземленным катодом:
- они позволяют размещать трансформатор
ИСТОЧНИКИ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ
Преимущество схем с заземленным катодом:
- они позволяют размещать трансформатор
Преимущество схем с заземленной средней точкой:
позволяет уменьшить размеры высоковольтного трансформатора вследствие понижения изолирующих свойств между его обмотками, так как этому трансформатору требуется подавать на анод и катод по отношению к земле только половину разности потенциалов между ними.
В диапазоне номинальных напряжений 200 … 300 кВ при анодных токах до 15 мА эта схема позволяет уменьшить размеры аппарата, по сравнению со схемами с заземлением катода или анода.
Преимущество схем с заземленным анодом:
- позволяют использовать специализированные рентгеновские трубки, например с выносным полым анодом.
Варианты излучающей части полого анода
Слайд 52ИСТОЧНИКИ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ
Схема удваивания с пульсирующим напряжением (однополупериодная) позволяет в 2 раза
ИСТОЧНИКИ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ
Схема удваивания с пульсирующим напряжением (однополупериодная) позволяет в 2 раза
В связи с этим в аппаратуре медицинского назначения применяется схема с двухполупериодным выпрямлением.
В рентгеновских промышленных аппаратах, рассчитанных на напряжение до 400 кВ, используется схема удваивания со сглаженным напряжением. Сглаживание напряжения приводит к повышению срока службы рентгеновской трубки.
Поток энергии фотонного пучка, генерируемого трубкой, можно увеличить, если питать рассмотренные выше схемы источниками более высокой частоты, чем 50 Гц, например, частотой 0,5 … 12 кГц. Для этого требуются дополнительные электрические схемы.
Такие схемы, питающие металлокерамические трубки, имеют следующие преимущества:
- напряжение, подаваемое на трубку, почти не зависит от силы ее анодного тока;
- режимы работы рентгеновского аппарата – анодное напряжение 25, 50, 450 кВ при токах 5, 20 и 10 мА соответственно;
- стабильность по анодному напряжению и току при любых пульсациях и изменениях напряжения в сети;
- электрическая энергия, запасенная в питающем устройстве, мала, что почти полностью исключает пробой трубки;
- высокое напряжение измеряется непосредственно на клеммах высоковольтного трансформатора, а не определяется косвенно по изменению электрических характеристик в первичной цепи.
Варианты схем питания рентгеновской трубки и формы анодных напряжений:
а - схема удваивания с пульсирующим
напряжением; б - схема с двухполупериодным
выпрямлением (применяется в основном в
аппаратуре медицинского назначения);
в - схема удваивания со сглаженным
напряжением; / - питание трансформатора
накала нити катода; 2 - питание силового
высоковольтного трансформатора
Слайд 53ИСТОЧНИКИ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ
Высоковольтные соединения.
Для кабельной рентгеновской аппаратуры соединение высоковольтного кабеля с высоковольтным
ИСТОЧНИКИ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ
Высоковольтные соединения.
Для кабельной рентгеновской аппаратуры соединение высоковольтного кабеля с высоковольтным
Обычно с участка кабеля снимают все внешние оболочки, а сам он помещается в изоляционный стакан, выполненный из пластикового материала или керамики.
Кабельные наконечники размещаются в специальных гнездах в генераторных устройствах и в защитном кожухе трубки. Стакан из пластикового материала имеет большие размеры.
С целью повышения электрической прочности соединений пространство между поверхностями стаканов и гнезд заполняется веществом с высокими изоляционными свойствами. Разъемы с пластиковыми конусными наконечниками могут захватывать воздух при их соединении, что уменьшит электрическую прочность изоляционного вещества и ведет к увеличению размеров стакана.
Керамический разъем вследствие наличия плоских сопрягающих поверхностей, исключающих доступ воздуха к соединению, будет обладать высокой электрической прочностью при меньших размерах.
Варианты кабельных разъемов:
а - конусный кабельный наконечник;
б - наконечник с плоскими сопрягающими поверхностями
Слайд 54Пульт управления.
В рентгеновской аппаратуре регулируются и измеряются высокое напряжение на рентгеновской трубке,
Пульт управления.
В рентгеновской аппаратуре регулируются и измеряются высокое напряжение на рентгеновской трубке,
Высокое напряжение устанавливают путем регулировки напряжения, питающего первичную обмотку высоковольтного трансформатора. Регулировка осуществляется вручную.
Ток трубки регулируется путем изменения выходного напряжения трансформатора накала нити трубки.
Во избежание негативных явлений (тепловой удар, дуговой разряд между катодом и анодом и др.) перед включением аппарата на рабочий режим необходимо выполнить процедуру тренировки трубки. Чем дольше период между включением аппарата на рабочие режимы, тем длиннее должна быть тренировка.
При перерыве на ночь или выходные дни достаточно начать тренировку с включением аппарата на 0,5 номинального напряжения и наращивать его ступенями по 10 % до рабочего напряжения. Каждый этап тренировки обычно не превышает двух минут.
Введение в состав пультов управления программируемых блоков позволяет проводить тренировку трубок автоматически.
ИСТОЧНИКИ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ
Слайд 55Штативно-механические устройства.
Основная их функция – перемещение и фиксация в пространстве рентгеновского излучателя.
Штативно-механические устройства.
Основная их функция – перемещение и фиксация в пространстве рентгеновского излучателя.
Обычно требуется обеспечить удобную подвижность излучателя по вертикали и вокруг горизонтальной оси.
Основным условием качества крепления излучателя является жесткость, так как перемещение излучателя и его вибрация при проведении просвечивания резко ухудшают качество контроля.
ИСТОЧНИКИ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ
Слайд 56Рекомендации по эксплуатации.
1. После приобретения рентгеновского аппарата следует сверить его действительные рабочие
Рекомендации по эксплуатации.
1. После приобретения рентгеновского аппарата следует сверить его действительные рабочие
2. Подготовить таблицу для определенного диапазона напряжений на трубке.
Для этого провести просвечивание ступенчатого клина при различных экспозициях.
Все параметры: напряжение, ток, фокусное расстояние, тип пленки, экраны, химические реактивы и время их обработки для каждой таблицы сохраняются постоянными, варьируют только время просвечивания.
Затем измеряют оптические плотности изображений ступеней клина, представленных на радиографическом снимке.
Обычно выбирают плотности 1,5; 2,0; 2,5 и на бумаге с полулогарифмической сеткой строят соответствующие номограммы. Они позволяют оптимизировать режимы просвечивания и контролировать рабочие характеристики аппарата.
ИСТОЧНИКИ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ
Слайд 57ИСТОЧНИКИ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ
3. Следует периодически контролировать размеры фокусных пятен, так как они
ИСТОЧНИКИ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ
3. Следует периодически контролировать размеры фокусных пятен, так как они
В процессе эксплуатации они изменяются. Измерение проводят с помощью диафрагмы с точечным отверстием, которую при просвечивании размещают между трубкой и кассетой с мелкозернистой безэкранной пленкой так, чтобы ось рабочего пучка рентгеновского излучения проходила через отверстие диафрагмы.
Чтобы повысить точность измерения фокусных пятен с размерами 1,2 … 2,5 мм, диафрагму при просвечивании размещают так, чтобы отношение b/d0 было равно 2, а при измерении фокусных пятен с размерами 0,3 … 1,2 мм – равно 3.
После просвечивания пленку обрабатывают и измеряют изображение фокусного пятна, пользуясь лупой с 5-10-кратным увеличением.
4. Повседневное техническое обслуживание рентгеновского аппарата.
Ежедневно должны удаляться грязь и масло с защитного кожуха трубки, разъемов и пульта управления. Необходимо следить за соединениями кабеля, обрывами проводов, утечкой масла и охлаждающей среды. Все кабели питания должны быть надежно заземлены. Нельзя блокировать или шунтировать схемы защиты от перегрузок и перегрева.
Геометрия формирования радиационного изображения фокусного пятна рентгеновской трубки: / - фокусное пятно трубки,
2 - диафрагма с точечным отверстием;
3 - кассета с мелкозернистой рентгеновской пленкой
Слайд 58Источники высокоэнергетического излучения.
В радиационном контроле широко используются циклические ускорители (бетатрон, микротрон) и
Источники высокоэнергетического излучения.
В радиационном контроле широко используются циклические ускорители (бетатрон, микротрон) и
Бетатрон.
Ускорение электронов в бетатроне происходит в тороидальной вакуумной камере, размещенной между полюсами мощного электромагнита.
В возбуждающие катушки электромагнита подается переменный ток. Когда возникающий при этом магнитный поток делается равным нулю, происходит ввод короткого импульса электронов на орбиту в камеру.
При усилении магнитного потока в процессе индукции возникает вихревое электрическое поле, которое ускоряет электроны, движущиеся по кольцевой орбите.
При каждом обороте вокруг оси бетатрона электроны приобретают энергию порядка нескольких сотен электрон-вольт, и при 50000 циклов ускорения энергия электронов достигает значений 10 … 25 МэВ.
Это продолжается до тех пор, пока магнитный поток не достигает максимального значения. При этом электроны сходят с орбиты при помощи отклоняющих катушек и взаимодействуют с мишенью.
Тормозное высокоэнергетическое излучение (до 30 МэВ) генерируется в виде коротких по времени импульсов, согласованных с частотой источников питания.
- размеры фокусных пятен бетатронов – 0,2 … 1 мм;
- мощности дозы тормозного излучения на расстоянии 1м от мишени – 0,01…3 Гр/мин;
- диаметр поля облучения – 100 … 300 мм;
- масса блока излучателя – 100 … 4000 кг.
ИСТОЧНИКИ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ
Слайд 59Микротрон.
В микротроне электроны ускоряются переменным электрическим полем постоянной частоты в постоянном во
Микротрон.
В микротроне электроны ускоряются переменным электрическим полем постоянной частоты в постоянном во
В этом месте находится резонатор, сверхвысокочастотное поле которого ускоряет электроны.
В резонаторе создается ускоряющее поле с напряженностью несколько сот киловольт на 1см.
Мощность дозы тормозного излучения микротронов с энергией 7 … 12 МэВ лежит в пределах 5 … 20 Гр/мин на расстоянии 1 м от мишени.
Линейный ускоритель.
Среди линейных ускорителей широко применяются резонансные ускорители с энергией от единиц до сотен мегаэлектронвольт.
В этих ускорителях электроны, вводимые в резонатор линейного волновода, несущего высокочастотную волну, будут ускоряться электрическим полем волны вдоль волновода.
При этом кинетическая энергия электронов будет возрастать примерно на 30 кэВ при прохождении 1 см пути в волноводе.
Это позволяет создавать компактные установки, генерирующие излучение с энергией 2 … 16 МэВ при мощности дозы тормозного излучения на расстоянии 1 м от мишени 2 … 60 Гр/мин и размерах фокусного пятна 2 … 3 мм.
