射線檢驗

當強度均勻的射線束透照射物體時，如果物體局部區域存在缺陷或結構存在差異，它將改變物體對射線的衰減，使得不同部位透射射線強度不同，這樣，採用一定的檢測器（例如，射線照相中採用膠片）檢測透射射線強度，就可以判斷物體內部的缺陷和物質分佈等，從而完成對被檢測對象的檢驗。

射線檢驗常用的方法有X射線檢驗、γ射線檢驗、高能射線檢驗和中子射線檢驗。對於常用的工業射線檢驗來說，一般使用的是X射線檢驗和γ射線檢驗。

射線檢驗是應用較早的材料檢測方法之一。1896年，即德國物理 學家倫琴 (W.K.R?ntgen)發現Χ射線的第二年，英國的霍爾-愛德華茲(Hall-EdWards)和拉德克利夫(Radcliffe)便把 X射線用於醫療診斷；不久他又將X射線用於檢查金屬中缺陷。γ射線檢驗始於1925年，當時，皮隆 (H.Pilon)和拉博德(M.A.Laborde)用鐳對蒸汽機進行射線檢查。1948年以後，由於人工放射性同位素的出現，γ射線檢驗的應用日趨廣泛。

射線檢驗在工業上有著非常廣泛的應用，它既用於金屬檢查，也用於非金屬檢查。對金屬內部可能產生的缺陷，如氣孔、夾雜、疏鬆、裂紋、未焊透和未熔合等，都可以用射線檢查。應用的行業有承壓設備、航空航天、船舶、兵器、水工成套設備和橋樑鋼結構。

X和γ射線的波長短，能夠穿過一定厚度的物質，並且在穿透的過程中與物質中的原子發生相互作用。這種相互作用引起輻射強度的衰減，衰減的程度又同受檢材料的厚度、密度和化學成分有關。因此，當材料內部存在某種缺陷而使其局部的有效厚度、密度和化學成分改變時，就會在缺陷處和周 圍區域之間引起射線強度衰減的差異。如果用適當介質將這種差異記錄或顯示出來，就可據以評價受檢材料的內部質量。

X射線檢驗和γ射線檢驗，基本原理和檢驗方法無原則區別，不同的只是射線源的獲得方式。X射線源是由各種X射線機、電子感應加速器和直線加速器構成的從低能(幾千電子伏)到高能(幾十兆電子伏)的系列，可以檢查厚至 600mm的鋼材。γ射線是放射性同位素在衰變過程中輻射出來的。

工業射線照相探傷中使用的低能X射線機，簡單地說是由四部分組成：射線發生器（X射線管）、高壓發生器、冷卻系統、控制系統。當各部分獨立時，高壓發生器與射線發生器之間應採用高壓電纜連接。

按照X射線機的結構，X射線機通常分為三類，攜帶型X射線機、移動式X射線機、固定式X射線機。

攜帶型X射線機採用組合式射線發生器，其X射線管、高壓發生器、冷卻系統共同安裝在一個機殼中，也簡單地稱為射線發生器，在射線發生器中充滿絕緣介質。整機由兩個單元構成，即控制器和射線發生器，它們之間由低壓電纜連接。在射線發生器中所充的絕緣介質，較早時為高抗電強度的變壓器油，其抗電強度應不小於30～50kV/2.5mm。多數充填的絕緣介質是六氟化硫（SF），以減輕射線發生器的重量。

常見的攜帶型X射線機如圖所示。

X射線機的核心器件是X射線管，普通X射線管主要由陽極、陰極和管殼構成。

對低壓X射線機，輸入X射線管的能量只有很少部分轉換為X射線，大部分轉換成熱，所以對於X射線機來說要保證良好的散熱。

γ射線機用放射性同位素作為γ射線源輻射γ射線，它與X射線機的一個重要不同是γ射線源始終都在不斷地輻射γ射線，而X射線機僅僅在開機並加上高壓后才產生X射線，這就使γ射線機的結構具有了不同於X射線機的特點。γ射線是由放射性元素激發，能量不變。

將γ射線探傷機分為三種類型：手提式、移動式、固定式。手提式γ射線機輕便，體積小、重量小，便於攜帶，使用方便。但從輻射防護的角度，其不能裝備能量高的γ射線源。

常見的手提式γ射線機如圖所示。

γ射線機主要由五部分構成：源組件（密封γ射線源）、源容器（主機體）、輸源（導）管、驅動機構和附件。

γ射線機與X射線機比較具有設備簡單、便於操作、不用水電等特點，但γ射線機操作錯誤所引起的後果將是十分嚴重，因此，必須注意γ射線機的操作和使用。

射線檢驗因記錄或顯示介質的不同，有多種方法。常用的方法：

①膠片照相法。

用X射線膠片作為記錄介質，這種方法直觀、可靠，而且靈敏度較高。用X射線源時，分辨力較高(用γ射線 源時，分辨力要低些),並能提供永久性記錄；其缺點是成本較高。

②熒光屏觀察法。

這種方法是：射線束透過物體直接照射在熒光屏上，轉換成可見的圖象。這種方法的優點是快速、簡便、檢驗費用低。但由於亮度較低，難於觀察細節，分辨力較差。因此多採用圖象增強器，使亮度提高几千倍。如果配合工業閉路電視系統，就成為工業X射線電視。它不僅具有熒光屏觀察法的優點，而且易於實現檢驗的自動化，主要適用於形狀簡單的零部件檢查，不過靈敏度仍不如膠片照相法。

