射线探伤基本概述

从1895年伦琴发现X射线以来，常规射线检测基本技术逐渐应有到工业中，到20世纪50~70年代，随着射线检测技术的进步和发展，射线检测技术在工业射线探伤也有了广泛的应用。到20世纪70年代以后，计算机计算和图像处理技术有了迅速发展，辐射数字成像技术、数字射线照相技术、CT技术康普顿散射成像技术等技术，进入了工业射线探伤领域。

应用于工业探伤射线检测原理是：工业上被检工件由于成分、密度、厚度等的不同，对射线产生不同的吸收或散射。采用适当的探测器拾取射线照射被检工件所形成的透射射线强度分布图像，从而对被检工件的质量、尺寸、特性等做出判断。

射线探伤技术起始于 1940 年代，目前发展较为成熟，应用最广泛的是 X 射线、γ射线工业探伤技术。X 射线工业探伤装置釆用 X 射线发生器产生 X 射线，只有在其通电运行时才会产生 X 射线，存在辐射安全和防护问题。而γ射线工业探伤装置上所带的γ射线源是放射性同位素源，其生产、运输、安装 调试、运行和放置等各个环节的辐射安全和防护都必须给予高度重视。

工业射线探伤已经广泛应用于机械冶金、石化、化工、电力、宇航、核工业和军工等部门 的无损检测，创造了巨大的经济效益。但如果使用不当，也可能对使用者及公众带来电离辐射危害。为了更好地理解与掌握工业射线探伤辐射安全与防护知识，了解工业射线探伤系统的检测原理、应用及相关的电离辐射设备是非常必要的。

1 工业探伤的基本要求

根据射线穿过物质时的减弱规律，当一束X射线或y射线穿过工件时，一部分射线被吸收，一部分射线被散射，一部分射线透射，假设穿过工件的X射线或γ射线为窄束单能, 则透射的射线将按照指数规律减弱。设强度均匀的射线束透照射工件时，如果工件局部区域存在缺陷或结构存在差异，它将改变物体对射线的减弱，使得不同部位透射射线强度不同，这样，釆用一定的探测器(例如， 射线照相中釆用胶片)检测透射射线强度，就可以判断物体内部的缺陷和物质分布等。

2 射线探伤的分类与辐射源的选择

射线探伤根据使用的目的不同，射线探伤有不同的分类，常用的分类方法有三种，根据辐射类型分类、根据辐射源能量分类、根据缺陷探测方法分类等分类方法。选择何种辐射源，要考虑被检测材料的材质和壁厚，较厚壁应该用较高能量的辐射源照射，以便在其另一面达到可测量的剂量率。

2.1辐射类型分类

工业上通常使用各类电力辐射进行无损检测，早期工业射线照相只使用X射线照相，但对于检测后钢板、焊缝或水泥构建，γ辐射源的使用已经越来越多，这与γ探伤的特性和独特有点是分不开的的。除了γ辐射外，其他的放射行辐射也可用于射线照相，虽然使用的范围十分优先，β辐射的穿透能力优先，所以它只适用于一些密度较底的薄板材。此外，中子射线照相、质子射线照相等也在一些特殊的领域得到应有。

辐射通常分类有：

a) 根据辐射类型分类：X射线辐射(分为韧致辐射和特征辐射)、核辐射(分为β、γ、K俘获、中子、质子)。

b) 根据辐射源能量分类：X射线(低能X射线、工业X射线)、γ射线(低能γ射线、中能γ射线、高能γ射线)、加速器。不同的辐射源能量对应的可经济地检测地钢板厚度范围。

c) 根据缺陷探测方法分类：光敏薄膜法、目视法、仪器法。

1) 光敏薄膜法：X射线胶片是使用最普通地缺陷探测器。辐射源放在样品地一侧，胶片放在样品地另一侧，可以得到与厚度分布相对于地强度分布，这种强度分布展示了样品分布地内部结构。

2)目视法：分为荧光屏、真空管图像增强器、固态图像增强器、干法放射显影法。

① 非可见的X射线在荧光屏上转变成可见辐射。通过前玻璃瓶或者镜子中关课，发光的荧光屏上显示出一种放大的图像。

②真空管图像增强法目的是降低程序所必须的剂量。人民用一种特俗的在它的前面表面有电子发射曾的真空管代替发光荧光屏。

③使用固态图像放大器，X辐射达到电子发射层上，被发射的电子结组半导体层成像，其所需的辐射强度只是直接法的1/3000。

④干法放射显影用半导体探测缺陷，探测时候不用胶片，而用带点的半导体薄层、半导体薄层上电荷的亏损与所产生的剂量率相对应，而剂量率与该样品的行者有关。把粉末颗粒撒到半导体薄层上，图像便可见。粉末的分布与密度取决于局部的电荷量。

3)仪器法：无损检测仪器提供的信息经过计算机处理，将辐射强度数据与标准样品的数据进行比较，能自动剔除有缺陷的样品。仪器法主要缺点是，缺陷分布与大小的图像是不可见的，而是提供数值。这限制了它的应有。

2.2辐射源的选择

从材质与壁厚的角度来看，所选择的放射性同位素应具有最好的辐射参数，如何在一定的厚度范围内许多不同的辐射源都可采用的话,就应当考虑不同辐射源的优缺点。

较厚的壁应该用较高能量的辐射源照射,以便在其另一面达到可达到的剂量率。较高的能量具有较高的剂量常数(单位活度的放射源在单位距离处产生的剂量率)，因此较经济的曝光时间，也意味着要用较高的能量，这与由于反差对射线照片的质量要求则恰恰相违背。

就一定的材料而论，如果所研究测试的样品厚度是某同位素辐射衰减半厚度的二至四倍时，可以认为该同位素是最佳的。对于钢板来说，可推荐厚度范围是：,92Ir 为16〜65 mm,137Cs为20〜90 mm,60Co为40〜150 mm。样品的厚度小于16 mm 时,无论是X射线还是γ辐射(170Tm、44Ce、55EU、69Yb等)都可以使用。壁厚超过150 mm时,大部分都可用加速器(回旋加速器、直线加速器)进行检测。若壁厚小于最佳值,射线照片的质量变坏。若壁厚大于最佳值,曝光时间要大大延长。

最终选用何种辐射源在很大程度上取决于被检测物体的材料和厚度，常用辐射源与被检查的材料厚度关系见表3-1。'

表2.2辐射源及其应用范围