ИСТОЧНИКИ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ
Слайд 60Радионуклидные источники излучения.
Радионуклидные источники – это источники ионизирующего излучения, содержащие радиоактивный материал.
В
Радионуклидные источники излучения.
Радионуклидные источники – это источники ионизирующего излучения, содержащие радиоактивный материал.
В
- индекс источника PD, равный мощности D0 полевой поглощенной дозы, создаваемой источником на расстоянии l, умноженной на квадрат этого расстояния
PD = D0 х l2 (Гр х м2/с);
- полевая постоянная ГD,равная отношению индекса PD к активности А источника
ГD = D0 х l2 / А (Гр х м2 / (с х Бк)).
Индекс источника используют как меру плотности потока энергии фотонов, создаваемую источником.
Полевая постоянная является мерой отношения плотности потока энергии фотонов, создаваемой источником, к его активности.
Слайд 61Единицы, используемые в области радиационного контроля и дозиметрии:
Единицы, используемые в области радиационного контроля и дозиметрии:
Слайд 62До применения искусственно созданных радиоактивных источников для целей радиационного контроля в основном
До применения искусственно созданных радиоактивных источников для целей радиационного контроля в основном
Существует три основных способа получения искусственных радиоизотопов:
- при помощи нейтронной активации путем облучения в ядерном реакторе;
- разделением продуктов ядерного деления;
- бомбардировкой заряженными частицами на ускорителях.
1) Когда нейтрон захватывается ядром, происходит реакция (п, γ).
59Со + п = 60Со + γ,
191Ir + п = 192Ir + γ.
59Со и 191Ir существуют в природе и являются устойчивыми. Процесс активизации протекает при одновременном распаде радионуклида 60Со или 192Ir, в результате активность радиоактивного материала стремится к максимуму.
2) Если ядро 235U захватывает нейтрон, то происходит распад, продуктами которого являются элементы, относящиеся к средней части таблицы Менделеева, и их химически можно отделить друг от друга. Большинство элементов имеют массовое число, близкое к 95 или к 140. Так, цезий-137 в соединении CsCl путем химической обработки извлекают из отработанного уранового топлива.
3) Радионуклид Со-57 можно получить, используя нуклид 56Fe путем бомбардировки последнего пучками дейтронов (в ядре один протон и один нейтрон) на ускорителях посредством реакции (d, n). После бомбардировки Со-57 отделяют химическим способом от железа.
ИСТОЧНИКИ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ
Слайд 63Независимо от способа получения атомы радионуклидов распадаются путем одного или нескольких из
Независимо от способа получения атомы радионуклидов распадаются путем одного или нескольких из
- эмиссии альфа-частицы;
- эмиссии бета-частицы;
- эмиссии фотона гамма-излучения;
- захвата электрона;
- самопроизвольного распада ядер.
Альфа-частицы (ядра гелия) обладают кинетической энергией около 2 … 6 МэВ, обладают наибольшей ионизирующей способностью.
- пробег в воздухе до 3 - 4 см,
- пробег в живой ткани 0,1 мм,
- могут быть заторможены небольшим количеством вещества, например листом бумаги.
Бета-частицы могут быть отрицательно или положительно заряженными, имеют непрерывный энергетический спектр до некоторого максимального значения, характерного для каждого данного радионуклида. Бета-частицы имеют меньшую ионизирующую способность, но обладают большим проникающим действием.
- пробег в воздухе до 10 м,
- пробег в живой ткани 10 – 15 мм,
- затормаживаются тонкими слоями металла (алюминий толщиной ~ 5 мм).
Ядро радионуклида с большим атомным номером может захватить один из электронов с ближайшей оболочки (К-захват). В результате в электронной структуре атома возникает вакансия, при заполнении которой происходит изменение энергетического состояния электронов атома и выход фотона характеристического излучения.
ИСТОЧНИКИ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ
Слайд 64После распада ядра атома в результате одного из описанных выше процессов происходит
После распада ядра атома в результате одного из описанных выше процессов происходит
Защита от гамма-излучения осуществляется с помощью металлических экранов, толщина которых зависит от материала экрана и энергии гамма-лучей.
Ядра с массовым числом более 200 могут распадаться путем самопроизвольного деления на два ядра с меньшими массовыми числами. Этот процесс обычно сопровождается выходом двух и четырех нейтронов.
Распад атомов в результате указанных выше пяти первичных процессов сопровождается вторичными процессами, приводящими в выходу дополнительного фотонного излучения.
Хотя число радионуклидов, которые могут выпускаться промышленностью, составляет несколько сотен наименований, только некоторые из них нашли широкое применение в радиационном контроле.
ИСТОЧНИКИ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ
Слайд 65Радиационный источник должен иметь следующие свойства:
- достаточно большой (более месяца) период полураспада;
-
Радиационный источник должен иметь следующие свойства:
- достаточно большой (более месяца) период полураспада;
-
- высокую гамма-постоянную;
- низкую стоимость радионуклидного материала.
Указанным требованиям удовлетворяют четыре радионуклида: кобальт-60, цезий-137, иридий-192 и тулий-170.
Кобальт-60 используют в источниках, предназначенных для радиографирования объектов из железа, латуни, меди и других металлов средней плотности толщиной более 25 мм. Отдельные источники – для просвечивания стальных объектов толщиной 100 … 200 мм. Период полураспада – 5,3 года.
Источники на основе цезия-137 используют в основном при радиографии объектов из стали толщиной 40 … 100 мм. Период полураспада – 30 лет.
Источники на основе иридия-192 используются для контроля объектов из стали толщиной 10 … 100 мм. Период полураспада – 74 суток. Надежно защищается свинцом массой 80 кг, поэтому удобен в полевых условиях.
Источники на основе тулия-170 используются для просвечивания объектов из алюминия толщиной до 15 мм, из стали – до 1 мм и из композиционных материалов. Основное достоинство – портативность. Период полураспада – 129 суток.
Сейчас используют иттербий-169 (сталь – 1 … 20 мм, алюминий – 10 … 70 мм), селен-75 (сталь – 5 … 50 мм) и др.
ИСТОЧНИКИ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ
Слайд 66ИСТОЧНИКИ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ
Конструкция исключает взаимные контакты радиоактивного материала и окружающей среды и
ИСТОЧНИКИ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ
Конструкция исключает взаимные контакты радиоактивного материала и окружающей среды и
Радиоактивный материал заключен в двойную ампулу (двухкапсульный источник), первая выполнена из титанового сплава, а вторая – из стали. Герметизация осуществляется путем пайки серебряным припоем или дуговой сварки в среде гелия.
Манипулирование осуществляется дистанционно.
Существует две конструкции управляемых дистанционно дефектоскопов:
источник излучения перемещается от центра защитного контейнера к его поверхности;
источник излучения перемещается из защитного контейнера к месту просвечивания, удаленному от контейнера на некоторое расстояние.
Схематическое изображение радиационных головок гамма-дефектоскопов:
а — для панорамного просвечивания; б- направленного просвечивания;
1 - регулирующий стержень; 2 - свинцовая защита; 3 - источник излучения
Слайд 67ИСТОЧНИКИ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ
Поскольку радионуклидный источник излучения нельзя выключить как рентгеновский аппарат, он
ИСТОЧНИКИ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ
Поскольку радионуклидный источник излучения нельзя выключить как рентгеновский аппарат, он
Энергию фотонов в гамма-дефектоскопах нельзя регулировать, поэтому снимки имеют более низкий контраст, чем рентгеновские снимки. Поэтому надо использовать более контрастную пленку и уменьшать влияние рассеянного излучения на качество снимка.
Гамма-дефектоскопы для контроля объектов обычно применяют в следующих случаях:
- когда объекты достаточно большой толщины;
- когда объекты достаточно сложной формы;
- в полевых условиях, где затруднено обеспечение рентгеновского аппарата электро- и водоснабжением.
Гамма-дефектоскопы широко используются при контроле литых объектов из сплавов железа и меди.
Схематические изображения гамма-дефектоскопа:
а - источник в зоне хранения;
б - источник в зоне передвигается по ампулопроводу;
в - источник в зоне контроля
Слайд 68ИСТОЧНИКИ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ
Общие характеристики нейтронных источников
ИСТОЧНИКИ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ
Общие характеристики нейтронных источников
Слайд 69Быстрые нейтроны, которые обычно испускаются активной частью указанных выше источников, замедляются до
Быстрые нейтроны, которые обычно испускаются активной частью указанных выше источников, замедляются до
Плотность потока нейтронов в рабочем пучке, которые непосредственно взаимодействуют с объектом контроля при радиографическом процессе, как правило, в 10 или более раз меньше, чем общий выход быстрых нейтронов из первичного источника. Потери в 102 ... 103 раз объясняются процессами ослабления первичного высокоэнергетического нейтронного пучка в замедлителе, а дополнительная потеря в 103 или более раз определяется коллимированием рабочего пучка из замедлителя достаточно большого объема.
Коллимирование (формирование пучка направленных нейтронов) необходимо, так как практически не существует полезных для радиационного контроля точечных источников тепловых или низкоэнергетических нейтронов. При радиографии тепловыми нейтронами значительное коллимирование эквивалентно уменьшению размеров фокусного пятна рентгеновской трубки.
В случае обычной радиографии изображения мелких дефектов будут более контрастными при значительном коллимировании. С другой стороны, коллимирование уменьшает плотность потока нейтронов рабочего пучка.
При формировании пучка тепловых нейтронов степень коллимирования можно определить отношением df/f, где df - расстояние от диафрагмы коллиматора до плоскости нейтронного изображения; f -эффективный размер диафрагмы коллиматора в замедлителе.
Если в качестве быстрых нейтронов используется ядерный реактор, то значение отношения dj/f, составляет несколько сотен, например 500. Для других источников быстрых нейтронов оно находится в пределах 10 ... 50.
Схематическое изображение источника тепловых нейтронов:
1 - источник быстрых нейтронов;
2 - замедлитель; 3 поглотитель медленных нейтронов;
4 - пучок тепловых нейтронов;
5 –ОЖ; 6 - детектор
ИСТОЧНИКИ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ
Слайд 70Ядерный реактор является основным источником нейтронов в практике радиационного контроля. Его преимущества:
-
Ядерный реактор является основным источником нейтронов в практике радиационного контроля. Его преимущества:
-
- пучки содержат большое количество тепловых нейтронов,
- безотказность работы.
Цепную реакцию невозможно поддерживать, если коэффициент размножения реакторной системы Кр < 1. Однако такой реактор обеспечивает усиление выхода нейтронов равное 1/(1 - Кр), если на ядра системы воздействовать нейтронным излучением от стороннего источника, предпочтительно нейтронного.