③還有一些應用較少的方法，如干板射線照相法、輻射測量法和高速射線照相法等。在醫療診斷上已用電子計算機控制的層析照相法（通稱CT），可望應用於工業。

無論採用何種射線檢驗都要加強人身安全防護。

射線檢驗主要使用的器材有膠片、增感屏、像質計、觀片燈、黑度計、標記符號等。

射線膠片與普通膠片除了感光乳劑成分有所不同外，其他的主要不同是射線膠片一般是雙面塗布感光乳劑層，普通膠片是單面塗布感光乳劑層；射線膠片的感光乳劑層厚度遠大於普通膠片的感光乳劑層厚度。這主要是為了能更多地吸收射線的能量。但感光最慢、顆粒最細的射線膠片也是單面塗布乳劑層。

膠片主要是由片基（圖中4）、結合層（圖中3）、感光乳劑層（圖中2）、和保護膜（圖中1）組成，如圖所示。

膠片的感光特性是指膠片曝光后（經暗室處理）得到的底片黑度（光學密度）與曝光量的關係。主要的感光特性包括感光度（S）、梯度（G）、灰霧度（D）及寬容度等，感光特性曲線集中反應了這些感光特性。

在可見光或射線照射下，膠片感光乳劑層中可以形成眼睛看不見的潛在的影像，稱為“潛影”，經過顯影處理，潛影可轉化為可見的影像。

在照相乳劑的製備過程中，在感光乳劑層中將形成“感光中心”—鹵化銀微粒表面的一些部分，由於存在中性銀原子和硫化銀而提高了對光的反應能力，它是潛影形成的基礎。

在工業射線照相中使用的膠片，從大的方面分為兩種類型：增感型膠片；非增感型膠片（直接型膠片）。增感型膠片是指適宜與熒光增感屏配合使用的膠片，非增感型膠片適於與金屬增感屏一起使用或不用增感屏直接使用。

根據射線照相技術發展的情況，在射線照相中一般不使用增感型膠片。

當射線入射到膠片時，由於射線的穿透能力很強，大部分穿過膠片，膠片僅吸收入射射線很少的能量。為了更多地吸收射線的能量，縮短曝光時間，在射線照相檢驗中，常使用前、后增感屏貼附在膠片兩側，與膠片一起進行射線照相，利用增感屏吸收一部分射線能量，達到縮短曝光時間的目的。

描述增感屏增感性能的主要指標是增感係數。

增感屏主要有三種類型：金屬增感屏、熒光增感屏、複合增感屏（金屬熒光增感屏）。

增感屏具有增感作用，但必須注意正確使用。使用時增感屏常分為前屏和后屏。前屏應置於膠片朝向射線源一側，后屏置於另一側，膠片夾在兩屏之間。前屏應採用適於射線能量的厚度，后屏厚度經常較大，以便同時具有吸收背景產生的散射線的作用。為了操作的方便，實際上經常選用同樣厚度的前屏和后屏，而另外在暗袋外面附加一定厚度的鉛板屏蔽環境產生的散射線。

像質計（像質指示器，透度計）是測定射線照片的射線照相靈敏度的器件，根據在底片上顯示的像質計的影像，可以判斷底片影像的質量，並可評定透照技術、膠片暗室處理情況、缺陷檢驗能力等。最廣泛使用的像質計主要是三種：絲型像質計、階梯孔型像質計、平板孔型像質計。像質計應用與被檢驗工件相同或對射線吸收性能相似的材料製做。

關於絲的直徑，各個國家一般都採用公比為（近似為1.25）的等比數列決定的一個優選數列（ISO/R10化整值系列），並對絲徑給以編號。

我國以絲型像質計為主。

使用時，絲型像質計放置的數量、位置和具體的安放方法等應符合有關標準的規定。一般的規定主要是，原則上每張底片上都應有像質計的影像，像質計應放置在工件射線源側的表面上，且應放置在透照區中靈敏度度差的部位。當像質計放置在工件膠片側表面時，應附加標記（一般是字母“F”）。多數標準對絲型像質計的識別性都是有規定的。

為完成射線照相檢驗，除需要上面敘述的設備器材外，還需要其他的一些設備和器材，下面列出了另外一些常用的小型設備和器材，但這並不是全部的器材，如暗盒、藥品等均未在此列出。

參考書目

ASM Metals Handbook, 8th ed.,Vol.11,Non-Destructive Inspection and Quality Control,ASM,1976. J.F.Hinsley,Non-Destructive Testing, MacDonald & Evans Ltd.,London, 1959. Richard A. Quinn, Claire C.Sigl,Radiography in Modern Industry,4th ed., Eastman Kodak Co.,Rochester, NeW York,1980.