41Радиоскопия.

Этот метод контроля основан на просвечивании контролируемых объектов рентгеновским излучением с последующим преобразованием радиационного изображения объекта в светотеневое или электроное и передачей этого изображения на расстояние с помощью оптики или телевизионной техники для ви­зуального анализа на выходных экранах.

Назначение радиоскопического метода в основном то же, что и радиографии. Целесообразность этого метода определяется с учетом того, что по сравнению с радиографией чувствительность радиоскопического метода к дефектам примерно в 2 раза ниже, а производительность в 3—5 раз выше. Этот метод позволяет просматривать внутреннюю структуру контролируемого изделия в про­цессе его перемещения относительно входного экрана со скоростью от 0,3 до 1,5 м/мин в зависимости от типа преобразователя и толщины изделия.

В качестве преобразователей теневого радиационного изображения в светотеневое или электронное применяют флюороскопический экран, сцинтилляционный кристалл, электронно-оптическое устройство и реже электролюминесцентный экран. Особое положение занимает рентгенвидикон, преобразующий рентгеновское изображение объекта непосредственно в видеосигнал без потери информации.

Флюороскопические экраны изготовляют нанесением на картонную основу флюоресцентного вещества (люминофора), которое представляет собой, например, смесь кристаллов сульфида цинка (ZnS) и сульфида кадмия (CdS), активизированного серебром. В результате процессов взаимодействия рентгеновского излучения и гамма-излучения с веществом люминофора возникает люминесценция со свечением в зеленой или желто-зеленой части видимого спектра. Чувствительность контроля оказывается в 3—6 раз ниже, чем при радиографии. Эти экраны служат для регистрации электронов, протонов, ос-частиц, а также могут быть использованы входными элементами рентгеновских электронно-оптических преобразователей (ЭОП) и в флюорографии.

Сцинтилляционные кристаллы представляют собой монокристаллы неорганического (шелочно-галоидные) и органического (антрацен) происхождения с различными активаторами. Наиболее распространены монокристаллы первого типа на основе йодистого натрия (Nal), йодистого калия (KI), йодистого цезия (Csl), активиро­ванные талием (Т1).

Принцип действия сцинтилляционных кристаллов основан на способности люминофоров светиться кратковременными вспышками (порядка 100 мкс—1 не). Кристаллы Cal имеют меньшую яркость свечения, чем кристаллы Nal, при воздействии на них одинаковыми дозами излучения одной энергии. Однако большее применение нашли первые из них в связи с высокой гигроскопичностью кристаллов Nal.

Электролюминесцентные экраны основаны на свечении некоторых люминофоров под действием переменного электрического поля. Они работают по следующему принципу. к экрану в местах проводящих покрытий подведено высокое напряжение (600—800 В), которое падает на фотопроводнике из-за его высокого электрического сопротивления, в то время как на слой люминофора приходится незначительная часть падающего напряжения. При облучении сопротивление фотопроводника резко падает, а на люминофоре возрастает, что вызывает его свечение.

К недостаткам электролюминесцентных экранов сле­дует отнести небольшой промежуток времени между свечениями, а также свечение люминофора, приводящее к возникновению при приложенном напряжении первоначального фона, который снижает контраст получаемого изображения. Электролюминесцентные экраны, исполь­зуемые в качестве преобразователей, увеличивают яркость свечения в 100 раз.

42Радиометрический метод. Он основан на просвечивании изделий ионизирующим излучением с преобразованием плотности потока или спектрального состава прошедшего излучения в пропорциональный электрический сигнал. Любая система радиометрического контроля содержит источник излучения, детектор, схему обработки и регистрации информации (рис. 12.41). В качестве источников излучения применяют в основном гамма-изотопы, ускорители и реже рентгеновские аппараты. Детекторами излучения являются в основном сцинтилляционные кристаллы с фотоэлектронными умножителями (ФЭУ), реже ионизационные камеры и газоразрядные счетчики.

В качестве сцинтилляторов используют люминофоры сульфида цинка (ZnS), сульфида кадмия (CdS), активированных серебром, вольфрамата кальция (CaWC), воль-фрамата кадмия (CdW0₄), кристаллы йодистого цезия (Csl), йодистого натрия (Nal) и др.

Узкий (коллимированный) пучок ионизирующего излучения (см. рис. 12.41) перемещается по контролируемому объекту, последовательно просвечивая все его участки. Излучение, прошедшее через объект, регистрируется счетчиком, на выходе которого образуется элек­трический сигнал с величиной, пропорциональной интенсивности поступающего излучения. Электрический Сигнал, прошедший усилитель, регистрируется устройством, которым может быть самописец, осциллограф, миллиамперметр и т. д. При наличии дефекта в шве регистрирующее устройство отмечает возрастание ин­тенсивности.

Радиометрические методы позволяют определить две координаты дефекта: протяженность и его лучевой размер. Разнообразие типов дефектов, их случайное группирование и расположение не позволяют сделать однозначное заключение о характере дефекта, так как различные дефекты могут приводить к одинаковому воз­мущению электрического сигнала на выходе детектора. Длину дефекта Lдеф. определяют по следующей формуле:

Lдеф = lи V0 / V1 - а,

где lи — протяженность импульса на диаграммной ленте; V₀ — скорость контроля; V1, — скорость записи; а — размер окна коллиматора в направлении контролируемого изделия. Объемные дефекты определяют с точностью 3—5%.

Преимущества радиометрии: высокая чувствительность (0,3—3,0%), возможность бесконтактного контроля, сравнительно (с радиографией) высокая производительность.

Недостатки: необходимость одновременного перемещения на одинаковом расстоянии по разные стороны от объекта источника и детектора; невозможность определения формы и глубины дефекта; влияние рассеянного излучения.

43 Ультразвуковой контроль Ультразвуковая дефектоскопия является одним из методов акустического неразрушающего контроля, использующим механические колебания упругой среды, частота которых лежит за порогом слышимости человеческого уха, т. е. выше 20 кГц. Обычно для ультразвукового контроля применяют колебания частотой 0,5—10 МГц. Колебания, возникнув в одной точке среды, за счет упругого взаимодействия частиц распространяются с некоторой скорость с. Процесс распространения колебаний в среде называют волновым. Линию, указывающую направление распространения волны, называют лучом, а границу, отделяющую колеблющиеся частицы от частиц среды, еще не начавших колебаться,— фронтом волны.

В зависимости от вида поверхности фронта волны различают плоские (нерасходящиеся), сферические и цилиндрические (расходящиеся) волны. Если внешняя сила, приложенная к неограниченной среде, изменяется гармонически, то вызванную ею волну называют гармони­ческой, или синусоидальной. Величину f =1/T, показывающую, сколько раз в секунду повторяется колебание, называют частотой и измеряют в c^-1. Частоту f = 1 с^-1 называют герцем (Гц).

Волновое движение сопровождается переносом энергии, которая складывается из кинетической энергии колеблющихся частиц и потенциальной энергии деформированных участков среды. Энергию, переносимую волной через некоторую поверхность за единицу времени, называют потоком энергии (Вт): W=P² / (pc), где р — плотность среды.

Средняя плотность потока энергии, или интенсивность (сила) звука , определяется количеством энергии, переносимой волной в среднем за период колебаний через единичную площадку, перпендикулярную направлению распространения волны. Важнейшей характеристикой волны является скорость ее распространения с. Скорость каждой волны зависит только от свойств среды, в которой она распространяется. В области малых амплитуд (что имеет место в акустической дефектоскопии) скорость с не зависит от амплитуды.