Системы, в которых реализуется такой способ получения свободных нейтронов за счет вынужденного деления ядер, представляют собой подкритические реакторные сборки. Их также называют нейтронными размножителями. Такие размножители могут обеспечивать 30-кратное усиление нейтронных потоков.
Источники тепловых нейтронов могут быть сконструированы на основе использования ядерных реакций, в процессе которых возникают быстрые нейтроны. Такие источники имеют высокую плотность потока нейтронов в рабочем пучке даже после значительного коллимирования.
ИСТОЧНИКИ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ
Слайд 71Другой широко используемый источник для нейтронной радиографии - радионуклидный источник на основе
Другой широко используемый источник для нейтронной радиографии - радионуклидный источник на основе
Этот искусственный радиоизотоп при периоде полураспада 2,65 года испускает значительное число нейтронов при спонтанном делении. Один миллиграмм 252Cf дает 2,109 нейтронов/с. Источник с указанной массой активной части после замедления нейтронов дает плотность потока рабочего пучка тепловых нейтронов порядка 104 нейтронов/см2 • с.
Испытания радионуклидных источников на основе других радиоизотопов показали, что при их использовании плотность потока тепловых нейтронов в рабочем пучке меньше, чем у источника с 252Cf. Иногда источник на основе 252Cf применяется в подкритической сборке для увеличения выхода числа нейтронов.
ИСТОЧНИКИ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ
Слайд 72При радиографии на тепловых нейтронах используются также различные типы ускорителей заряженных частиц:
При радиографии на тепловых нейтронах используются также различные типы ускорителей заряженных частиц:
- ускорители на относительно небольшие напряжения, выход нейтронов у которых основан на реакции 3Н(d, n)Не, осуществляемой в D-Т-генераторах;
- высокоэнергетичные электронные ускорители, с помощью которых осуществляется реакция (γ, n);
- ускорители Ван де Граафа, предназначенные для осуществления реакции 9Be(d, n)'°В.
D-Т-генераторы позволяют создавать в настоящее время потоки нейтронов порядка 1010 ... 1012 нейтронов/с энергией 14 МэВ в телесном угле 4π.
В таких генераторах обычно используются запаянные баллоны, мишень внутри которых стабильно работает в течение 100 ... 1000 ч в зависимости от значений выходного потока.
Совершенствование сверхпроводников делает весьма перспективным использование для нейтронной радиографии циклотронов с охлаждаемыми сверхпроводящими магнитными устройствами.
Такие циклотроны при массе 2000 кг и значительном коллимировании нейтронных пучков d/f ~ 100 позволяют создавать плотности потоков тепловых нейтронов порядка 106нейтронов/см2 • с.
ИСТОЧНИКИ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ
Слайд 73РЕГИСТРАЦИЯ ПРОНИКАЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ
Детектором ионизирующего излучения называют чувствительный элемент средства измерений, предназначенный для
РЕГИСТРАЦИЯ ПРОНИКАЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ
Детектором ионизирующего излучения называют чувствительный элемент средства измерений, предназначенный для
Чтобы подчеркнуть вид регистрируемого излучения, в наименовании добавляют термин-элемент, Например: детектор бета-частиц, детектор рентгеновского излучения и т.д.
Классификация детекторов.
по форме представления измерительной информации – аналоговые и дискретные;
по форме зависимости выходного сигнала детектора от значения измеряемой величины – пропорциональные и непропорциональные;
по состоянию вещества чувствительного объема – твердотельные, жидкостные и газовые;
по методам регистрации излучений:
- z-сцинтилляционные – радиолюминесцентные (используется сцинтиллирующее вещество, испускающее кванты света под действием ионизирующего излучения);
- z-ионизационные (используется ионизация в веществе чувствительного объема детектора);
- полупроводниковые – ионизационные (используется электрическое поле для собирания неравновесных носителей зарядов, образованных ионизирующим излучением в полупроводниковом материале чувствительного объема детектора).
Слайд 74Принципы детектирования.
Идеальный детектор должен детектировать каждую поступающую не него ионизирующую частицу и
Принципы детектирования.
Идеальный детектор должен детектировать каждую поступающую не него ионизирующую частицу и
Реальные детекторы не удовлетворяют всем этим требованиям, т.к.:
- не все падающие на детектор фотоны взаимодействуют с ним;
- необязательно все частицы взаимодействуют эффективно.
Величину Q – долю падающих на детектор ионизирующих частиц, образующих измеримое событие и дающих вклад в выходной сигнал, называют квантовым выходом детектора.
При анализе данных эксперимента с использованием идеального и реального детекторов было установлено, что Q идеального детектора = 1, а Q реального детектора = 0,81.
РЕГИСТРАЦИЯ ПРОНИКАЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ
Слайд 75РЕГИСТРАЦИЯ ПРОНИКАЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ
Принципы регистрации ионизирующих излучений.
Ионизирующее излучение нельзя обнаружить органами чувств.
Оно обнаруживается
РЕГИСТРАЦИЯ ПРОНИКАЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ
Принципы регистрации ионизирующих излучений.
Ионизирующее излучение нельзя обнаружить органами чувств.
Оно обнаруживается
Слайд 76РЕГИСТРАЦИЯ ПРОНИКАЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ
Ионизационный метод измерений ионизирующих излучений.
Фотонное излучение взаимодействует с веществом путем
РЕГИСТРАЦИЯ ПРОНИКАЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ
Ионизационный метод измерений ионизирующих излучений.
Фотонное излучение взаимодействует с веществом путем
Линейной ионизацией R называется отношение числа ионов одного знака (dN), образованных ионизирующей частицей на элементарном пути (dt), к этому пути
R = dN/dt.
На линейную ионизацию влияет энергия заряженной частицы или фотона и характер ионизирующего вещества.
Ионизационные камеры.
В ионизационной камере к объему газа между двумя электродами прикладывается разность потенциалов.
В цилиндрических камерах газ заключен в цилиндрическом катоде, через который проходит аксиально размещенный стержневой анод.
В полостной камере ионизирующие частицы, проходя через чувствительный объем камеры, ионизируют заключенный в ней газ. При приложении к электродам разности потенциалов ионы дрейфуют вдоль силовых линий электрического поля, создавая ионизационный ток.
Схема цилиндрической ионизации камеры:
1 - катод; 2 - анод
Схема полостной ионизационной камеры: 1 -рентгеновское излучение; 2 - входное окно; 3 - анод; 4 - газ; 5 – предварительный усилитель;
6 - стенки камеры; 7 – источник питания; 8 - катод
Слайд 77РЕГИСТРАЦИЯ ПРОНИКАЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ
Если разность потенциалов постепенно увеличивать с нуля (рис.), то ток
РЕГИСТРАЦИЯ ПРОНИКАЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ
Если разность потенциалов постепенно увеличивать с нуля (рис.), то ток
Т.к. в слабом электрическом поле только часть образовавшихся ионов может попасть на электроды, остальные рекомбинируют друг с другом, т.е. нейтрализуются прежде, чем они достигнут электродов. В этом случае камера мало эффективна для регистрации излучения.
В более сильном поле скорость движения ионов возрастает, вероятность рекомбинации уменьшается до нуля, и все ионы, образующиеся в газе, попадают на электроды. При этом ионизационный ток достигает значения насыщения. Ионизационные камеры работают в режиме насыщения.
Эти камеры измеряют мощности доз ионизирующих излучений, т.е. они показывают уровень излучения в момент облучения и после прекращения облучения их показания возвращаются к фоновому уровню.
В некоторых камерах, используемых в дозиметрии, система из двух электродов, подключенная к конденсатору, заряжается внешним источником до начальной разности потенциалов. Такая камера будет показывать общую дозу излучения, полученную с момента включения камеры.
Эти камеры используют в индивидуальных дозиметрах размером с шариковую ручку.
Вольт-амперная характеристика газового разряда:
/-область закона Ома;
//-область ионизационной камеры;
///-область пропорциональности и
ограниченной пропорциональности;
IV - область Гейгера;
V-область самостоятельного разряда
Слайд 78РЕГИСТРАЦИЯ ПРОНИКАЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ
Газовые счетчики.
Газовый счетчик представляет собой датчик (по конструкции аналогичный ионизационной
РЕГИСТРАЦИЯ ПРОНИКАЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ
Газовые счетчики.
Газовый счетчик представляет собой датчик (по конструкции аналогичный ионизационной
В зависимости от характера используемого газового разряда счетчики можно разделить на два типа:
1) пропорциональные (с несамостоятельным разрядом);
2) счетчики Гейгера (с самостоятельным разрядом).
При правильном подборе газов и напряжений пропорциональный счетчик может обнаружить альфа-частицы в присутствии бета-частиц или высокоэнергетичные фотоны в присутствии фотонов более низких энергий.
Счетчики Гейгера являются наиболее широко применяемыми универсальными приборами для дозиметрического контроля. В них ток выходного импульса совершенно не зависит от значений начальной ионизации, все импульсы при заданном напряжении имеют одинаковые значения тока.
Некоторые приборы имеют шкалу, проградуированную по излучению цезия-137 или другого источника.
Рис. Зависимость отношения зарегистрированной мощности дозы Р01
к действительной мощности дозы Р0 от энергии частиц для счетчика Гейгера
Слайд 79РЕГИСТРАЦИЯ ПРОНИКАЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ
Полупроводниковые преобразователи.
Полупроводниковые счетчики.
Некоторые полупроводники под действием ионизирующего излучения становятся проводниками
РЕГИСТРАЦИЯ ПРОНИКАЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ
Полупроводниковые преобразователи.
Полупроводниковые счетчики.
Некоторые полупроводники под действием ионизирующего излучения становятся проводниками
- диффузные детекторы с р-п-переходом;
- поверхностно-барьерные;
- и диффузно-дрейфовые детекторы.
Принцип действия: пластину кремниевого или германиевого кристалла р-типа (бедного электронами), с осажденным на ее поверхности слоем примеси (например из фосфора) п-типа (богатой электронами), нагревают, так что непосредственно под поверхностью образуется р-п-переход.
При приложении к кристаллу внешнего напряжения такой полярности, чтобы она препятствовала естественному перемещению электронов и дырок, возникает обедненная носителями заряда зона. Она является чувствительным объемом детектора.
Полупроводниковыми детекторами можно измерить плотности потока тяжелых частиц, электронов, фотонного излучения.
