Реферат: Радиоактивные и радиационные методы неразрушающего контроля

Радиационные и радиоактивные методы НК (РНК) базируются на «просвечивании» объектов рентгеновским или гамма-излучением, потоками нейтронов, протонов или электронов с непосредственной или последующей регистрацией теневого изображения (рис.1).

Рис.1. Схема РНК

1 - источник; 2 - изделие; 3 - детектор; 4 – дефект

При прохождении через изделие, ионизирующее излучение ослабляется в результате поглощения и рассеяния. Степень ослабления зависит от толщины и плотности контролируемого объекта. При наличии в веществе внутренних дефектов с определёнными размерами резко изменяются интенсивность и энергия проходящего через эти дефекты пучка излучения.

При контроле РЭА методы РНК позволяют без вскрытия кожухов аппаратуры и её элементов, а иногда и без изъятия элементов из схем, без выпаивания их из аппаратуры, определить наличие внутренних монтажных дефектов, выявлять присутствие посторонних частиц во внутренних полостях аппаратуры и элементов, обнаруживать поломки деталей, обрывы и замыкания проводников.

Методы РНК различают по видам ионизирующего излучения и способам регистрации дефектоскопической информации.

В РНК используют следующие виды электромагнитных излучений и потоков частиц (рис.2):

· -излучение (<0.01 нм);

· рентгеновское излучение (0.01<<1.0 нм);

· потоки лёгких заряженных частиц;

· потоки тяжёлых частиц.

Рис. 2. Разновидности ионизирующих излучений, используемых в РНК

Природа рентгеновского излучения - электронное взаимодействие атомов. Рентгеновское излучение или x-лучи возникают в результате потери атомом внутреннего электрона (т.е. электрона на одном из внутренних электронных уровней). При этом внешний электрон быстро переходит в более низкое состояние с тем, чтобы заместить внутренний потерянный электрон, и испускает квант энергии электромагнитного излучения с длиной волны от 0.01 до 1.0 нм. Атомы могут терять электроны при их бомбардировке пучком электронов, ускоренных до нескольких десятков и сотен тысяч вольт.

В качестве источника рентгеновского излучения используют рентгеновские трубки (рис.3).

Рис. 3. Схема рентгеновской трубки

1 - катод; 2 - фокусирующие пластины; 3 - нить накала; 4 - анод;

5 - пучок электронов; 6 - поток рентгеновского излучения

Природа-излучения - взаимодействие элементарных частиц ядер атомов. Согласно корпускулярно-волновой теории ядро атома состоит из набора нуклонов, удерживающихся между собой силами ядерного взаимодействия, во много раз превышающими силы электростатического отталкивания. Различают два типа нуклонов: нейтральные частицы - нейтроны и положительно заряженные частицы - протоны, приблизительно равные по массе. Протоны несут положительный заряд по абсолютной величине равный заряду электрона. Нуклоны также как и электроны обладают спиновым моментом и определённой потенциальной и кинетической энергией, позволяющей им занимать соответствующие энергетические уровни в ядре атома.

-излучение - это электромагнитное излучение с длиной волны <0.01 нм. Оно возникает в результате квантового перехода нуклона с высокого энергетического уровня на более низкое. Высокие энергетические уровни нуклоны могут занимать в возбуждённом состоянии. Возбуждение же ядра можно осуществить путём бомбардировки ядер тяжёлых атомов свободными нейтронами. Например, если нейтрон попадает в ядро U238 (238 -средний атомный вес), то образуется возбуждённое ядро (U239)* . Это ядро распадается на обычное (не возбуждённое) ядро U239 и -квант:

(U239)*  U239 +  .

Это явление называется У- распадом. Кромераспада ядра тяжёлых атомов подвержены ещё и- и -распадам, продуктами которых являются- и -частицы.

-распад можно уподобить ассиметричному делению ядер тяжёлых атомов, при котором первоначальное ядро M расщепляется на небольшую-частицу, эквивалентную ядру атому гелия (с зарядом +2 и весом 4), и большое конечное ядро M’:

M  M’+  ,

-распад - это естественно происходящий процесс с ядрами атомов, имеющих атомный номер выше 82 (свинец). Для веществ, имеющих атомный номер выше 92 (уран) время жизни относительно альфа-распада становится существенно меньше возраста Земли. Этим объясняется отсутствие подобных элементов в природе в естественном виде. Примером-распада может является распад радия на радон и гелий:

Ra22688 Rn22286 + He42 .

-распад - это процесс деления элементарных ядерных частиц, продуктом которого являются свободные электроны (названными первоначально при открытии-распада -лучами) и нейтрино. Примером-распада может служить распад свободного нейтрона:

--> ЧИТАТЬ ПОЛНОСТЬЮ <--