工業X射線探傷機的發展

       在工業(ye) 探傷(shang) 上，x射線的產(chan) 生是利用x射線管中高速度電子去撞擊陽極靶，電子運動突然被陽極靶製止，其動能大部分轉變為(wei) 熱能，一小部分轉變為(wei) x射線能。x射線管是用來產(chan) 生x射線的一種真空二極管。其陰極(燈絲(si) )用來產(chan) 生熱電子。在陽極與(yu) 陰極間加高電壓，電子由於(yu) 陽*電位的吸引，即以高速皮向陽極靶撞擊，從(cong) 而產(chan) 生x射線。x射線管中電子的高速運動是利用陽，陰極間的高電壓形成的。x射線管兩(liang) 極的高電 壓是由高壓發生器(主要由高醫變壓器等組成)供給的。高壓發生器一般 要浸在絕緣油裏工作。目前工業(ye) 上采用的x射線機zui大為(wei) 420千伏。如欲 獲得高能x射線可采用加速器，在探傷(shang) 上應用直線加速器越來越多。本 文主要從(cong) x射線探傷(shang) 機的關(guan) 鍵部件-加速器發展趨勢及進程入手，介紹 了工業(ye) x射線探傷(shang) 機的研究進展。
       一、工業(ye) x射線探傷(shang) 機加速器的趨勢分析
       zui近十多年來，世界上射線探傷(shang) 加速器的發展十分迅速。一方麵工 業(ye) 發達國家擁有的探傷(shang) 加速器台數迅增，另一方是探傷(shang) 加速器的性能， 特別是在小型化和可靠性方麵，也取得了顯著的進展。已由過去的好幾 噸重減輕到幾百公斤，甚至隻有幾十公斤，某些小型駐波電子直線加速器 可以可靠地工作十年以上。一般探傷(shang) 加速器，包括高壓加速器(分共振 變壓器和靜電加速器)、電子感應加速器、電子直線加速器和電子迥轉加 速器四種。目前，已被電子直線加速器所取代。當前世界上主要探傷(shang) 加速 器已係列化；商品化，特別是電子直線加速器，在高能射線探傷(shang) 的電子 能量範圍內(nei) ，可輸出很強的x射線，已能滿足一般探傷(shang) 的需要，故已基本 定型。探傷(shang) 加速器的發展趨勢(以駐波電子直線加速器為(wei) 代表)，主要是 完善和提高實用能力和性能，力爭(zheng) 把高靈敏度，高生產(chan) 率，經濟性和通 用性有機地結合起來，即趨向小型化、高可靠性，長壽命，低成本。
      1、小型化
       zui近十多年來。小型化取得了重大發展。由於(yu) 采用邊耦合的駐波電 子直線加速器，使原來的行政電子直線加逮器輻射頭晦體(ti) 積、重量及電 源功串都分別減小了50%以上，另外，由於(yu) 采用5cm或3cm隨波長的微波 功率潦代替了原來的10cm波源，其加速器的結構尺寸變小，體(ti) 積重量已 減小。如美國的Schonberg、Radiation公司用3cm磁控管、作微波源的 輕便可攜帶超小型探傷(shang) 行波電子直線加速器的輻射頭重為(wei) 61kg。
     2、高可靠性長壽命
      影響使用壽命的主要因素是管內(nei) 真空、陰極及其熱電子：影響可靠 性的主要因素是管子真空度、電路工作狀態、電子能量和輸出x射線強 度的波動。因此，采用了全金屬—陶瓷全密封的加速管結構，通過高溫 釺焊或氬弧焊等電真空工藝連接成不可拆卸的不漏氣的整體(ti) ，並采用 無油超高真空排氣技術和長時間高溫烘烤工藝以*去氣與(yu) 排氣，采 用固體(ti) 電路或集成電路標準插件板。另外采用鎖相自動頻率控製係統 可以使磁控管的工作頻率總是等於(yu) (自動跟蹤)加速管的諧振頻率，使機 器處於(yu) *工作狀態，大大減小了有關(guan) 性能的波動，使可靠性提高。為(wei) 了提高壽命，選用了長壽命的擴散型陽極及長壽命熱子，美國Varian公 司生產(chan) 的4Mev小型駐波電子直線加速器，采用了上述措施，機器性能穩 定，操作簡便，工作可靠，停機檢修與(yu) 正常工作的時間比接近1：100，可 連續運行十年以上。
    3、簡化結構降低成本