Схематический разрез диффузионного детектора с р-п-переходом:
1 - объединенная область;
2 – электрические контакты;
3 - вход детектора;
4 – область n-типа;
5 - кремний р-типа;
6 – металлический электрод
Слайд 80РЕГИСТРАЦИЯ ПРОНИКАЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ
Принцип действия поверхностно-барьерных и диффузионно-дрейфовых детекторов тот же, что и
РЕГИСТРАЦИЯ ПРОНИКАЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ
Принцип действия поверхностно-барьерных и диффузионно-дрейфовых детекторов тот же, что и
Функционирование поверхностно-барьерного детектора зависит от состояния поверхности кристаллов из кремния или германия. На поверхности пластины беспримесного кристалла существует электрическое поле, исключающее присутствие, как дырок, так и электронов в тонком слое вблизи поверхности. В кристаллах n-типа это поле отталкивает свободные электроны. Если кристалл соединить с металлом, свободные электроны по-прежнему будут отталкиваться, но непосредственно под поверхностью будут концентрироваться дырки. Если к такому контакту приложить внешнее обратное напряжение, то создается обедненная зона (рис.).
Поверхностно-барьерные детекторы по сравнению с детекторами с р-п-переходом дают лучшее разрешение по энергии, однако у последних более широкая обедненная область, что позволяет им анализировать частицы с более высокой энергией
Схематический paзрез поверхностно-барьерного детектора:
1- металлические электроды;
2 - вход детектора;
3- тонкий металлический электрод; 4 - обедненная область;
5 - кремний р-типа
Слайд 81РЕГИСТРАЦИЯ ПРОНИКАЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ
Диффузионно-дрейфовые детекторы изготовляют из кремния (реже из германия) р>типа с
РЕГИСТРАЦИЯ ПРОНИКАЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ
Диффузионно-дрейфовые детекторы изготовляют из кремния (реже из германия) р>типа с
Под действием электрического поля ионы лития проникают в глубь кремния и компенсируют акцепторы. Атомы акцептора, например, трехвалентные атомы индия или галлия, могут замешать в кристаллической решетке атомы полупроводника. Таким образом, образуется кристалл, имеющий только собственную проводимость (рис.).
Кремниевые детекторы можно использовать при комнатной температуре, но они имеют низкую эффективность при регистрации гамма-излучения.
Германиевые детекторы обладают более высокой эффективностью при регистрации гамма-излучения, но они должны эксплуатироваться при температуре жидкого азота.
Полупроводниковыми детекторами в сочетании с усилителями с низким уровнем шумов можно измерить плотности потока тяжелых частиц, электронов и фотонного излучения. Поверхностно-барьерные кремниевые счетчики применяют для регистрации быстрых и медленных нейтронов.
Схематический paзрез диффузионно-дрейфового детектора:
1 - вход детектора;
2 - тонкий металлический электрод;
3 - некомпенсированная область р-типа;
4 - слой кремния, компенсированный литием;
5 - диффузионный слой лития;
6 - предохранительное кольцо
Слайд 82Селеновые электрорентгенографические пластины.
Способность некоторых твердых тел, в частности полупроводников, изменять свое электрическое
Селеновые электрорентгенографические пластины.
Способность некоторых твердых тел, в частности полупроводников, изменять свое электрическое
При этом используются полупроводниковые селеновые пластины, состоящие из металлической алюминиевой подложки, на которую в вакуумных условиях путем термического испарения нанесен слой фотополупроводника – аморфного селена.
Толщина селенового слоя составляет 100 … 500 мкм.
Процесс получения электрорентгенограммы состоит из следующих этапов:
- для придания пластине с полупроводниковым слоем фоточувствительности на поверхность слоя равномерно наносится электрический заряд;
- высокое напряжение (около 5 .. 7 кВ) подводится к электродам, размещенным над пластиной;
- в воздушном промежутке между электродами и слоем селена возникает коронный разряд.
Образовавшиеся в процессе разряда ионы воздуха оседают на селеновом слое. В зависимости от полярности электрического потенциала, подаваемого на электроды, пластина может быть заряжена либо отрицательными, либо положительными зарядами.
- после зарядки пластину закрывают светонепроницаемым кожухом и она готова к экспонированию.
Экспонирование заряженной пластины практически не отличается от пленочной радиографии, однако в фоточувствительном слое протекают совершенно иные процессы. Фотонное излучение проходит через ОК, модулируя свою интенсивность неоднородностями ОК, и попадает на пластину. Взаимодействуя с селеновым слоем, излучение уменьшает его электрическое сопротивление, что нейтрализует заряд, нанесенный на слое.
Нейтрализация пропорциональна интенсивности излучения, взаимодействующего с пластиной. В результате этого на поверхности фотополупроводникового слоя образуется скрытое электростатическое изображение, которое проявляется при опылении поверхности селенового слоя мелкодисперсным заряженным порошком – электрографическим проявителем. Интенсивность оседания порошка на пластине пропорциональна значению остаточного заряда.
Видимое порошковое изображение можно рассматривать на пластине и делать заключение о качестве ОК, но для тщательного анализа и сохранения в архиве нужно перенести изображение на какую-либо основу (писчую бумагу).
РЕГИСТРАЦИЯ ПРОНИКАЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ
Слайд 83РЕГИСТРАЦИЯ ПРОНИКАЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ
Сцинтилляционные преобразователи.
В процессе открытия рентгеновского излучения было замечено, что некоторые
РЕГИСТРАЦИЯ ПРОНИКАЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ
Сцинтилляционные преобразователи.
В процессе открытия рентгеновского излучения было замечено, что некоторые
В качестве сцинтилляторов (люминофоров) в приборах широко применяют твердые материалы. Т.к. эти вещества более плотные, чем газы, они обладают большей эффективностью детектирования (в 106 раз). Имеются различные сцинтилляторы, позволяющие детектировать альфа-, бета-частицы, фотонное и нейтронное излучение.
В скобках химических формул указана примесь, используемая в качестве активатора.
Слайд 84Сцинтилляторные материалы выпускают в газообразной, жидкой и твердой формах. Широко применяют органические
Сцинтилляторные материалы выпускают в газообразной, жидкой и твердой формах. Широко применяют органические
Неорганические твердые сцинтилляторы представляют собой кристаллы галогенидов щелочных металлов. Люминесцентный процесс в неорганических материалах требует присутствия в них небольших количеств примесей (активаторов), определяющих цвет свечения.
Для использования в приборах НК и дозиметрии сцинтилляторы должны обладать большинством из перечисленных ниже свойств:
- высокое поглощение падающего пучка проникающего излучения;
- высокая эффективность преобразования энергии ионизирующих частиц в световую энергию;
- высокое пространственное разрешение;
- согласованность спектральной характеристики люминофора со спектральной характеристикой работающего совместно с ним фотонного преобразователя;
- воспроизводимая технология.
Выбор материала является принципиальным вопросом. Многие материалы сцинтиллируют под действием ионизирующего излучения, но наилучший компромисс между поглощением и пространственным разрешением может быть получен только с применением материалов, содержащих атомы с высоким атомным номером и имеющих высокую плотность.
РЕГИСТРАЦИЯ ПРОНИКАЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ
Слайд 85РЕГИСТРАЦИЯ ПРОНИКАЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ
В цепи передачи данных о характеристиках проникающих излучений и их
РЕГИСТРАЦИЯ ПРОНИКАЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ
В цепи передачи данных о характеристиках проникающих излучений и их
Схема детектора "сцинтиллятор - ФЭУ":
1 - рентгеновское излучение;
2 - сцинтиллятор; 3 - фотоны рентгенолюминесценции;
4 - фотокатод; 5 - фокусирующий электрод; 6 - диноды;
7 - анод; 8 - предварительный усилитель
Схема детектора "сцинтиллятор - фотодиод":
1- рентгеновское излучение;
2 - сцинтиллятор; 3 - предварительный
усилитель; 4 - р-n-переход; 5 - SiO2;
6 - металлический контакт
Слайд 86РЕГИСТРАЦИЯ ПРОНИКАЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ
Рентгеновская пленка.
Главная часть - эмульсионный слой, представляющий собой желатиновую матрицу
РЕГИСТРАЦИЯ ПРОНИКАЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ
Рентгеновская пленка.
Главная часть - эмульсионный слой, представляющий собой желатиновую матрицу
Подложка – прозрачная основа пленки, выполнена из ацетата целлюлозы, покрыта эмульсией с обеих сторон, что позволяет повысить квантовую эффективность пленки без увеличения времени на ее химико-фотографическую обработку.
Когда пленка подвергается экспозиции, из галогенидов фотоэлектрически освобождаются электроны. Эти электроны захватываются центрами захвата в кристаллах. Здесь они нейтрализуются подвижными ионами серебра в зернах галогенидов, что при водит к осаждению в них мельчайших количеств металлического серебра.
После обработки пленки те зерна, которые содержали больше некоторого количества серебра (обычно четырех атомов), полностью переводятся в металлическое серебро, а зерна, которые содержали меньше этого критического количества, не переводятся и удаляются в процессе фиксации.
Экспонирование зерна пленки фактически осуществляется не самими рентгеновскими фотонами, а электронами, возникающими при взаимодействии фотона с веществом пленки.
Наиболее резкое различие между экспонированием пленки с помощью фотонов видимого света и рентгеновскими фотонами обусловлено разностью в количествах энергии, передаваемой кристаллам бромида серебра при поглощении фотонов.
Структура рентгеновской пленки:
1 - слой твердой желатины;
2 - слой эмульсии;
3 - субстракт для сцепления эмульсии с подложкой;
4 - подложка
Слайд 87Экспозиция – это дозированное количество излучения, воздействующее на пленку.
Оптическая плотность почернения радиографической
Экспозиция – это дозированное количество излучения, воздействующее на пленку.
Оптическая плотность почернения радиографической
S = log(1/τ),
где τ – отношение светового потока Ф, прошедшего через почернение пленки на прозрачной основе, к световому потоку Ф0, падающему на него.
Пленки, пропускающие 1/10, 1/100 или 1/1000 падающего света, обладают оптической плотностью почернения 1, 2 и 3 соответственно.
Оптическая плотность почернения пленки находится в прямой зависимости от экспозиции. Она характеризует непрозрачность негатива.
Зависимость оптической плотности почернения от десятичного логарифма экспозиции является характеристической кривой рентгеновской пленки. Крутизна ее меняется непрерывно по всей длине.
Из анализа этих кривых можно сделать вывод о том, что разность оптических плотностей почернения, соответствующая разности толщин ОК, зависит от той области характеристической кривой, на которую приходится экспозиция.
Чем выше крутизна в этой области, тем лучше видны детали изображения на радиографическим снимке.
РЕГИСТРАЦИЯ ПРОНИКАЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ
Слайд 88РЕГИСТРАЦИЯ ПРОНИКАЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ
В практике радиационного контроля широко используются следующие денситометрические параметры рентгеновских
РЕГИСТРАЦИЯ ПРОНИКАЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ
В практике радиационного контроля широко используются следующие денситометрические параметры рентгеновских
Плотность вуали S0 – оптическая плотность неэкспонированного фотоматериала, подвергающегося химико-фотографической обработке.
