Реферат: Радиоактивные и радиационные методы неразрушающего контроля

где P - протон, е- - электрон, - - антинейтрино.

-, - и -распады сопровождаются выделением энергии, которая уносится продуктами распада - - и -частицами и-квантами, чем и объясняется их высокая проникающая способность. Однако-кванты обладают существенно большей проникающей способностью по сравнению с- и -частицами, поэтому их преимущественно и используют при контроле качества изделий.

Характер взаимодействия заряженных частиц с материалами, применяемыми в радиоаппаратуре и её элементах, существенно отличается от характера взаимодействия рентгеновских и-квантов. Поэтому при использовании заряженных частиц возникают дополнительные возможности получения информации о состоянии контролируемых изделий.

Все виды заряженных частиц можно условно разделить на две большие группы: лёгкие (электроны, позитроны) и тяжёлые (протоны,-частицы, ионы).

Электронная дефектоскопия обычно осуществляется при использовании выведенного пучка электронов из бетатронов или линейных ускорителей. Регистрация электронов, прошедших, отражённых или рассеянных изделием под различными углами к направлению падающего пучка, позволяет судить о толщине покрытий, нарушениях внутренней геометрии и сплошности изделий, появлении посторонних включений и других дефектах. Использование электронной дефектоскопии весьма полезно при контроле качества ферритовых изделий для волноводов и других элементов РА.

Перспективным методом контроля слоистых сред является метод позитронной дефектоскопии. Он основан на измерении углового рассеяния или энергетического распределения позитронов, прошедших или отражённых от контролируемого объекта. Из способов контроля слоистых структур наибольший интерес представляет способ, основанный на эффекте аннигиляции позитронов. Этот способ позволяет контролировать толщину и нарушение геометрии слоёв в многослойных изделиях, в том числе за барьерами из материалов с более высокими или более низкими атомными номерами, а также контролировать наличие и плотность дислокаций (что необходимо для прогнозирования, например, усталостной прочности) и обнаруживать в материалах появление радиационных дефектов или результатов перегревов.

Потоки тяжёлых заряженных частиц (ТЗЧ) могут проникать в изделие на значительную глубину и имеют довольно ограниченный разброс пробега по глубине. Пробег ТЗЧ растёт с ростом её энергии Е изависит от положения материала контролируемого изделия в таблице Менделеева. Характерной особенностью закона изменения потери энергии на единицу пути dЕ/dx для ТЗЧ является наличие резкого увеличения потерь (пика) в конце пробега, называемого пиком Брэгга. В силу наличия таких пиков имеется возможность точного послойного контроля изделий.

Свободные нейтроны в противоположность заряженным частицам при прохождении через вещество теряют незначительную часть энергии. Этим объясняется их высокая проникающая способность. Они могут легко проникать даже в ядро атомов.

Проникновение нейтронного потока в материалах контролируемых изделий обусловлено несколько иным характером взаимодействия, чем у рентгеновского и гамма-излучения. Поэтому степень прозрачности материалов для рентгеновского излучения и нейтронного потока в большинстве случаев существенно отлична. Такие материалы, как свинец, уран, вольфрам, олово, серебро, малопрозрачные для рентгеновского излучения, но имеют высокую степень прозрачности для нейтронного потока. Многие водородосодержащие материалы (например, вода, бензин, керосин, масла, некоторые кислоты, многие пластмассы, органические вещества), а также материалы, содержащие бор, литий, кадмий, мало прозрачны для нейтронного потока, но имеют высокую степень прозрачности для рентгеновского излучения.

По способам регистрации дефектоскопической информации методы РНК разделются на радиографию, радиоскопию, радиометрию (рис.4).

Промышленная радиография - это метод получения на детекторах статического видимого изображения внутренней структуры изделия, просвечиваемого ионизирующим излучением. На практике этот метод наиболее широко распространён в связи с его простотой и документальным подтверждением полученных результатов. В зависимости от используемых детекторов различают плёночную радиографию и ксерорадиографию. В первом случае детектором скрытого изображения и регистратором статического видимого изображения служит фоточувствительная плёнка. Во втором -детектором служит полупроводниковая пластина, а в качестве регистратора используют обычную бумагу, на которой изображение проявляется с помощью сухих красящих веществ в электрическом поле.

В зависимости от используемого излучения различают несколько разновидностей промышленной радиографии: рентгенографию, гаммаграфию, ускорительную и нейтронную радиографию.

Промышленная радиоскопия - метод получения с помощью флуорисцирующих экранов, электронно-оптических преобразователей, оптических усилителей и телевизионных систем видимого динамического изображения внутренней структуры изделия, просвечиваемого ионизирующим излучением. Чувствительность этого метода несколько меньше, чем радиографии. К числу его преимуществ относятся повышенная достоверность получаемых результатов благодаря возможности стереоскопического видения дефектов и рассмотрения изделий под разными углами, экспрессность и непрерывность контроля.

Рис..4. Классификация методов РНК по способу регистрации.

Радиометрическая дефектоскопия - метод получения информации о внутреннем состоянии контролируемого изделия, просвечиваемого ионизирующим излучением, в виде электрических сигналов.

Этот метод обеспечивает наибольшие возможности автоматизации процесса контроля и осуществления автоматической обратной связи при контроле технологического процесса изготовления изделий. По чувствительности этот метод не уступает радиографии. Детекторами излучения здесь являются различного рода счётчики, ионизирующие камеры, электронные умножители.

Различают три способа регистрации прошедшего через объект излучения:

· счётный или токовый, когда регистрируется число частиц, прошедших через материал или отражённых от него;

· энергетический, когда регистрируется суммарная энергия частиц, прошедших через объект или отражённых от него;

· спектрометрический, когда из всех частиц, прошедших через объект или отражённых от него, регистрируются частицы только в определённом энергетическом интервале.

К аппаратуре радиометрического контроля относят радиационные толщиномеры, дефектоскопы с аналоговой записью местоположения дефектов на координатную бумагу и др.

Рентгеновская микроскопия. Среди всех видов измерений, которые когда-либо использовались для исследования микроструктуры рентгеновские лучи занимают особое место в силу следующих свойств. Они обладают большой проникающей способностью и сравнительно небольшим разрушающим воздействием на объект (в отличие от электронной и ионной микроскопии). Им не нужны вакуумные условия, толщина образцов, изучаемых на прсвет может быть довольно большой, они инертны к магнитным и электрическим полям, у них ничтожно малое преломление в различных средах.

К методам рентгеновской микроскопии относятся контактная микроскопия (микрорадиография), рентгенорадиография, рентгеновская топография, рентгеновский микроанализ, рентгенотелевизионная микроскопия.

На рис. 5 представлена схема проекционного рентгеновского микроскопа.

Рис. 5. Рентгеновский проекционный микроскоп

1 - электронная пушка, 2 - конденсорные линзы, 3 - фольга, 4 – фотопластинка

Создаваемый электронной пушкой и формируемый линзами электронный пучок бомбардирует тонкую фольгу из меди или золота, вызывая возникновение мягкого ( > 0.1 нм) рентгеновского излучения. Объект исследования располагается в непосредственной близости от анода. Пройдя сквозь образец, рентгеновские лучи засвечивают фотопластинку, проектируя на ней его увеличенное изображение. Увеличение прибора равно отношению расстояний катод - образец и анод - фотопластинка. Обычно увеличение проекционного метода не превышает 100. При применении светового микроскопа для рассмотрения в последующем рентгеновского микроизображения на фотопластинке общее увеличение составляет 104.