       雖然邊耦合駐波加速結構性能良好，但結構複雜。目前，世界各國 都力圖采用多種方案來簡化結構降低成本。日本三菱研究了單周期π模 駐波加速結構，但效串還不太高，工作還不夠穩定，法國、加拿大研究了 雙周期和三周期軸耦合駐波加速結構，把邊耦合加速結構中的耦合腔 又移回中心軸線上，井盡可能壓縮軸向長度，如法國的Neptueio探傷(shang) 加 速器就是采用三周期軸耦合駐波加速結構，但效率略有下降。
      二、x射線探傷(shang) 機的發展趨勢
      1、攜帶式x射線探傷(shang) 機
       為(wei) 了便於(yu) 攜帶，就要求這類探傷(shang) 機向重量輕、體(ti) 積小、使用可靠等 方麵發展，目前主要采用如下措施來減輕重量。縮小x射線管尺寸，如采 用金屬陶瓷x射線管；僅(jin) 在x射線發生器的放射線窗口附近局部襯鉛； 在玻璃X射線管外殼上包特殊皺紋紙，可提高可靠性，但缺點是影響 散熱，x射線發生器內(nei) 充以六氟化硫等氣體(ti) 代替變壓器油。提高高壓變 壓器的工作頻率，來提高x射線管的工作頻率，而減輕高壓變壓器的重 量。目前一般把工作頻率從(cong) 50-60Hz提高到400-800Hz，也有將一般 工頻電源通過操縱台變換成矩形脈衝(chong) 波後加給高壓變壓器，利用脈衝(chong) 波的多次諧振可相當於(yu) 提高頻率，可以減輕高壓變壓器的重量。現國外 已生產(chan) 一種稱為(wei) 升壓片的器件，將鐵心和高壓變壓器繞組的尺寸大為(wei) 縮小，並根據要求來選用升壓片的數量，這樣x射線發生器的重量和體(ti) 積大大減輕和縮小。采取上述措施改進的x射線發生器，其重量顯著減 小。對這類x射線探傷(shang) 機的操縱台的重量和可靠性也采取了些措施，如 先前的x射線探傷(shang) 機的操縱台一般都有半自動曝光參數預選裝置，有的 還有波形變換裝置，電路較比複雜。目前已用集成組件代替其複雜電路 和大型部件，操縱台的重量和體(ti) 積都大大的減小，一般為(wei) 10kg。為(wei) 了提 高其操縱台的可靠性，目前對操縱台采用優(you) 化設計，使用微機係統進行 控製和計量，大大提高了可靠性和準確性。
      2、移動式x射線探傷(shang) 機
      移動式x射線探傷(shang) 機主要向自動化和高可靠性方向發展。目前我國 已有50—400kV的定向和周向照射的係列化產(chan) 品。為(wei) 了實現自動化和高 可靠性，一般都采用了恒壓、穩流和完善的保護裝置。德國塞福特公司 和荷蘭(lan) 菲利浦公司都采用插件控製，插件上規定了各種要求的曝光參 數，插件被插入操縱台插口上，並與(yu) 機械手和傳(chuan) 送帶相配合，可實 現自動控製、自動檢查和分選。該公司還配有自動取放膠片的機械手和 打號機構，並已製成了一種500mm×l20mm×8mm的軟墊狀電離室，進 行自動曝光，它的背麵有厚度為(wei) lmm的鉛箔，以防外來射線。使用時放 在被透照衝(chong) 背麵膠片外側(ce) ，測量透照時透過膠片後的x射線的劑量，達 到一定數值後即可自動切斷x射線管電壓。這樣可以有效地控製曝光時 間，保證底片黑度均勻。還可根據被透射材料的品種和厚度，來自動調 節管電壓。

                                                                                        本文摘自：科技與(yu) 企業(ye)