Максимальная плотность Smax – оптическая плотность, соответствующая наибольшей ординате характеристической кривой. Максимальная плотность пропорциональна массе серебра на единицу площади пленки и имеет значение для обычных фотоматериалов около трех, а для рентгеновских пленок с двойным слоем – 12 … 16.
Чувствительность пленки – способность регистрировать ионизирующее излучение.
Ее определяют по характеристической кривой как величину, обратную экспозиционной дозе, необходимой для получения оптической плотности
S = 0,85 + S0, где S0 – оптическая плотность вуали.
В настоящее время: S = 1,5 + S0, S =2,5 + S0.
Светочувствительность пленки имеет важное значение, так как время является затратным фактором в любом технологическом процессе.
Зернистость – это визуально обнаруживаемая неоднородность на равномерно экспонированном и проявленном участке рентгеновской пленки.
Схематическое изображение зернистости рентгеновской пленки:
1 - крупнозернистая; 2 - мелкозернистая; 3- экспонированная; 4 - неэкспонированная
Слайд 89Гранулярность – это флуктуации оптической плотности равномерно экспонированного и проявленного фотоматериала, оцениваемые
Гранулярность – это флуктуации оптической плотности равномерно экспонированного и проявленного фотоматериала, оцениваемые
Гранулярность (зернистость) очень сильно влияет на выявляемость мелких дефектов в ОК и четкость их изображений. Она зависит от следующих факторов:
- размеров зерен фотоэмульсии;
- энергии ионизирующих частиц, времени проявления;
- типов усиливающих экранов.
Гранулярность повышается с увеличением размеров зерен фотоэмульсии, энергии ионизирующих частиц, времени проявления.
Частицы черного металлического серебра в проявленной эмульсии имеют размеры от 1 мкм и меньше.
С увеличением времени проявления растет вуаль и уменьшается контрастность деталей изображения.
Использование люминесцентных усиливающих экранов приводит к увеличению зернистости пленки.
Разрешающая способность пленки.
Это количество линий, различаемых на участке 1 мм. Большей разрешающей способностью обладают мелкозернистые пленки. Разрешающая способность и чувствительность пленок находятся в обратной зависимости: чем выше чувствительность пленки, тем меньше ее разрешающая способность.
Эффект невзаимозаместимости.
При очень длительных экспозициях и низких уровнях мощности экспозиционных доз, а также импульсном облучении при значительных плотностях потока энергии излучения оптическая плотность получается меньше, чем ее значение при тех же дозовых нагрузках в случае экспозиций промежуточной длительности.
Невзаимозаместимость при низких интенсивностях наблюдается и для рентгеновских пленок.
Однако когда пленка экспонируется непосредственно рентгеновским излучением, эффекты невзаимозаместимости не проявляются. Это следствие одноударной природы процесса образования латентного изображения.
Закон взаимозаместимости соблюдается при безэкранном экспонировании пленок рентгеновским излучением или при экспонировании с применением свинцовых экранов. Однако он не выполняется при использовании люминесцентных экранов.
РЕГИСТРАЦИЯ ПРОНИКАЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ
Слайд 90В России выпускают 4 класса радиографических пленок:
- I класс, плёнки типа РТ-5,
В России выпускают 4 класса радиографических пленок:
- I класс, плёнки типа РТ-5,
- II класс, плёнки типа РТ-4М, РТ-СШ - также мелкозер нистые и высококонтрастные, но чувствительность их к излуче нию выше, чем у плёнок 1 класса. Предназначены для просвечи вания изделий из лёгких сплавов и стали малой толщины. При меняются с металлическими экранами и без них;
- III класс, высокочувствительные к излучению безэк ранные плёнки типа РТ-1. Они в основном используются для контроля толстостенных изделий. Применяются с металличе скими экранами и без них;
- IV класс, плёнки типа РТ-2, РМ-1 - высокочувствительные к излучению экранные плёнки, обладающие высокой чувствительностью к излучению и высокой контрастностью при использовании флуоресцирующих экранов. Используются при контроле толстостенных изделий для выявления крупных дефектов.
РЕГИСТРАЦИЯ ПРОНИКАЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ
Слайд 91РАДИОГРАФИЯ
Общие характеристики радиационных изображений.
Теория и практика радиационного контроля связана с анализом изображений.
Радиационным
РАДИОГРАФИЯ
Общие характеристики радиационных изображений.
Теория и практика радиационного контроля связана с анализом изображений.
Радиационным
а теневым радиационным – радиационное изображение за ОК, сформированное широким или узким пучком ионизирующего излучения.
В радиационных изображениях в качестве изменяющейся физической величины выбирают перенос ионизирующих частиц, перенос энергии ионизирующих частиц, дозу, экспозиционную дозу облучения.
Качество анализируемого изображения определяется совокупностью многих параметров: энергетических, пространственно-частотных, статистических и временных.
Выработка единого для всех приборов критерия качества изображений представляет значительные трудности, общепринятой точки зрения до сих пор нет.
Слайд 92Энергетические и спектральные характеристики радиационного изображения.
При прохождении через ОК спектральные характеристики первичного
Энергетические и спектральные характеристики радиационного изображения.
При прохождении через ОК спектральные характеристики первичного
В общем случае энергетические параметры теневого радиационного изображения, формируемого с помощью рентгеновского излучения, зависят:
- от анодного напряжения (в киловольтах),
- анодного тока (в миллиамперах),
- времени, в течение которого рентгеновская трубка работает.
Изменение анодного тока при неизменных напряжении и времени вызывает изменение потока частиц и энергии, ширина спектров для этих режимов не изменяется.
Перенос фотонов и энергии прямо пропорциональны времени работы трубки.
Произведение тока на время называется экспозицией.
При повышении анодного напряжения энергетический спектр первичного излучения расширяется, а значения его параметров резко возрастают.
РАДИОГРАФИЯ
Слайд 93РАДИОГРАФИЯ
Влияние рассеянного излучения.
Одним из факторов, вызывающих снижение качества изображений при радиационном контроле,
РАДИОГРАФИЯ
Влияние рассеянного излучения.
Одним из факторов, вызывающих снижение качества изображений при радиационном контроле,
Главными компонентами рассеянного излучения в таком изображении являются:
- излучение, возникающее в результате взаимодействия первичного излучения с ОК (влияет, если толщина просвечиваемого объекта равна диаметру рабочего пучка);
- боковое рассеянное излучение (рассеяние от стен, от объектов, находящихся вблизи ОК. Оно приводит к размытию контуров изображений);
- обратно-рассеянное излучение (это излучение от объектов, находящихся у ОК со стороны, обратной от источника излучения, например, пол или стол).
Схематическое изображение вторичного излучения:
1 - первичное излучение;
2 - ОК;
3 - радиационный преобразователь;
4 - вторичное излучение
Слайд 94РАДИОГРАФИЯ
Схематическое изображение бокового рассеянного излучения:
1 — стенка; 2 — ОК; 3
РАДИОГРАФИЯ
Схематическое изображение бокового рассеянного излучения:
1 — стенка; 2 — ОК; 3
Схематическое изображение обратнорассеянного излучения:
1 - первичное излучение; 2 - ОК;
3 - радиационный преобразователь;
4 - пол
Влияние рассеянного излучения на качество изображения.
Влияние обратного излучения на качество изображения. 1 - образец; 2 - плёнка; 3 - обратное излучение; 4 - пол.
Слайд 95РАДИОГРАФИЯ
Закон обратных квадратов.
Когда характеристики рабочего пучка излучения не изменяются со временем, интенсивность
РАДИОГРАФИЯ
Закон обратных квадратов.
Когда характеристики рабочего пучка излучения не изменяются со временем, интенсивность
Если расстояние увеличить в 2 раза, то интенсивность (φ) уменьшится в 4 раза.
d1 = 50 см, d2 = 100 см,
S1 = 4дм2, S2 = 16 дм2,
φ1 / φ2 = d22 / d12
Пример закона обратных квадратов:
/ - анод;
2 - диафрагма;
3 - плоскость I;
4 - плоскость II
Слайд 96РАДИОГРАФИЯ
Проекционное увеличение при радиационном контроле.
Для ионизирующего излучения действуют законы геометрической оптики при
РАДИОГРАФИЯ
Проекционное увеличение при радиационном контроле.
Для ионизирующего излучения действуют законы геометрической оптики при
Проекционным увеличением (М) называют отношение линейного размера элемента теневого радиационного изображения ОК, сформированного точечным источником ионизированного излучения, к размеру соответствующего элемента ОК:
М = Df / D0 = df / d0
Схема проекционного увеличения
при радиационном контроле:
/ -точечный источник излучения;
2 - элемент ОК;
3 - элемент теневого
изображения;
4 - радиационный
преобразователь
Слайд 97РАДИОГРАФИЯ
Геометрическая нерезкость.
Степень резкости любой тени зависит от размеров источника излучения и от
РАДИОГРАФИЯ
Геометрическая нерезкость.
Степень резкости любой тени зависит от размеров источника излучения и от
Когда источник излучения не является точечным, а имеет небольшую площадь, формируемая тень не обладает идеальной резкостью, так как каждый небольшой элемент источника будет формировать свою тень от элемента ОК, и каждая из этих частично накладывающихся друг на друга теней слегка смещена по отношению к остальным, что и дает расплывчатое изображение.
Ширина «размытой» границы тени известна под термином «геометрическая нерезкость» U.
U = bf / d0, где
b – расстояние от дефекта до пленки, f – размер фокусного пятна,
d0 = df – b, df – фокусное расстояние.
Слайд 98РАДИОГРАФИЯ
Влияние величины фокусного пятна на качество снимка.
РАДИОГРАФИЯ
Влияние величины фокусного пятна на качество снимка.
Слайд 99РАДИОГРАФИЯ
Влияние расстояния образец- источник на качество снимка
РАДИОГРАФИЯ
Влияние расстояния образец- источник на качество снимка
Слайд 100РАДИОГРАФИЯ
Влияние расстояния образец- плёнка на качество снимка.
РАДИОГРАФИЯ
Влияние расстояния образец- плёнка на качество снимка.
Слайд 101РАДИОГРАФИЯ
Дисторсия радиационного изображения.
Форма тени зависит от углов, образуемых осью рабочего пучка ионизирующего
РАДИОГРАФИЯ
Дисторсия радиационного изображения.
Форма тени зависит от углов, образуемых осью рабочего пучка ионизирующего
Схемы формирования дисторсий радиационных изображений:
1 - точечные источники излучений;
2 - элементы ОК;
3 - перпендикуляры к плоскостям элемента ОК и радиационного изображения;
4 - плоскость радиационного изображения, параллельная плоскости элемента ОК;
5 - плоскость радиационного изображения, размещенная под углом к плоскости элемента ОК
Слайд 102Чувствительность радиационного контроля.
Для оценки чувствительности используют эталоны чувствительности. Это установленные нормативными документами
Чувствительность радиационного контроля.
Для оценки чувствительности используют эталоны чувствительности. Это установленные нормативными документами
Чувствительность радиационного контроля должна соответствовать требованиям технической документации на ОК.
Обычно эталоны чувствительности устанавливают на стороне ОК, обращенной к источнику излучения в области по возможности равномерной толщины, т.к. наибольшее искажение претерпевает структура, расположенная ближе к источнику.
Если объект контроля имеет неравномерную толщину, то эталоны устанавливают на наиболее важную часть ОК или на ОК размещают несколько эталонов.
На ОК, имеющий сварной шов с усилением, проволочные и пластинчатые эталоны могут размещаться на дополнительных пластинках такой толщины, чтобы выровнять радиационную толщину.
Если невозможно установить эталон на стороне ОК, обращенной к источнику, то его можно разместить на части ОК, обращенной к пленке. Тогда вблизи маркировки эталона должно быть видно изображение свинцовой буквы «F».
РАДИОГРАФИЯ
Слайд 103РАДИОГРАФИЯ
По химическому составу и плотности материала эталоны должны быть идентичны материалу ОК.
РАДИОГРАФИЯ
По химическому составу и плотности материала эталоны должны быть идентичны материалу ОК.
Ступенчатый – пять ступеней квадратной формы разной толщины.
Проволочный – набор прямых проволочек установленных длин и размеров. При оценке чувствительности изображение проволочки считается выявленным, если четко видна непрерывная длина, не менее 10 мм, в области равномерной оптической плотности.
Ступенчато-дырочный – набор пластинок, каждая из которых имеет по одному-два отверстия, просверленных насквозь под прямым углом к их поверхности. Наименьшая толщина ступени, которая вместе с отверстием выявляется на снимке, берется в качестве показателя чувствительности. Если ступень содержит два отверстия, то оба должны быть видимыми.
Пластинчатый – пластина с цилиндрическими отверстиями установленных форм и размеров.
Эталоны чувствительности
радиационного контроля:
1 - ступенчатый;
2 - ступенчато-дырочный;
3 - проволочный;
4 - пластинчатый
Слайд 104РАДИОГРАФИЯ
Канавочный (ГОСТ 7512-82) – пластина с канавками установленных размеров.
Проволочный - набор прямых
РАДИОГРАФИЯ
Канавочный (ГОСТ 7512-82) – пластина с канавками установленных размеров.
Проволочный - набор прямых
Пластинчатый - пластина с цилиндри-ческими отверстиями установленных форм и размеров
Слайд 105РАДИОГРАФИЯ
Выбор энергии источников фотонного излучения.
При выборе энергии фотонов с учетом атомного номера,
РАДИОГРАФИЯ
Выбор энергии источников фотонного излучения.
При выборе энергии фотонов с учетом атомного номера,
С одной стороны, для повышения чувствительности контроля стремятся уменьшить энергию фотонов, однако очень низкая энергия фотонов приводит к чрезвычайно длительным экспозициям.
При повышении энергии фотонов снижается чувствительность контроля. Поэтому при помощи таблиц устанавливают максимально допустимую энергию фотонов (анодное напряжение на трубке) как функцию толщины ОК с учетом материала, из которого он выполнен.
Для гамма-дефектоскопов указывают область применения по толщине для различных источников излучения.
Область применения радиографического метода при контроле ОК из сплавов
на основе железа, меди и никеля при
использовании гамма-дефектоскопов и
ускорителей электронов
Графики зависимостей ускоряющего напряжения от толщины стального ОК: 1 - максимальное напряжение при чувствительности контроля 2 %;
2 - практическое минимальное напряжение
Слайд 106Выбор рентгенографических пленок и их химико-фотографическая обработка.
Выбор пленки определяется необходимостью получения рентгеновского
Выбор рентгенографических пленок и их химико-фотографическая обработка.
Выбор пленки определяется необходимостью получения рентгеновского
Контрастность пленки, ее чувствительность и гранулярность взаимосвязаны между собой, и высокочувствительные пленки имеют крупные зерна и низкий предел разрешения, а низкочувствительные – мелкие зерна и высокий предел разрешения.
Хотя время экспонирования пленки должно быть как можно короче, использование высокочувствительной пленки ограничивается ее зернистостью, которая в значительной мере определяет качество изображения мелких дефектов.
Поэтому выпускают пленки с достаточно широким диапазоном по чувствительности, контрастности и гранулярности.
При выборе пленок надо исходить из того, что лучшее качество снимка обеспечивают пленки 1 и 2 классов.
РАДИОГРАФИЯ
Слайд 107После экспонирования радиографическую пленку необходимо подвергнуть химической обработке. Все стадии обработки связаны
После экспонирования радиографическую пленку необходимо подвергнуть химической обработке. Все стадии обработки связаны
Для получения хороших результатов необходимо соблюдать следующие общие правила:
а) выдерживать концентрацию химических реактивов, температуры растворов и время обработки в необходимых пределах;
б) использовать оборудование, баки, кюветы, выдерживающие химическое воздействие растворов, не загрязняя их;
в) оборудовать темную комнату соответствующими фонарями и приспособлениями, чтобы избежать вуалирования пленки;
г) поддерживать стерильную чистоту в фотолаборатории.
Проявление.
Проявитель отыскивает экспонированные кристаллы галогенида серебра и преобразует их в черное металлическое серебро.
Активность проявителя зависит от температуры раствора, которая регламентируется. Ее проверяют до начала проявления после перемешивания. В процессе проявки проявитель постепенно истощается, поэтому время проявления увеличивается.
Стоп-ванна.
После проявления пленку необходимо промыть в проточной воде в течение двух минут, чтобы удалить с нее раствор проявителя. Его можно нейтрализовать 2…3 %-м раствором уксусной кислоты, поместив в него пленку на 0,5…1 мин.
РАДИОГРАФИЯ
Слайд 108Фиксирование.
Фиксаж растворяет и удаляет из пленки галогенид серебра, вызывает затвердение желатины эмульсии,
Фиксирование.
Фиксаж растворяет и удаляет из пленки галогенид серебра, вызывает затвердение желатины эмульсии,
Время для фиксажа в два раза превышает время проявки. Оно не должно превышать 15 минут. Раствор проявителя должен иметь такую же температуру, как проявитель и стоп-ванна.
Промывка.
После фиксирования пленку промывают для удаления фиксажа из эмульсии. Промывка происходит в проточной воде в течение времени, равном двум периодам фиксирования. Температура промывки – около 200С.
Сушка.
Сушка проводится путем подвешивания пленки в сушильном шкафу при температуре не выше 400С или на воздухе.
При химической обработке пленки необходимо соблюдать правила безопасности:
- работать в резиновых перчатках, водонепроницаемых фартуках;
- помещение должно хорошо вентилироваться;
- необходимо оборудованное место для промывки глаз.
Рентгеновская пленка должна храниться при температуре 18…240С и относительной влажности 40…60%. Коробки с пленками должны храниться на ребре.
РАДИОГРАФИЯ
Слайд 109Принадлежности и материалы для рентгенографии.
Необходимы: гибкие кассеты, усиливающие металлические и флуоресцирующие экраны,
Принадлежности и материалы для рентгенографии.
Необходимы: гибкие кассеты, усиливающие металлические и флуоресцирующие экраны,
Металлические усиливающие экраны предназначены для защиты пленки от рассеянного излучения и сокращения времени экспозиции.
Они изготавливаются из листовой свинцовой фольги. Размеры – что и пленка. Толщина экрана: 0,02; 0,05; 0,09; 0,16; 0,2; 0,5 мм. Толщина 0,02 - 0,07 мм сокращает экспозицию в 2-3 раза.
Флуоресцирующие усиливающие экраны предназначены для существенного сокращения экспозиции.
Их изготавливают из картона, с одной стороны которого нанесено флуоресцирующее вещество. Усиливающее действие этих экранов обусловлено добавочным воздействием на эмульсию пленки света флуоресцирующего вещества, возбужденного излучением.
Магнитные держатели обеспечивают прижатие пленки к ОК.
Маркировочные знаки предназначены для нумерации и разметки снимков.
Негатоскопы предназначены для расшифровки снимков.
РАДИОГРАФИЯ
Слайд 110РАДИОГРАФИЯ
Диафрагмы, коллиматоры, фильтры и компенсаторы.
Диафрагма служит для ограничения размеров поперечного сечения рабочего
РАДИОГРАФИЯ
Диафрагмы, коллиматоры, фильтры и компенсаторы.
Диафрагма служит для ограничения размеров поперечного сечения рабочего
Коллиматор – для формирования пучка направленного ионизирующего излучения.
Диафрагмы и коллиматоры изготавливают из свинца или его сплавов.
Фильтр – совокупность поглощающих сред, предназначенных для изменения энергетического спектра излучения. Изготавливают из листов свинца, меди, латуни, железа и размещают в непосредственной близости от источника.
Компенсатор – дополнительное к ОК поглощающее тело, вводимое в зону рабочего пучка излучения при вариациях радиационной толщины ОК. Они бывают твердые, насыпные, жидкостные и в виде пасты.
Схема формирования ограниченного по размерам поперечного сечения рабочего пучка излучения с его фильтрацией:
1- фокусное пятно излучателя;
2 - диафрагма; 3 - фильтр; 4 — ОК;
5 – радиационный преобразователь
Схема формирования пучка
направленного ионизирующего излучения:
1 - источник излучения;
2 - коллиматор
Типовая схема использования твердотельного компенсатора:
1 - элемент компенсатора;
2 - ОК
Слайд 111РАДИОГРАФИЯ
Режимы просвечивания ОК рентгеновским излучением.
Для определения режимов просвечивания ОК пользуются номограммами.
Номограмма –
РАДИОГРАФИЯ
Режимы просвечивания ОК рентгеновским излучением.
Для определения режимов просвечивания ОК пользуются номограммами.
Номограмма –
Номограмму можно составить, получив серию снимков ступенчатого клина, изготовленного из конкретного материала, меняя экспозицию при неизменном напряжении.
Затем изменить напряжение и все повторить.
Толщину измеряют для определенной плотности почернения. Затем значения толщины, напряжения и экспозиции наносят на график в полулогарифмическом масштабе.
Слайд 112РАДИОГРАФИЯ
Схемы просвечивания.
Схемы просвечивания выбирают так, чтобы на пленке было изображение 100% шва
РАДИОГРАФИЯ
Схемы просвечивания.
Схемы просвечивания выбирают так, чтобы на пленке было изображение 100% шва
Количество снимков рассчитывается по формулам или номограммам
Схема установки маркировочных знаков, эталонов чувствительности и ограничительных меток:
1 - ограничительные метки;
2 - маркировочные знаки;
3 - эталон чувствительности (маркировка эталона чувствительности по ГОСТ 7512-82);
4 - стрелки, ограничивающие ширину шва со снятой выпуклостью;
5 - сварной шов;
6 - сварной шов со снятой выпуклостью;
7 - околошовная зона
Слайд 113РАДИОГРАФИЯ
СХЕМЫ КОНТРОЛЯ СТЫКОВЫХ, НАХЛЕСТОЧНЫХ, УГЛОВЫХ И ТАВРОВЫХ СРЕДИНЕНИЙ
1 - источник излучения;
2
РАДИОГРАФИЯ
СХЕМЫ КОНТРОЛЯ СТЫКОВЫХ, НАХЛЕСТОЧНЫХ, УГЛОВЫХ И ТАВРОВЫХ СРЕДИНЕНИЙ
1 - источник излучения;
2
3 - кассета с пленкой
Слайд 114РАДИОГРАФИЯ
СХЕМЫ КОНТРОЛЯ КОЛЬЦЕВЫХ (СТЫКОВЫХ, НАХЛЕСТОЧНЫХ, УГЛОВЫХ И ТАВРОВЫХ) СРЕДИНЕНИЙ
1 - источник излучения;
РАДИОГРАФИЯ
СХЕМЫ КОНТРОЛЯ КОЛЬЦЕВЫХ (СТЫКОВЫХ, НАХЛЕСТОЧНЫХ, УГЛОВЫХ И ТАВРОВЫХ) СРЕДИНЕНИЙ
1 - источник излучения;
3 - кассета с пленкой
Слайд 115РАДИОГРАФИЯ
СХЕМЫ КОНТРОЛЯ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ВВАРКИ ШТУЦЕРОВ
а-г - для стационарных условий;
д -
РАДИОГРАФИЯ
СХЕМЫ КОНТРОЛЯ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ВВАРКИ ШТУЦЕРОВ
а-г - для стационарных условий;
д -
1- источник излучения;
2 - контролируемый участок;
3 - кассета
Слайд 116РАДИОГРАФИЯ
СХЕМЫ КОНТРОЛЯ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ВВАРКИ ТРУБ В ТРУБНЫЕ ДОСКИ
1- источник излучения;
2
РАДИОГРАФИЯ
СХЕМЫ КОНТРОЛЯ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ВВАРКИ ТРУБ В ТРУБНЫЕ ДОСКИ
1- источник излучения;
2
3 - кассета;
4 - приставка-компенсатор
Слайд 117Расшифровка радиографических снимков.
На процесс расшифровки влияют следующие факторы:
- характеристики ОК (форма, толщина,
Расшифровка радиографических снимков.
На процесс расшифровки влияют следующие факторы:
- характеристики ОК (форма, толщина,
- характеристики средств контроля (источника излучения, регистрирующих средств и методов обработки);
- характеристики картины (яркость фона, плотность помех и ложных сигналов);
- характеристики оператора (острота зрения, тренированность, утомление, индивидуальные особенности. Разнородные факторы: освещенность, шум и вибрация).
Для проверки существуют контрольные снимки.
При просмотре и расшифровке снимков используют негатоскопы – специальные устройства, состоящие из осветителя большой мощности и матового экрана, диффузно рассеивающего свет, регулятора яркости, шторок для ограничения размеров поля просмотра.
Негатоскопы классифицируются на четыре группы:
- для локального просмотра снимка;
- просмотра ленточной пленки;
- просмотра больших площадей;
- комбинированные.
РАДИОГРАФИЯ
Слайд 118Основные этапы просмотра пленки:
- Оценка качества радиографического изображения (содержит ли снимок пятна,
Основные этапы просмотра пленки:
- Оценка качества радиографического изображения (содержит ли снимок пятна,
- Оценка качества ОК по снимку.
- Составление заключения о качестве ОК.
Оптическая плотность почернения совершенно прозрачной пленки равна нулю. Почернение после фотообработки неэкспонированной пленки называют вуалью. Плотность вуали свежей пленки допускается не более 0,2. Предельно допустимая плотность вуали – не более 0,3.
Уровни оптической плотности почернения элементов изображения снимка существенно влияют на получение оценки качества ОК. Измерение плотности почернения проводят с помощью денситометров, позволяющих оценивать оптическую плотность изображений с размерами 1…3 мм, микроденситометров и микрофотометров, дающих возможность измерять оптическую плотность на деталях снимков до 3 мкм.
Перед началом работы денситометр необходимо прогреть в течение нескольких минут и откалибровать по набору оптических плотностей.
Период непрерывного наблюдения не должен составлять более 30 мин, чтобы не уставали глаза.
Заключение о качестве ОК составляется в соответствии с нормами на забраковку изделия.
РАДИОГРАФИЯ
Слайд 119Документальное оформление результатов радиографического контроля.
Документальное оформление должно содержать:
- схему контроля;
- параметры контроля;
-
Документальное оформление результатов радиографического контроля.
Документальное оформление должно содержать:
- схему контроля;
- параметры контроля;
-
Результаты контроля регистрируются в специальном журнале и заключении, Негативы следует хранить в лаборатории не менее одного года после сдачи объекта заказчику.
Артефакты радиографических снимков.
Артефакты (искусственно сделанный) это обнаруживаемые на радиографических снимках ложные изображения в виде полос, теней, линий, возникающие вследствие неправильного изготовления, хранения, обращения и обработки пленок и экранов.
Артефакты, возникающие до химической обработки пленки:
- царапины на пленке;
- следы от сгибов пленки;
- следы от давления на пленку;
- следы от дефектов экранов;
- вуаль;
- следы от пальцев рук.
Артефакты, вызванные небрежным проявлением пленки:
- полосы от химикатов;
- диски низкой плотности почернения;
- следы от сушки.
РАДИОГРАФИЯ
Слайд 120Виды дефектов ОК и причины их возникновения.
Наружные.
- Подрезы – углубление, расположенное на
Виды дефектов ОК и причины их возникновения.
Наружные.
- Подрезы – углубление, расположенное на
- Кратеры – углубление в сварном шве. Причина – обрыв дуги.
- Прожог – сквозное отверстие в сварном шве. Причина – высокая скорость, вытекание металла в сварочной ванне.
- Свищи – сквозные углубления в сварном шве. Причина – скопление пор.
- Неправильная форма шва – чрезмерный провар корня, наплывы, смещение кромок.
Значительное количество наружных дефектов свидетельствует о наличии внутренних дефектов.
Внутренние.
- Газовые раковины – газовая пора, размер которой превышает 1 мм. Причина – перенасыщение сварочной ванны газами и др.
- Газовая пора – небольшая раковина, образованная в результате захвата газа.
- Пористость – группа газовых пор, часто в виде цепочки.
Обычно считают, что пористость не является критической несплошностью, если она не является групповой, не содержит острые углы и расстояния между порами в цепочки значительны.
- Шлаковые включения – образуются из-за плохой зачистки кромок.
- Непровары – незаполненные металлом полости в сечении шва (по кромкам, по сечению и в корне). Причина – недостаточный нагрев, неправильная сборка под сварку.
- Несплавление – отсутствие сцепления между валиками шва или между валиком и боковой кромкой основного металла. Причина – неправильная подготовка и сборка изделия под сварку.
- Трещины – возникают в результате разрывов металла (продольные, поперечные и разветвленные). Являются наиболее опасным дефектом.
Дефекты литья.
Пористость, микропористость, песчаные включения, шлаковые включения, усадочная раковина, неслитины, трещины, ликвация и др.
РАДИОГРАФИЯ
Слайд 121РАДИОГРАФИЯ
РАДИОГРАФИЯ
Слайд 122РАДИОГРАФИЯ
Рентгенограммы сварных швов. а, б, в - скопления пор.
РАДИОГРАФИЯ
Рентгенограммы сварных швов. а, б, в - скопления пор.
Слайд 123РАДИОГРАФИЯ
Рентгенограммы сварных швов. а - свищ; б - неравномерная выпуклость корня шва.
РАДИОГРАФИЯ
Рентгенограммы сварных швов. а - свищ; б - неравномерная выпуклость корня шва.
Слайд 124РАДИОГРАФИЯ
Рентгенограммы сварных швов. а - скопления и отдельное вольфрамовое включение; б -
РАДИОГРАФИЯ
Рентгенограммы сварных швов. а - скопления и отдельное вольфрамовое включение; б -
Слайд 125РАДИОГРАФИЯ
Стыковой сварной шов листового алюминиевого
сплава толщиной 6,0 мм. Выявленные дефекты: - трещина.
РАДИОГРАФИЯ
Стыковой сварной шов листового алюминиевого
сплава толщиной 6,0 мм. Выявленные дефекты: - трещина.
Слайд 126РАДИАЦИОННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ
Основные документы по обеспечению радиационной безопасности:
Нормы радиационной безопасности (НРБ – 99/2009);
Основные
РАДИАЦИОННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ
Основные документы по обеспечению радиационной безопасности:
Нормы радиационной безопасности (НРБ – 99/2009);
Основные
Правила безопасности при транспортировании радиоактивных материалов (НП – 053-04);
Санитарные правила «Обеспечение радиационной безопасности при рентгеновской дефектоскопии»;
Санитарные правила «Обеспечение радиационной безопасности при радионуклидной дефектоскопии».
Для обеспечения радиационной безопасности при нормальной эксплуатации источников излучения необходимо руководствоваться следующими основными принципами:
- непревышение допустимых пределов индивидуальных доз облучения граждан от всех источников излучения (принцип нормирования);
- запрещение всех видов деятельности по использованию ИИИ, при которых полученная для человека и общества польза не превышает риск возможного вреда (принцип обоснования);
- поддержание на возможно низком уровне индивидуальных доз облучения и числа облучаемых лиц при использовании любого ИИИ (принцип оптимизации).
Слайд 127Область применения НРБ-99 – для обеспечения безопасности человека во всех условиях воздействия
Область применения НРБ-99 – для обеспечения безопасности человека во всех условиях воздействия
Требования и нормативы, установленные Нормами, являются обязательными для всех юридических лиц, в результате деятельности которых возможно облучение людей, а также для администраций субъектов РФ, местных органов власти, граждан РФ, иностранных граждан, проживающих на территории РФ.
НРБ-99 является основополагающим документом, регламентирующим требования Федерального закона «О радиационной безопасности населения» в форме основных пределов доз, допустимых уровней воздействия ионизирующего излучения и других требований по ограничению облучения человека.
Нормы распространяются на следующие виды воздействия ионизирующего излучения на человека:
- в условиях нормальной эксплуатации техногенных источников излучения;
- в результате радиационной аварии;
- от природных источников излучения;
- при медицинском облучении.
РАДИАЦИОННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ
Слайд 128Основные термины:
Вещество радиоактивное – вещество в любом агрегатном состоянии, содержащее радионуклиды с
Основные термины:
Вещество радиоактивное – вещество в любом агрегатном состоянии, содержащее радионуклиды с
Доза эквивалентная – поглощенная доза в органе или ткани, умноженная на соответствующий взвешивающий коэффициент для данного вида излучения. Единица – зиверт (Зв).
Доза эффективная – величина, используемая как мера риска возникновения отдаленных последствий облучения всего тела человека и отдельных его органов и тканей с учетом их радиочувствительности. Единица – зиверт.
Доза эффективная (эквивалентная) годовая – сумма эффективной (эквивалентной) дозы внешнего облучения, полученной за календарный год, и ожидаемой эффективной (эквивалентной) дозы внутреннего облучения, обусловленной поступлением в организм радионуклидов за тот же год. Единица – зиверт.
Источник ионизирующего излучения (ИИИ) – радиоактивное вещество или устройство, испускающее излучение, на которое распространяется действие НРБ-99.
Источник излучения природный – ИИИ природного происхождения, на которые распространяется действие НРБ-99.
Источник излучения техногенный – ИИИ, специально созданный для его полезного применения или являющийся побочным продуктом этой деятельности.
Активность – это мера радиоактивности какого-либо количества радионуклида, находящегося в данном энергетическом состоянии в данный момент времени.
Контроль радиационный – получение информации о радиационной обстановке в организации, окружающей среде и об уровнях облучения людей.
Эффекты излучения детерминированные – клинически выявляемые вредные биологические эффекты, вызванные ионизирующим излучением, в отношении которых предполагается существование порога, ниже которого эффект отсутствует, а выше – тяжесть эффекта зависит от дозы.
Эффекты излучения стохастические – вредные биологические эффекты, вызванные ионизирующим излучением, не имеющие дозового порога возникновения, вероятность возникновения которых пропорциональна дозе и для которых тяжесть проявления не зависит от дозы.
РАДИАЦИОННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ
Слайд 129Ионизирующая радиация при воздействии на организм человека может вызвать два вида эффектов,
Ионизирующая радиация при воздействии на организм человека может вызвать два вида эффектов,
- детерминированные пороговые эффекты (лучевая болезнь, лучевой дерматит и др.);
- стохастические (вероятностные) беспороговые эффекты (злокачественные опухоли, лейкозы, наследственные болезни).
Под действием ионизирующего излучения в биоткани человека происходят сложные физические, химические и биохимические процессы. Первичными процессами при этом являются ионизация и возбуждение атомов и молекул, что приводит к разрыву химических связей и образованию высокоактивных свободных радикалов.
В связи с тем, что основную массу организма человека составляет вода (~ 75%), то большое значение имеет косвенное воздействие радиации через ионизацию молекул воды и механизм последующих реакций. В результате ионизации молекул воды образуются перекись водорода Н2О2 и гидратный окисел водорода ОН, которые, взаимодействуя с молекулами органического вещества (в первую очередь с белками), приводят к разрушению клеток живой ткани и нарушению биохимических процессов.
Наиболее опасны для организма нарушения в кроветворных органах и, прежде всего, в костном мозге. При этом в крови резко уменьшается количество белых кровяных телец - лейкоцитов (ограничиваются защитные силы организма), красных кровяных телец - эритроцитов (ухудшается снабжение организма кислородом) и кровяных пластинок - тромбоцитов (ухудшается свертываемость крови).
В зависимости от величины поглощенной дозы излучения и индивидуальных особенностей организма все эти изменения могут быть обратимыми и необратимыми. При небольших дозах облучения и здоровом организме пораженные ткани восстанавливают свою функциональную деятельность.
Поражающее действие ионизирующего излучения увеличивается при увеличении мощности дозы и несколько уменьшается, если суммарная доза фракционирована, то есть облучение производится долями суммарной дозы.
РАДИАЦИОННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ
Слайд 130Устанавливаются следующие категории облучаемых лиц:
- персонал (группы А и Б);
- все население,
Устанавливаются следующие категории облучаемых лиц:
- персонал (группы А и Б);
- все население,
Для категорий облучаемых лиц устанавливаются три класса нормативов:
- основные пределы доз (ПД);
- пределы годового поступления (ПГП);
- контрольные уровни.
Основные пределы доз облучения не включают в себя дозы от природного и медицинского облучения, а также дозы вследствие радиационных аварий. На эти виды облучения устанавливаются специальные ограничения.
Эффективная доза для персонала не должна превышать за период трудовой деятельности (50 лет) – 1000 мЗв, а для населения за период жизни (70 лет) – 70 мЗв. Начало периодов вводится с 1января 2000 года.
Пределы доз:
- для персонала группы А – 20 мЗв в год за последовательные 5 лет, но не более 50 мЗв в год;
- для населения – 1 мЗв в год за любые последовательные 5 лет, но не более 5 мЗв в год.
Лица, подвергшиеся облучению в эффективной дозе, превышающей 100 мЗв в течение года, при дальнейшей работе не должны подвергаться облучению в дозе свыше 20 мЗв за год.
Потенциально опасной считается доза облучения в течение года свыше 200 мЗв.
Государственный надзор за выполнением Норм радиационной безопасности осуществляют органы Госсанэпиднадзора и другие органы, уполномоченные Правительством РФ.
Контроль за соблюдением Норм в организациях возлагается на администрацию этой организации.
Контроль за облучением населения возлагается на органы исполнительной власти субъектов РФ.
Слайд 131Радиационные факторы опасности.
При использовании радионуклидных источников излучения основным фактором опасности является внешнее
Радиационные факторы опасности.
При использовании радионуклидных источников излучения основным фактором опасности является внешнее
Использование рентгеновских аппаратов может сопровождаться действием на персонал первичного и вторичного (рассеянного) излучения. Генерация проникающего излучения прекращается после окончания подачи высокого напряжения на трубку.
Данные о дозах облучения дефектоскопистов свидетельствуют о том, что наибольшему радиационному воздействию подвергается персонал при эксплуатации переносных гамма-дефектоскопов.
По степени радиационного воздействия на дефектоскопистов можно выделить три категории работ:
- зарядка, перезарядка, ремонтно-профилактические и наладочные работы;
- эксплуатация переносных дефектоскопов в условиях цеха и в полевых условиях;
- эксплуатация дефектоскопов в лабораториях.
Дозы облучения при проведении работ по п.1 и 2 могут быть равны 0,3 ПД и выше. Облучение персонала, проводящего работы по п.3, находится на уровне естественного радиационного фона или незначительно его превышают.
Нерадиационные факторы опасности.
Это ток в электрических цепях, озон и окислы азота (результат радиолиза воздуха под действием рентгеновского излучения).
Система обеспечения радиационной безопасности:
- Защита от факторов опасности.
- Контроль на всех стадиях разработки и создания установок и их эксплуатации.
РАДИАЦИОННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ
Слайд 132Защита от ионизирующих излучений:
- нормирование времени облучения (профессиональной работы);
- удаление на безопасное
Защита от ионизирующих излучений:
- нормирование времени облучения (профессиональной работы);
- удаление на безопасное
- использование защитных устройств.
Защитные устройства можно подразделить на передвижные (экраны, ширмы) и стационарные (ограждения, перекрытия).
В передвижных защитных устройствах в основном используют свинец, железо, вольфрам, уран. В стационарных защитных устройствах – бетон, баритобетон, кирпич.
Наиболее часто используются следующие материалы:
- свинец в виде листов, блоков, отливок;
- свинцовое стекло в виде листов толщиной 10, 15, 20 и 25 мм (для окон в защитных устройствах);
- свинцовая резина толщиной 3 мм;
- вольфрам в виде порошка с медью и никелем, спеченных при высокой температуре;
- барит (минерал) входит в состав баритобетона;
- бетон применяют для сооружения защитных устройств при эксплуатации источников излучения с энергией фотонов более 400 кэВ.
К работе с ИИИ допускаются лица не моложе 18 лет, не имеющие медицинских противопоказаний, удовлетворяющие квалификационным требованиям.
РАДИАЦИОННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ
Слайд 133Учреждению выдается «Санитарно-эпидемиологическое заключение о соответствии условий работы с источниками физических факторов
Учреждению выдается «Санитарно-эпидемиологическое заключение о соответствии условий работы с источниками физических факторов
О получении радиоактивных веществ, приборов, установок и устройств, генерирующих ионизирующие излучения, учреждение обязано известить местные органы Роспотребнадзора в десятидневный срок.
Мощность дозы гамма-излучения на расстоянии 1 м от поверхности защитного блока дефектоскопа с источником излучения, при нахождении источника в положении хранения, не должна превышать 20 мкЗв/ч.
Радиационная защита рентгеновской защитной камеры выполняется так, чтобы при любых допустимых режимах эксплуатации размещенных в ней рентгеновских аппаратов мощность дозы рентгеновского излучения в 10 см от любой доступной точки внешней поверхности камеры не превышала 2,5 мкЗв/ч.
Малые количества облучения рентгеновскими и гамма-лучами обладают эффектом накопления, который необходимо учитывать при контроле за максимально допустимой дозой.
Закончив просвечивание рентгеновскими лучами и выключив аппаратуру, персонал должен выдержать несколько минут, прежде чем войти в зону облучения.
РАДИАЦИОННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ
Слайд 134Санитарные правила требуют, чтобы все контейнеры для транспортировки радионуклидов имели уплотнение крышек,
Санитарные правила требуют, чтобы все контейнеры для транспортировки радионуклидов имели уплотнение крышек,
Пульт управления переносным рентгеновским аппаратом следует размещать от излучателя не ближе 15 м.
На границе радиационно-опасной зоны устанавливаются предупреждающие плакаты, отчетливо видимые с расстояния не менее 3 м.
Расстояние от рентгеновского аппарата до стен рабочей камеры должно быть не менее 1 м.
При проведении гамма-дефектоскопии в цехах, на открытых площадках необходимо:
- пучок излучения направлять в сторону, противоположную от ближайших рабочих мест;
- устанавливать размеры и маркировать радиационно-опасную зону;
- работы по просвечиванию проводить двумя работниками.
Объем, характер и периодичность радиационного контроля устанавливает администрация учреждения и согласовывает с органами Роспотребнадзора.
Правила СП 2.6.1.1283-03 «Обеспечение радиационной безопасности при рентгеновской дефектоскопии» распространяются на все виды работ с рентгеновскими аппаратами, которые используются для контроля с номинальным напряжением не выше 600 кВ.
Технический осмотр рентгеновского аппарата состоит из ежедневного и периодического. Ежедневно перед началом смены проводится внешний осмотр аппарата. Один раз в квартал проводится периодический ТО: внешний осмотр и проверка работоспособности аппарата.
РАДИАЦИОННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